Einführung in die Elektrotechnik Lehrbuch für Elektrotechnik als Hauptfach / Klaus Lunze

Vorwort zur 12. Auflage......Page 3 Aus dem Vorwort zur 1. Auflage......Page 4 Inhaltsverzeichnis......Page 7 0.1 Physikalische Größen und deren Einheiten......Page 11 0.2 Das Rechnen mit Physikalischen Größen......Page 13 0.3 Vektoren, Produkte von Vektoren, Weg- (Linien-) und Umlaufintegrale......Page 15 0.5.1 Formelzeichen......Page 17 0.5.2 Schreibweise......Page 19 1.1.1.1 Elektrische Ladung Q......Page 20 1.1.2 Elektrischer Strom I......Page 22 Leiter, Nichtleiter, Halbleiter......Page 24 Einheiten des Stroms und der Ladung......Page 25 Bezogene Stromgröße: Stromdichte S......Page 26 Eigenschaft des Stroms: Kontinuität......Page 28 1.1.3 Elektrische Spannung U......Page 30 Knotengleichungen......Page 34 1.1.4 Widerstand......Page 35 Strom-Spannungsverhalten eines passiven Widerstands-Zweipols......Page 36 Dimensionierungsgleichung für den Widerstand......Page 38 Technische Ausführungsformen......Page 41 1.1.5 Energie W......Page 43 1.1.6 Leistung P......Page 44 1.1.7 Berechnungsbeispiele zum Abschnitt 1.1.......Page 45 1.1.8 Aufgaben......Page 46 Bestandteile eines Netzwerks......Page 48 Berechnungsmethoden......Page 49 1.2.1 Zweigstromanalyse (Strom- und Spannungsteilerregel, Grundstromkreis)......Page 50 Das Lösungsprogramm......Page 52 1.2.2.1 Maschenstromanalyse......Page 62 Widerstandsmatrix der Maschenanalyse......Page 63 1.2.2.2 Knotenspannungsanalyse......Page 66 Lösungsprogramm der Knotenspannungsanalyse......Page 68 Programm zum Aufstellen der erweiterten Koeffizientenmatrix der Knotenspannungsanalyse......Page 70 Das Lösungsprogramm......Page 71 1.2.2.4 Zweipolersatzschaltungen......Page 72 1.2.2.5 Zweipoltheorie......Page 79 1.2.3.0 Überblick......Page 84 1.2.3.1 Grafische Lösung......Page 85 1.2.3.2 Numerische Berechnung......Page 89 1.2.3.2.1 Iterative Lösung der Gleichung x=f(x)......Page 91 1.2.3.2.2 Iterative Lösung der Gleichung g(x)=0......Page 92 1.2.4 Aufgaben......Page 93 1.3.1 Leistungsumsatz mit maximalem Wirkungsgrad......Page 96 1.3.2 Leistungsumsatz mit maximaler Verbraucherleistung......Page 97 1.4 Energieumformung im Stromkreis......Page 100 1.4.2.1 Einfache Grundbeziehungen für Wärmeaufnahme und -ebgabe (Wärmeleitung, Konvektion, Strahlung)......Page 101 1.4.2.2 Direkte Umwandlung der Wärmeenergie in elektrische Energie......Page 108 1.4.3 Umformung elektrischer Energie in Lichtenergie und umgekehrt......Page 110 Grundbegriffe......Page 111 Glühlampen......Page 113 Gasentladungslampen......Page 114 Äußerer lichtelektrischer Effekt......Page 115 Innerer lichtelektrischer Effekt......Page 116 1.4.3.3 Aufgaben......Page 117 1.4.4.1 Elektrolytische Leitung......Page 118 1.4.4.2 Elektrolyse......Page 119 1.4.4.3 Lösungsdruck und osmotischer Druck, Polarisation......Page 121 1.4.4.4 Galvanische Elemente......Page 122 1.4.4.5 Aufgaben......Page 125 2.1 Feldbegriff, skalare und vektorielle Feldgrößen......Page 126 2.2 Die elektrische Feldstärke......Page 128 2.3.1 Definition des Potentials und Zusammenhang mit Feldstärke und Spannung......Page 131 Umlaufintegral der Feldstärke......Page 133 2.3.2 Darstellung des Potentialfeldes......Page 134 2.3.3 Berechnung der Feldstärke aus dem Potential......Page 135 2.4.1 Beziehung zwischen Feldstärke- und Strömungsfeld......Page 136 2.4.2 Experimentelle Aufnahme des Potentialfeldes......Page 138 2.4.3 Feldstärke- und Strömungsfeld an Trennflächen zweier Medien......Page 139 2.4.5 Widerstandsberechnung räumlicher Leiter......Page 142 2.4.7 Berechnung einiger einfacher Strömungsfelder......Page 144 2.4.8 Aufgaben......Page 149 2.5.1 Feldstärke im Nichtleiter; elektrische Influenz......Page 150 Isolierter Leiter im elektrostatischen Feld......Page 152 2.5.2 Der Verschiebungsfluß......Page 153 2.5.3 Beziehung zwischen Verschiebungsflußdichte D und Feldstärke E......Page 157 2.5.4 Beziehung zwischen Ladung und Spannung: Kapazität......Page 159 Konstruktionsformen der Kondensatoren......Page 160 Zusammenschaltung mehrer Kondensatoren......Page 162 Kapazität bei mehreren Leitern im Feld......Page 163 2.5.5 Berechnung von R-C-Netzwerken bei Gleichspannungen......Page 165 2.5.6 Berechnung einiger einfacher elektrostatischer Felder......Page 167 2.6.1 Definition des Verschiebungsstroms, allgemeiner Strombegriff......Page 172 2.6.2 Strom-Spannungsbeziehung des Kondensators......Page 176 2.6.3 Berechnung von R-C-Netzwerken bei zeitlich veränderlichen Spannungen......Page 177 2.6.4 Aufgaben......Page 180 2.7.1 Energie im Elektrischen Feld......Page 181 2.7.3 Kraft auf Trennflächen im elektrischen Feld......Page 183 2.7.4 Aufgaben......Page 189 2.8.1 Allgemeine Gleichung für den Strom bewegter Ladungen (Konvektionsstrom)......Page 190 2.8.2 Feldstrom......Page 191 2.8.3 Diffusionsstrom......Page 196 Beispiele und Ergänzungen......Page 197 2.8.4 Aufgaben......Page 201 3. Das magnetische Feld......Page 203 3.1.1 Magnetischer Fuuß, magnetische Flußdichte (Induktion) B Quellenfreiheit des magnetischen Flusses......Page 204 3.1.2 Umlaufintegral im magnetischen Feld - Magnetomotorische Kraft (MMK)-Durchflutung......Page 209 3.1.3 Materialeinfluß, magnetische Feldstärke H, Durchflutungsgesetz (Induktionskonstante, die Permeabilität, Ferromagnetika, Trennflächen)......Page 213 Bemerkungen zum Durchflutungsgesetz......Page 215 Bemerkungen zur Kenngröße des magnetischen Materials (Permeabilität)......Page 216 3.1.4 Berechnung magnetischer Felder für einfache Stromanordnungen; Biot-Savartsches Gesetz......Page 218 3.1.5 Magnetische Spannung V; magnetischer Widerstand Rm, magnetischer Kreis......Page 223 3.1.6 Berechnung magnetischer Kreise; Messung der magnetischen Spannung; skalares Potential......Page 225 Besonderheit und Messung der magnetischen Spannung......Page 228 Das magnetische skalare Potential......Page 230 3.1.7 Grafische Lösung nichtlinearer magnetischer Kreise......Page 232 3.1.8 Dauermagnetkreis......Page 234 3.1.9 Aufgaben......Page 237 3.2.1 Ruheinduktion Induktionsfluß, Potentialfeld, Wirbelfeld, Anwendungen......Page 239 Diskussion......Page 242 Beispiele und Anwendungen......Page 244 3.2.2 Bewegungsinduktion Lorentzkraft, Anwendungen, unipolare Induktion, rotierende Generatoren......Page 246 Beispiele und Anwendungen......Page 249 3.2.3 Zusammenfassung beider Induktionsgesetze und Anwendung......Page 255 3.2.4 Zusammenfassung: Das Gleichungssystem des elektromagnetischen Feldes......Page 257 3.2.5 Aufgaben......Page 259 3.3 Selbst- und Gegeninduktion......Page 260 3.3.1 Definition der Selbstinduktivität (Induktivität) L......Page 261 3.3.2 Berechnung der Induktivität......Page 262 3.3.3 Beziehung zwischen Induktivität L und induzierter Spannung......Page 263 3.3.4 Induktivität L als Schaltelement (Zweipol) im Stromkreis......Page 264 3.3.5 Berechnung von Stromkreisen mit Induktivitäten......Page 265 3.3.6 Definition der Gegeninduktivität und Beziehung zwischen Gegen- und Selbstinduktivität......Page 269 3.3.7 Berechnung der Gegeninduktivität......Page 271 3.3.8 Berechnung des Induktionsflusses bei mehreren stromdurchflossenen Kreisen......Page 273 3.3.9 Die in gekoppelten Spulen induzierten Spannungen; Gegeninduktivität als Vierpol Reihenschaltung zweier Spulen mit magnetischer Kopplung, Transformator......Page 274 3.4.1 Energie......Page 282 3.4.2 Kraftwirkungen im magnetischen Feld......Page 286 3.4.2.1 Kraft auf Trennflächen......Page 288 Anwendungsbeispiele......Page 290 3.4.2.2 Kräfte auf bewegte Ladungen und Ströme im Magnetfeld (Zyklotron, Betatron, Hall Effekt, Drehmoment auf Stromschleife, Maschensatz und Leistungsumsatz für bewegte Stromschleife, Motoren, Kraft auf induzierte Ströme)......Page 292 3.4.3 Aufgaben ......Page 306 I Gegenüberstellung der Grundbeziehungen im elektrischen Strömungsfeld, im elektrostatischen und magnetischen Feld ......Page 308 II Gaußscher Algorithmus zur Lösung eines linearen Gleichungssystems ......Page 309 III Die verschiedenen Stromarten und die Kontinuitätsgleichung ......Page 312 IV Naturkonstanten und Materialkenngrößen ......Page 313 Literaturverzeichnis ......Page 314 Sachwörterverzeichnis ......Page 315