Lehrveranstaltungshandbuch Grundgebiete der Elektrotechnik 3 Stoll


Verantwortlich: Prof. Dr. Stoll

Lehrveranstaltung

Befriedigt Modul (MID)

Organisation

Version
erstellt 2011-10-14
VID 1
gültig ab WS 2012/13
gültig bis
Bezeichnung
Lang Grundgebiete der Elektrotechnik 3 Stoll
LVID F07_GE3_Stoll
LVPID (Prüfungsnummer)

Semesterplan (SWS)
Vorlesung 3
Übung (ganzer Kurs) 1
Übung (geteilter Kurs)
Praktikum
Projekt
Seminar
Tutorium (freiwillig) 1
Präsenzzeiten
Vorlesung 45
Übung (ganzer Kurs) 15
Übung (geteilter Kurs)
Praktikum
Projekt
Seminar
Tutorium (freiwillig) 15
max. Teilnehmerzahl
Übung (ganzer Kurs)
Übung (geteilter Kurs) 40
Praktikum
Projekt
Seminar

Gesamtaufwand: 150

Unterrichtssprache

  • Deutsch

Niveau

  • Bachelor

Notwendige Voraussetzungen

  • F07_GE1
  • F07_GE2

Literatur

  • Philippow E., Grundlagen der Elektrotechnik, Verlag Technik Berlin
  • Moeller, Grundlagen der Elektrotechnii, Teubner
  • Clausert H., Wiesemann G., Grundgebiete der Elektrotechnik 1, Oldenbourg
  • Küpfmüller K., Einführung in die theoretische Elektrotechnik, Springer

Dozenten

  • Prof. Dr. Stoll

Wissenschaftliche Mitarbeiter

Zeugnistext

Grundgebiete der Elektrotechnik 3

Kompetenznachweis

Form
sK 120 Minuten

Aufwand [h]
sK 120 Minuten

Intervall: 3/Jahr


Lehrveranstaltungselemente

Vorlesung / Übung

Lernziele

Lerninhalte (Kenntnisse)
  • Elektrische Felder
    • Statisches elektrisches Feld
      • Elektrische Ladungen und ihre Wirkungen
        • Grundversuche
        • Coulombsches Gesetz
        • Elektrische Feldstärke
        • Elektrisches Feld, Feldlinien
        • Elektrische Erregung D
        • Integralsatz von Gauß
      • Bewegliche Probeladung im elektrischen Feld
        • Elektrostatisches Potential
        • Elektrische Spannung
        • Äquipotenzialflächen
        • Kirchhoffsche Maschenregel
      • Kapazität
        • Begriff, Definition
        • Beispiele für Kapazitätsberechnung
          • Plattenkondensator
          • Kugelkondensator
          • Koaxialkabel
          • Doppelleitung
        • Zusammenschaltung von Kondensatoren
          • Parallel- und Reihenschaltung
          • Kapazität einer beliebigen Elektrodenanordnung (graphisch)
          • Kapazitätsberechnung mit Hilfe infinitisimaler Plattenkondensatoren
        • Energie eines Kondensators
        • Elektrische Feldenergie
      • Materie im elektrischen Feld
        • Dielektrika
          • Dielektrizitätszahl, Polarisation
          • Grenzflächen
            • Brechungsgesetz
            • Kräfte im elektrischen Feld
        • Influenz
    • Elektrischer Strom
      • Bewegung einer Einzelladung im elektrischen Feld
      • Bewegung verteilter Ladungen, Stromstärke und Stromdichte
      • Kirchhoffsche Knotenregel
      • Raumladungsströmung
      • Raumladungsfreie Strömung im metallischen Leiter, Ohmsches Gesetz
      • Strömungsfelder, Berechnung des ohmschen Widerstandes
      • Grenzflächen, Brechungsgesetz
      • Energie und Leistung
      • Mechanismen der Stromleitung
        • Bindungsmodell
        • Bändermodell
  • Magnetische Felder
    • Stationäre Magnetfelder
      • Magnetischer Dipol
      • Kräfte im magnetischen Feld und magnetische Flussdichte
        • Kraft zwischen 2 stromdurchflossenen Leitern
        • Magnetische Induktion B
        • Kraft auf stromdurchflossene Leiter im Magnetfeld
      • Erregung des Magnetfeldes
        • Magnetische Feldstärke H
        • Durchflutungsgesetz
        • Gesetz von Biot-Savart
      • Magnetischer Fluss
      • Materie im magnetischen Feld
        • Magnetische Werkstoffe
          • Permeabilität
          • Grenzflächen
          • Brechungsgesetz
      • Magnetische Kreise
        • Knoten
        • Maschen
        • Analogie zum elektrischen Stromkreis
        • Nichtlineare magnetische Kreise
          • Magnetisierungskennlinie
          • Verfahren der Scherung
          • Dauermagnet
          • Einfache nichtlineare Kreise mit Verzweigung
        • Magnetische Feldkräfte (Virtuelle Verschiebung)
    • Bewegungen im Magnetfeld und zeitlich veränderliche magnetische Felder
      • Lorentzkraft
      • Ladungstrennung im bewegten Leiter
        • Induktionsgesetz
        • Verketteter magnetischer Fluss
        • Lenzsche Regel
        • Motor, Generator (Prinzip)
      • Halleffekt
      • Magnetische Feldenergie
      • Hystereseverluste
    • Selbstinduktivität einer Leiterschleife
  • Transformator, Magnetisch gekoppelte Leiterschleifen
    • Beschreibung im Zeitbereich
      • Gegeninduktivität
      • Ersatzschaltung
      • Reihen- und Gegenreihenschaltung
      • Kopplungsfaktor
      • Gegeninduktivität
      • Idealer Übertrager
      • Dimensionierung von Transformatoren
    • Komplexe Beschreibung des Tranformatorvierpols
      • Verlustfreier Übertrager
      • Streuungs- und verlustfreier Übertrager
      • Idealer Übertrager
      • Reduzierte Ersatzschaltung

Fertigkeiten
  • Statische elektrische Felder
    • elektrische Felder um verteilte Punktladungen berechnen
    • Feldlinienbilder zeichnen
    • elektrisches Feld bei einfachen Geometrien der Ladungsverteilung anwenden
    • Kapazitäten von einfachen Elektrodengeometrien und Inhomogenen Dielektrika berechnen
    • Kräfte in elektrischen Feldern berechnen
    • Prinzip der virtuellen Verschiebung anwenden
  • Elektrischer Strom
    • Widerstände von einfachen Leiterformen mit einfachen Inhomogenitäten berechnen
  • Stationäre Magnetfelder
    • Kräfte zwischen einfachen stromdurchflossenen Leitern berechnen
    • Magnetfelder bei einfachen Leitergeometrien berechnen
      • mit dem Durchflutungsgesetz
      • mit dem Gesetz von Biot-Savart
    • Berechnung nichtlinearer magnetischer Kreise
    • Magnetische Feldkräfte berechnen
  • Bewegte Ladungen im Magnetfeld
    • Induktionswirkungen mit der Lorentzbeziehung erklären
    • Zusammenhänge zwischen zeitlichen Veränderungen, Spannungen und Strömen berechnen
      • Generator
      • Motor
    • Hall-Effekt nutzen
  • Induktivität und Transformator
    • Selbstinduktivität einfacher Leiterschleifen berechnen
    • magnetisch gekoppelte Leiterschleifen
      • Gegeninduktivität berechnen
      • Kopplungsfaktor und Streufaktor berechnen
    • Kenngrößen messen
    • unterscheiden
      • idealer Transformator
      • streuungsfreier Transformator
      • verlustfreier Transformator
      • verlustbehafteter, linearer Transformator
    • Netzwerke mit Transformator und zeitabhängigen Signalen berechnen
  • Grundgleichungen der Elektrotechnik angeben und interpretieren
    • Maxwellsche Gleichungen in Integralform

Handlungskompetenz demonstrieren
  • Bearbeiten der Übungsaufgaben

Begleitmaterial

  • Skript zur Vorlesung, elektronisch zugänglich
  • Übungsaufgabensammlung, elektronisch zugänglich

Besondere Voraussetzungen

  • Vektorrechnung
  • Integralrechnung

Besondere Literatur

  • Philippow E., Grundlagen der Elektrotechnik, Verlag Technik Berlin
  • Moeller, Grundlagen der Elektrotechnii, Teubner
  • Clausert H., Wiesemann G., Grundgebiete der Elektrotechnik 1, Oldenbourg
  • Küpfmüller K., Einführung in die theoretische Elektrotechnik, Springer

Besonderer Kompetenznachweis

Form
bÜA Präsenzübung und Selbstlernaufgaben

Beitrag zum LV-Ergebnis
bÜA unbenotet

Intervall: 3/Jahr

Topic-Revision: r4 - 11 Jan 2016, GeneratedContent
 
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