Lehrveranstaltungshandbuch Grundgebiete der Elektrotechnik 3 Stoll

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Verantwortlich: Prof. Dr. Stoll

Lehrveranstaltung

Befriedigt Modul (MID)

• aktuelle
  • Ba ET2012 GE3
  • Ba ET2010 GE3
• auslaufende
  • Diplom TIN DPO3 Gerundgebiete Elektrotechnik 3

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

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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