Einführung in die Elektrotechnik

Die Elektrotechnik ist vielfältig, spannend - und sehr anspruchsvoll. Damit Sie Studium oder Ausbildung meistern, vermittelt Ihnen dieser umfassende Einstieg alles, was Sie für die Prüfungen benötigen: Von den physikalischen und mathematischen Grundlagen über Gleich- und Wechselstromkreise, Drehstrom, Elektromagnetismus bis hin zu Netzwerken und Schaltungen wird der gesamte Stoff des Grundstudiums abgedeckt. Merksätze, Übungen und Musterlösungen helfen Ihnen beim Lernen. Für E-Techniker und alle, die es werden wollen. Aus dem Inhalt: - Elektronische Grundbegriffe - Elektrostatik - Gleichstromkreise - Netzwerkberechnungen - Magnetische Felder - Wechselstromkreise - Filter und Passschaltungen - Drehstrom Die Fachpresse zur Vorauflage: Prof. Dr.-Ing. Matthias Haupt: »Ich kann das Buch jedem Neu-, Quer- und Wiedereinsteiger in die Elektrotechnik wärmstens empfehlen« MagPi: »Ein profundes Fachbuch für alle, die sich für Elektrotechnik begeistern.«

Marika Höwing (Dipl.-Math.) ist seit vielen Jahren Dozentin für Elektrotechnik, Physik und Mathematik sowie Mitglied des Prüfungsausschuss Industrieelektriker - Geräte und Systeme der IHK Köln. Seit 2018 ist sie Geschäftsführerin der MH Elektrotechnik GmbH. In Ihrer Karriere als Ausbilderin und Lehrkraft hat sie schon viele angehende E-Techniker auf dem Weg zum Abschluss begleitet.

Materialien zum Buch ... 11 1. Einführung ... 13 1.1 ... Was Sie von diesem Buch erwarten können ... 13 1.2 ... Wichtige Erfindungen der Elektrotechnik ... 14 1.3 ... Physikalische Größen und Grundbegriffe, mathematische Grundlagen ... 16 1.4 ... Übungen ... 38 1.5 ... Lösungen ... 39 2. Elektrische Ladung und Potenzial ... 47 2.1 ... Das Bohrsche Atommodell ... 47 2.2 ... Ladung ... 50 2.3 ... Energie, Potenzial und Leistung ... 52 2.4 ... Elektrische Spannung ... 57 2.5 ... Strom ... 60 2.6 ... Strom- und Ladungsdichte ... 64 2.7 ... Ionen- und Massenstrom ... 70 2.8 ... Übungsaufgaben ... 73 2.9 ... Lösungen ... 75 3. Elektrostatik ... 81 3.1 ... Das elektrische Feld (E-Feld) ... 81 3.2 ... Kräfte zwischen Ladungen -- die Coulombkraft ... 88 3.3 ... Ladungsverteilung ... 90 3.4 ... Berechnung von E-Feldern ... 103 3.5 ... Elektrische Flussdichte und Verschiebungsflussdichte ... 125 3.6 ... Potenzielle Energie, Potenziale und Spannung im elektrischen Feld ... 126 3.7 ... Kapazität ... 132 3.8 ... Aufgaben ... 144 3.9 ... Lösungen ... 146 4. Gleichstrom ... 159 4.1 ... Strom- und Spannungsquellen ... 159 4.2 ... Widerstand und Leitwert ... 168 4.3 ... Allgemeine Form des Ohm'schen Gesetzes ... 181 4.4 ... Gleichstrom und Wechselstrom ... 183 4.5 ... Berechnung eines einfachen Stromkreises ... 185 4.6 ... Reihen- und Parallelschaltung ... 189 4.7 ... Ersatzquellen, reale Strom- und Spannungsquellen ... 205 4.8 ... Kondensatoren im Gleichstromkreis ... 216 4.9 ... Übungen ... 227 4.10 ... Lösungen ... 232 5. Netzwerkberechnungen ... 241 5.1 ... Zweipole und die Zweipolmethode ... 243 5.2 ... Maschen- und Knotenregel in Netzwerken ... 247 5.3 ... Zweigstromverfahren ... 251 5.4 ... Maschenstromverfahren ... 256 5.5 ... Knotenpotenzialverfahren ... 260 5.6 ... Das Superpositionsprinzip ... 269 5.7 ... Stern-Dreieck-Umwandlung ... 274 5.8 ... Unendliche Kettennetzwerke ... 281 5.9 ... Übungen ... 284 5.10 ... Lösungen ... 288 6. Magnetische Felder ... 307 6.1 ... Magnetfeld eines stromdurchflossenen Leiters ... 310 6.2 ... Magnetisches Feld von Leiterschleifen ... 313 6.3 ... Magnetische Grundgrößen ... 315 6.4 ... Lorentzkraft ... 334 6.5 ... Induktivität und Induktion ... 340 6.6 ... Magnetischer Kreis ... 357 6.7 ... Maxwell-Gleichungen ... 359 6.8 ... Übungen ... 371 6.9 ... Lösungen ... 374 7. Wechselstromkreise ... 383 7.1 ... Charakteristische Größen einer Wechselspannung ... 383 7.2 ... Kondensator im Wechselspannungskreis ... 387 7.3 ... Spule im Wechselstromkreis ... 391 7.4 ... Zeigerdarstellung von Wechselgrößen ... 394 7.5 ... Schwingkreise ... 401 7.6 ... Rechnen mit komplexen Zahlen ... 420 7.7 ... Übungen ... 426 7.8 ... Lösungen ... 431 8. Filter und Passschaltungen ... 447 8.1 ... RC-Reihenschaltung und Parallelschaltung ... 447 8.2 ... RL-Reihen- und Parallelschaltung ... 464 8.3 ... Allgemeine Eigenschaften von Hoch- und Tiefpassschaltungen ... 474 8.4 ... Übungen ... 485 8.5 ... Lösungen ... 488 9. Drehstrom ... 507 9.1 ... Erzeugung von Wechselspannungen und Drehstrom ... 507 9.2 ... Symmetrisch belastete Drehstromsysteme ... 512 9.3 ... Unsymmetrische Belastung ... 526 9.4 ... Übungen ... 533 9.5 ... Lösungen ... 535 Index ... 547