GRUNDLAGEN DER ELEKTROTECHNIK I

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1 GRUNDLAGEN DER ELEKTROTECHNIK I Das elektrostatische Feld und der Gleichstrom VON GEORG BOSSE O. PROFESSOR AN DER TECHNISCHEN HOCHSCHULE DARMSTADT unter Mitarbeit von W. MECKLENBRÄUKER WISS. ASSISTENT BIBLIOGRAPHISCHES INSTITUT MANNHEIM HOCHSCHULT ASCHENBÜCHER-VERLAG

2 INHALTSVERZEICHNIS 0. Allgemeine Vorbemerkungen Physikalische Größen Einheiten Gleichungen Das statische elektrische Feld Definition des elektrischen Feldes Die bewegliche Ladung im elektrischen Feld, das Potential, die Spannung Systeme der vier Grundgrößen Die Erregung des elektrischen Feldes Der elektrische Dipol Die Kapazität Kräfte und Energie im elektrischen Feld Das elektrostatische Feld in materiellen Körpern Die elektrische Feldstärke und die elektrische Erregung an Grenzflächen Kräfte an Grenzflächen Influenz Bewegliche Ladungen im elektrischen Feld Die Bewegung einer Einzelladung im elektrischen Feld Bewegung verteilter Ladungen, Strom und Stromdichte Das Raumladungsgesetz Das Ohmsche Gesetz Die Leistung Strömungsfelder Die Ionenleitung Die Diode Zweipole ' Zählpfeile für Spannung und Strom Zweipol als Schaltelement Zweipolnetze und die Kirchhoffschen Gleichungen

3 4. Analyse linearer Netze Vorbemerkung Der allgemeine lineare Zweipol Der vollständige Baum Die Berechnung der unabhängigen Ströme aus den Maschengleichungen Berechnung eines Beispiels Die Berechnung der unabhängigen Spannungen aus den Knotengleichungen Berechnung eines Beispiels Das Superpositionsprinzip 134 Sach-und Namensverzeichnis 139

4 GRUNDLAGEN DER ELEKTROTECHNIK II Das magnetische Feld und die elektromagnetische Induktion VON GEORG BOSSE O. PROFESSOR AN DSU TECHKiSOHEN HOCHSCHULE DARMSTADT unter Mitarbeit von GÜNTHER WIESEMANN WISS. ASSISTENT BIBLIOGRAPHISCHES INSTITUT MANNHEIM HOCHSCHULTASCHENBÜCHER-VERLAG

5 INHALTSVERZEICHNIS Seite 5. Das statische Magnetfeld Die magnetische Feldstärke Das magnetische Dipolmoment Die Kraftwirkung auf den stromdurchflossenen Leiter Die Kraftdichte Die Leiterschleife im magnetischen Feld Die Maßeinheit der magnetischen Feldstärke Die Verwandtschaft zwischen elektrischen und magnetischen Erscheinungen Die magnetische Erregung Das Durchflutungsgesetz Die Dimension von H und u Die Berechnung von H für einige einfache Leiteranordnungen Integrale Kenngrößen des Magnetfeldes Das magnetische Verhalten materieller Körper Anwendungen des magnetischen Kraftgesetzes Bewegung eines Ladungsträgers im Feld Die Kraftwirkung zwischen zwei parallelen Leitern Der Hall-Effekt Das Drehspul-Meßinstrument Der Elektromotor Zeitlich veränderliche elektromagnetische Felder. Die Energie im Magnetfeld Induktion Das Induktionsgesetz Zwei Beispiele für die Anwendung des Induktionsgesetzes 61

6 8 Inhaltsverzeichnis 6.13 Das Barlowsche Rad Vorzeichen und Lenzsche Regel Folgerungen aus der allgemeinsten Form des Induktionsgesetzes Mißverständliche Formulierungen des Induktionsgesetzes Energiedichte und Energie im Magnetfeld Grenzflächen Die magnetische Feldstärke und die magnetische Erregung an Grenzflächen Der Druck auf die Grenzflächen Der magnetische Kreis Beispiel für die Berechnung der Durchflutung aus der Luftspaltfeldstärke Das Ohmsche Gesetz des magnetischen Kreises Dimensionierung eines Dauermagneten Die Induktivität Induktivität und Gegeninduktivität zweier Leiterschleifen Die Gegeninduktivität zweier Doppelleitungen Die Energie eines von mehreren Stromkreisen erregten Magnetfeldes und der Umkehrungssatz Die Berechnung von Induktivitäten aus der Energie Anwendungen des Induktionsgesetzes Der verlustfreie Übertrager Gleichstromgenerator und -motor Das Prinzip des elektrischen Generators Der Nutenanker Die Kennlinien elektrischer Maschinen Wirbelströme 131

7 Inhaltsverzeichnis 9 8. Die Grundgleichungen der Elektrotechnik und die Maßsysteme Die Maxwellschen Gleichungen Die Integralform der Maxwellschen Gleichungen Die Differentialform der Maxwellschen Gleichungen Maßsysteme 145 Sach- und Namenverzeichnis 151

8 GRUNDLAGEN DER ELEKTROTECHNIK III Wechselstromlehre, Vierpol- und Leitungstheorie VON GEORG BOSSE O. PROFESSOR AN DER TECHMISCHEN HOCHSCHULE DABMSTADT unter Mitarbeit von ARNOLD GLAAB WISS. ASSISTENT BIBLIOGRAPHISCHES INSTITUT MANNHEIM/WIEN/ZÜRICH HO CHSCHULTASCHENBÜCH ER-VERLAG

9 INHALTSVERZEICHNIS 9. Der Stromkreis im quasistationären Zustand Anwendung der Maxwellschen Gleichungen auf konzentrierte Schaltelemente Die Kirchhoffschen Gleichungen im quasistationären Fall Lineare Netze im eingeschwungenen Zustand Vorbemerkungen Die Einführung komplexer Größen bei der Berechnung linearer Netze Die komplexen Spannungs- und Stromamplituden und der komplexe Widerstand Die Kirchhoffschen Gleichungen für die komplexen Amplituden Der Reihenschwingkreis Zeigerdarstellung komplexer Größen Ortskurven Die elektrische Leistung bei zeitlich veränderlichen Größen Die elektrische Leistung bei sinusförmigen Spannungen und Strömen Lineare Zweipole und Vierpole Vorbemerkungen Der lineare Zweipol und seine Ersatzschaltungen Die Leistungsanpassung bei Zweipolen Vierpole und ihre Beschreibung durch Matrizengleichungen Zusammepschaltung von Vierpolen Die Transformationseigenschaften linearer Vierpole Das Betriebsverhalten linearer Vierpole Vierpolketten Der Übertrager Die homogene Leitung Die Kettenmatrix der homogenen Leitung Die Kenngrößen der Leitung Die Transformationseigenschaften der Leitung Das Betriebsverhalten der Leitung Spannung und Strom längs der Leitung 126 Sach- und Namenverzeichnis 134