Aufgabensammlung Elektrotechnik

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1 2008 AGI-Information Management Consultants May be used for personal purporses only or by libraries associated to dandelon.com network. Hermann Wellers Aufgabensammlung Elektrotechnik 3., erweiterte und berichtigte Auflage Girardet

2 Inhalt A. Physikalische Gleichungen und Einheiten 11 A.l. Physikalische Gleichungen 11 A.l.l. Größengleichung 12 A.1.2. Zugeschnittene Größengleichung 13 A.l.3. Zahlenwertgleichungen 14 A.2. Physikalische Einheiten 14 A.2.1. Die Basiseinheiten der mechanischen, elektrischen und thermischen Größen.. 15 A.l.l. Abgeleitete Einheiten 15 A.2.3. Das internationale Einheitensystem 16 B. Materie und Elektrizität 18 B.l. Aufbau der Materie 18 B Das Atom 18 B.l.2. Das Elektron 18 B.l.3. Das Rutherfordsche Atommodell 19 B.l.4. Das Bohrsche Atommodell 19 B Freie Elektronen und Ionen Gleichstromtechnik Einfacher Gleichstromkreis Die elektrische Strömung Die Stromdichte Elektrizitätsleitung in Metallen Das Ohmsche Gesetz Spezifischer Widerstand und Leitfähigkeit Widerstand und Temperatur Zusammengesetzter Gleichstromkreis Die Kirchhoffschen Sätze Der erste Kirchhoffsche Satz Der zweite Kirchhoffsche Satz Schaltung von Widerständen Reihenschaltung Parallelschaltung Spannungsquellen Der Innenwiderstand von Spannungsquellen Reihenschaltung von Spannungsquellen Parallelschaltung von Spannungsquellen Vorwiderstand und Spannungsteiler Vorwiderstand Spannungsteiler Meßbereichserweiterung von Strom- und Spannungsmessern Meßbereichserweiterung von Spannungsmessern Meßbereichserweiterung von Strommessern 56

3 Widerstandsbestimmung durch Strom- und Spannungsmessung Wheatstonebrücke/Schleifdrahtmeßbrücke Die Wheatstonebrücke Die Schleifdrahtmeßbrücke Der Kompensator ; Arbeit, Leistung, Wirkungsgrad Elektrische Leistung und Arbeit Der Wirkungsgrad Die Wärmewirkung des elektrischen Stromes Netzwerkberechnungen Netzumwandlung Berechnung von Gleichstromkreisen mit einer Spannungsquelle Berechnung von Schaltungen mit mehreren Spannungsquellen Berechnung mit Hilfe der Kirchhoffschen Sätze Das Überlagerungsverfahren Das Maschenstromverfahren Zweipole Der allgemeine lineare Zweipol Der Ersatzwiderstand Die Ersatzspannungsquelle Leistungsanpassung Ersatzstromquelle Leitungsberechnungen Spannungsverlust auf Gleichstromleitungen Leistungsverlust auf Gleichstromleitungen Die Elektrolyse Das Faradaysche Abscheidungsgesetz Die elektrochemische Spannungsquelle Primärelemente Sekundärelemente Das elektrische Feld Elektrische Ladung Feldstärke und Potential Das stationäre elektrische Strömungsfeld Das elektrostatische Feld Die Influenz Elektrische Erregung (Verschiebungsflußdichte) Zusammenhang zwischen elektrischer Erregung und Feldstärke Das Dielektrikum (Nichtleiter im elektrischen Feld) Stoffe verschiedener Dielektrizitätszahlen im elektrischen Feld Der Kondensator * Parallelschaltung von Kondensatoren Reihenschaltung von Kondensatoren 128

4 Das elektrische Feld der geladenen Kugel Der Kugelkondensator Das elektrische Feld des unendlich langen geraden Leiters Der Zylinderkondensator Die Kapazität von Leitungen Die Kapazität einer Doppelleitung Die Kapazität einer Einfachleitung Die Kapazität eines konzentrischen Kabels Energie und Kraft im elektrostatischen Feld Die Energie des elektrostatischen Feldes Kräfte zwischen elektrischen Ladungen (Das Coulombsche Gesetz) Kräfte zwischen Elektroden Das magnetische Feld Grundlagen des magnetischen Feldes Die Grundgrößen des magnetischen Feldes und der Durchflutungssatz Das Magnetfeld des unendlich langen, geradlinigen, stromdurchflossenen Leiters Das Magnetfeld der stromdurchflossenen Ringspule Das Magnetfeld der stromdurchflossenen Zylinderspule.* Kraftwirkung des magnetischen Feldes Der stromdurchflossene Leiter im Magnetfeld Die Lorenzkraft Kräfte zwischen stromdurchflossenen Leitern im Magnetfeld Das Induktionsgesetz Die Selbstinduktion Die Induktivität einer Ringspule Die Induktivität einer Zylinderspule Reihen- und Parallelschaltung von Spulen Induktivität von Freileitungen Energie des magnetischen Feldes Gegeninduktion Magnetische Kopplung und Streuung Magnetische Kreise mit Eisen Der geschlossene Eisenkern Eisenkern mit Luftspalt Die Luftspaltstreuung Der Hopkinsonsche Satz Feldlinienbrechung an Trennflächen Permanentmagnete Kräfte an der Trennfläche Eisen Luft 214

5 4. Wechselstromtechnik Begriffsbestimmung und Darstellung von Wechselstromgrößen Definition einer Wechselstromgröße Die Zeigerdarstellung Die symbolische Rechnung Einfacher Wechselstromkreis Kreis mit ohmsctem Widerstand Kreis mit Induktivität Kreis mit Kapazität Zusammengesetzter Wechselstromkreis Kreis mit Induktivität und Vorwiderstand Kreis mit Kapazität und Vorwiderstand Kreis mit Induktivität und Parallelwiderstand Kreis mit Kapazität und Parallelwiderstand Umwandlung: Reihenschaltung^ Parallelschaltung Ersatzschaltungen für Spulen und Kondensatoren Resonanzkreise Der Reihenresonanzkreis Der Parallelresonanzkreis Zweipole Der passive lineare Zweipol Der aktive lineare Zweipol Die Ersatzspannungsquelle Die Ersatzstromquelle Leistungsanpassung Ortskurven Die Ortskurvendarstellung von Wechselstromgrößen Inversion von Gerader und Kreis Widerstands- und Leitwertsortskurve Die Wechselstromleistung Die Wirkleistung Die Blindleistung Die Scheinleistung Die komplexe Darstellung der Wechselstromleistung Blindleistungskompensation Der Transformator Berechnung von Wechselstromleitungen Mehrphasensysteme Das Dreiphasensystem Die Sternschaltung Die Dreieckschaltung Das unsymmetrische Dreiphasensystem Symmetrische Komponenten 316 4JA.4. Die Leistung im Dreiphasensystem Die Berechnung von Dreiphasen-Wechselstromleitungen 327

6 4.8. Periodische, nichtsinusförmige Vorgänge Die Fourier-Reihe Die harmonische Analyse Schaltvorgänge Kapazitiver Stromkreis Induktiver Stromkreis Aufgaben Gleichstromtechnik Elektrisches Feld Magnetisches Feld Wechselstromtechnik Schaltvorgänge 379 Schrifttum 381 Stichwortverzeichnis