Helmut Haase Heyno Garbe. Elektrotechnik. Theorie und Grundlagen. Mit 206 Abbildungen. Springer

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1 Helmut Haase Heyno Garbe Elektrotechnik Theorie und Grundlagen Mit 206 Abbildungen Springer

2 Inhaltsverzeichnis Vorwort Symbole und Hinweise V VII 1 Grundbegriffe Ladung als elektrisches Grundphänomen Elektrische Stromstärke als Ladungsströmung Ladungserhaltungsgesetz Äquivalenz von Ionen- und Massestrom Elektrische Spannung als energieverwandte Größe Verbraucher-und Erzeugerpfeilsystem 11 2 Einfacher Stromkreis Ideale Stromquelle und ideale Spannungsquelle Widerstand und Leitwert, Ohm'sches Gesetz Widerstand eines stabförmigen Leiters Temperaturabhängigkeit des elektrischen Widerstandes Berechnung des einfachen Stromkreises 18 3 Verzweigter Stromkreis Aufgabenstellung Knotensatz von Kirchhoff und Maschenströme Maschensatz von Kirchhoff und Knotenpotentiale Verbraucher in Reihen- oder Parallelschaltung Quellen mit Innenwiderstand, Wirkungsgrad 28 4 Allgemein anwendbare Verfahren zur Netzwerkberechnung Netzwerkberechnung mit Zweigströmen als Unbekannten Netzwerkberechnung mit Maschenströmen als Unbekannten Netzwerkberechnung mit Knotenpotentialen als Unbekannten 37

3 XII Inhaltsverzeichnis 5 Spezielle Verfahren zur Netzwerkberechnung Netzwerkberechnung nach dem Überlagerungsprinzip Netzwerkreduktion auf Ersatzquellen Netzwerkberechnung durch Zweipolzerlegung Stern-Polygon-Umwandlung Unendlich langes Kettennetzwerk 52 6 Mathematische Begriffe der Feldtheorie Linienintegral eines Vektorfeldes Umlaufintegral oder Zirkulation eines Vektorfeldes Fluss eines Vektorfeldes durch eine Fläche, Flussdichte Fluss eines Skalarfeldes durch eine Fläche Hüllenfluss eines Vektorfeldes Hüllenfluss eines Skalarfeldes Gradient eines Skalarfeldes Rotation eines Vektorfeldes Potential eines Vektorfeldes Divergenz eines Vektorfeldes Integralsatz von Gauß Integralsatz von Stokes Linien, Flächen und Volumen als Bilanzinstrumente Tensoren Ableitungen in kartesischen Koordinaten, Feldbilder 68 7 Elektrostatik Verteilungsarten der elektrischen Ladung Ladungserhaltungsgesetz Coulombkraft als Fernwirkung Coulombkraft als Nahwirkung des elektrischen Feldes Coulombkraft und elektrisches Feld in Materie Berechnung des elektrischen Feldes im homogenen Raum Kraft und Drehmoment auf einen elektrischen Dipol Elektrischer Fluss und Gauß'scher Satz der Elektrostatik Elektrische Spannung und elektrisches Potential Elektrisches Potential aus der Ladungsverteilung Elektrische Feldstärke aus dem elektrischen Potential Das elektrostatische Feld an Grenzflächen Kapazität einer Zweielektrodenanordnung Mehrelektrodenanordnungeh Energie des elektrostatischen Feldes Methode der virtuellen Verschiebung zur Kraftberechnung Kräfte aus den fiktiven mechanischen Feldspannungen Kraft auf Elektroden Kraft auf ladungsfreie Isolierstoffgrenzflächen lfö

4 Inhaltsverzeichnis XIII 7.20 Kraftdichte im elektrostatischen Feld Feldberechnung mit dem Gauß'schen Satz Feldermittlung durch Vergleich mit bekannten Feldbildern Feldbildskizze für ebene Felder Abschirmung elektrostatischer Felder Elektrische Polarisation Zusammenfassung der Elektrostatik 130 Stationäres elektrisches Strömungsfeld Elektrische Stromdichte und elektrische Stromstärke Kirchhoff'scher Knotensatz im Strömungsfeld Ohm'sches Gesetz und Coulombkraft im Strömungsfeld Eingeprägte Feldstärke und Kirchhoff'scher Maschensatz Grenzflächen Elektrischer Leitwert und Kapazität Leistung und Arbeit Analogie von Strom- und Pumpenkreis Zusammenfassung zum stationären Strömungsfeld 153 Magnetisches Feld Magnetisches Dipolmoment und magnetische Flussdichte Magnetfeld einer bewegten Punktladung im leeren Raum Magnetfeld von Leiterschleifen und Strömungsgebieten Magnetfeld als quellenfreies Wirbelfeld Magnetisches Vektor- und Skalarpotential Kraft auf eine bewegte Ladung im Magnetfeld Kraft und Drehmoment auf stromführende Leiter Magnetfeld in Stoffen Magnetfeld an Grenzflächen Magnetfeld der Ringspule und der langen Zylinderspule Magnetischer Eisenkreis Kräfte aus den fiktiven mechanischen Feldspannungen Magnetische Flächenkraftdichte ; Kraftdichte im Magnetfeld...' Induktionsgesetz Spannungsinduktion in bewegten Leiterkreisen Magnetischer Schwund Selbst- und Gegeninduktivität Energie des Magnetfeldes Zusammenfassung zum Magnetfeld 221

5 XIV Inhaltsverzeichnis 10 Lineare Netzwerke mit harmonischer Erregung Grundbegriffe Reelle und komplexe Darstellung harmonischer Zeitverläufe Zeigerrechnung für Wechselstromnetze Reihenschwingkreis Leistung bei harmonischem Verlauf von Strom und Spannung Ortskurven Effektivwert einer Quellenspannung als Parameter Nullphasenwinkel einer Quellengröße als Parameter Wert eines Schaltelementes als Parameter Kreisfrequenz als Parameter Drehstrom Symmetrische Drehstromsysteme Unsymmetrische Drehstromsysteme Leistung im Drehstromsystem Lineare Netzwerke mit periodischer Erregung Periodische Funktion als harmonische Summe Netzwerkberechnung mit periodischen Quellengrößen Leistung periodischer Ströme und Spannungen Kirchhoff'sehe Sätze und Energieerhaltung Nichtlineare Widerstandsnetzwerke Kennlinien Maschen- und Knotengleichungen Unverzweigter nichtlinearer Stromkreis Verzweigter nichtlinearer Stromkreis Instationäre Vorgänge in Netzwerken Wahl zweckmäßiger Variablen Zwei Beispiele mit numerischer Lösung Lineare Netzwerke mit einem Speicher Netzwerke mit zwei Speichern Große Netzwerke Schaltvorgänge Nichtlineare Speicher Hinweis zur Stabilität.. % Literaturauswahl Tabellen, Programme Sachwortverzeichnis