Inhaltsverzeichnis. Vorwort... A Aufgaben und Lösungen

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1 Vorwort... V A Aufgaben und Lösungen 1. Elektrische Grundgrößen Ladung... 3 Aufgabe 1.1/1 Inhomogene Ladungsverteilung... 3 Aufgabe Homogene Ladungsverteilung... 3 Aufgabe Flächenladungsdichte... 5 Aufgabe Raumladungsdichte... 6 Aufgabe Ladungsverteilung Elektrischer Strom... 7 Aufgabe Strom, Ladung, Größenvorstellung... 7 Aufgabe Zusammenhang Strom - Ladung... 8 Aufgabe Strom, Ladung... 9 Elektrisches Feld Grundlagen Aufgabe Feldbild Aufgabe Linienintegral Aufgabe Linienintegral, Umlaufintegral Aufgabe 2.1/4 Linienintegral Elektrische Feldstärke, Potential. Spannung Aufgabe Feldkraft. zugeschnittene Größengleichung Aufgabe Feldstärke. Kraft Aufgabe Elektrische Feldstärke einer Punktladung am Ort A Aufgabe 2.2/4 Elektrisches Feld mehrerer Punktladungen. Feldüberlagerung Aufgabe 2.2/5 Feld zweier Punktladungen Aufgabe Homogenes Feld. Flächenladung in Luft Aufgabe Feldstärke. Linienladung... 25

2 V111 Inhaltsverzeichnis Aufgabe Potential. Spannung und Feldstärke typischer Felder Aufgabe Potentialüberlagerung Aufgabe Potentialüberlagerung zweier Linienladungen. 30 Aufgabe Potential und Feldstärke Aufgabe Potential. Spannung und Umlaufintegral Strömungsfeld Aufgabe Trägerbewegung Aufgabe Stromdichte, inhomogene Aufgabe Stromdichte, Strom, Raumladungsverteilung. 36 Aufgabe Stromdichte, Strom Aufgabe Stromdichte Aufgabe Strömungsfeld.Einfluß von Trennflächen Aufgabe Inhomogenes Strömungsfeld Globale Größen Spannung, Strom, Grundstromkreis Aufgabe Zusammenhang Globalgrößen (U. I, R) tt Feldgrößen (E,S, cp) Aufgabe Strömungsfeld einer Linienquelle. Koaxialwiderstand Aufgabe Halbkugelwiderstand Aufgabe Strömungsfeld, radiale und tangentiale Strömung Aufgabe Parallele Zylinderleiter im Strömungsfeld. Widerstandsbestimmung Aufgabe Flächenwiderstand Aufgabe Aktiver, passiver Zweipol. Erzeuger-, Verbraucherpfeilsystem Aufgabe Potentialverlauf, Maschensatz Aufgabe Aktive, passive Zweipole Aufgabe Kennliniendarstellung.Ersatzschaltung Aufgabe Zusammenschaltung idealer Quellen Aufgabe Leistungsumsatz im Grundstromkreis Aufgabe Leistungsumsatz Aufgabe Leistungsumsatz. Wirkungsgrad Aufgabe Leistungsumsatz bei begrenzter innerer bzw. äußerer Verlustleistung Aufgabe 2.4/16 Netzgerät mit Strombegrenzung Aufgabe 2.411'7 Nichtlinearer aktiver Zweipol - Solarzelle Anwendungen von Grundstromkreisen Aufgabe Spannungsteilerregel Aufgabe Spannungsteilerregel Aufgabe Stromteilerregel Aufgabe 2.5/4 Stromteilerregel Aufgabe Strom- und Spannungsteilerregel... 79

3 IX Aufgabe 2.5/6 Spannungsteilung mit minimalem Fehler Aufgabe Spannungsteilerkettenschaltung Aufgabe 2.5/8 Widerstandsberechnung Aufgabe 2.5/9 Schrittweise Berechnung des Ersatzwiderstandes Aufgabe 2.5/10 Kettenschaltung von Widerstandsnetzwerken. 87 Aufgabe 2.5/11 Ersatzwiderstand, Stern-Dreieckwandlung Aufgabe 2.5/12 Eingangswiderstand der Brückenschaltung (Kreuzschaltung) Aufgabe 2.5/13 Ersatzwiderstand Aufgabe 2.5/14 Ersatzwiderstand, Syrnmetriebeziehungen Aufgabe 2.5/15 Widerstandsbestimmung. Syrnmetriebeziehungen Netzwerke Kirchhoffsche Gleichungen Aufgabe 3.1/1 Knotensatz Aufgabe 3.1/2 Knotensatz Aufgabe Knotensatz Aufgabe 3.1/4 Knotensatz Aufgabe 3.1/5 Knotensatz Aufgabe Knotensatz Aufgabe 3.1/7 Maschensatz Aufgabe 3.1/8 Unabhängige Maschengleichungen Aufgabe 3.1/9 Netzwerkgrundbegriffe Aufgabe 3.1/10 Netzwerkgrundbegriffe Aufgabe 3.1/11 Kirchhoffsche Gleichungen Aufgabe 3.1/12 Kirchhoffsche Gleichungen, verkürzte Form Aufgabe 3.1/13 Kirchhoffsche Gleichungen Aufgabe 3.1/14 Kirchhoffsche Gleichungen, Zweigcharakter der idealen Stromquelle Netzwerktheoreme Aufgabe Überlagerungssatz Aufgabe Überlagerungssatz Aufgabe Überlager~n~ssatz. Netzwerk für DA-Umsetzer Aufgabe Versetzungssatz Aufgabe Ähnlichkeitssatz Aufgabe Kirchhoffsche Gesetze, Leistungsumsatz Zweipoltheorie Aufgabe Zweipoltheorie Aufgabe 3.3/2 Zweipoltheorie Aufgabe Zweipoltheorie Aufgabe 3.3/4 Ersatzschaltung des aktiven Zweipols

4 X Inhaltsverzeichnis Aufgabe Zweipoltheorie. Parallelschaltung von n Spannungsquellen Aufgabe Wheatstonsche Brücke.Abgleich. Zweipoltheorie Aufgabe Widerstandsbrücke, stromgespeist Aufgabe Zweipoltheorie.Kompensation. Potentiometerschaltung Aufgabe Zweipoltheorie. Aktiver Zweipol Aufgabe Leistungsanpassung Maschenstrom-, Knotenspannungsanalyse Aufgabe Netzwerktopologie Aufgabe Schaltungsgraph, Baum, Fundamentalmaschen Aufgabe Systematische Baumsuche. Zahl der unabhängigen Maschen Aufgabe Schaltungsgraph, Unabhängige Maschen Aufgabe Maschenstromanalyse Aufgabe Maschenstromanalyse Aufgabe Maschenstrommatrix Aufgabe Maschenstromanalyse Aufgabe Knotenspannungsanalyse Aufgabe Knotenspannungsanalyse Aufgabe Knotenspannungsmatrix Aufgabe Bestimmung der Zweipolersatzgrö3en mit der Knotenspannungsanalyse Elektrostatisches Feld Feldgröhn Aufgabe Homogenes Feld im Dielektrikum Aufgabe Felder von Punktladungen im homogenen Dielektrikum Aufgabe Feld der Linienladung im Dielektrikum Aufgabe D und E an Grenzflächen Aufgabe Stetigkeit der Verschiebungsflußdichte Aufgabe Quergeschichtetes Dielektrikum Aufgabe Feld mit längsgeschichtetem Dielektrikum Aufgabe Ladungen, Abschirmwirkung Globale Gröhn Verschiebungsfluß, Spannung, Kapazität Aufgabe Geschichteter Zylinderkondensator Aufgabe Koaxialkabel, Bemessung Aufgabe Ortsabhängiges Dielektrikum Aufgabe Kugelkondensator Aufgabe Kondensator mit Teildielektrikum Aufgabe Kapazität zwischen parallelen Drähten Aufgabe Ladungsinfluenz...193

5 XI 4.3 Kondensator als Netzwerkelement Aufgabe Strom-Spannungsbeziehung des Kondensators 194 Aufgabe 4.3/2 Kapazitiver Spannungsteiler Aufgabe Kondensatorzusammenschaltung Aufgabe Kapazitätsberechnung Aufgabe Bestimmung der Dielektrizitätszahl Aufgabe Kapazitätsknoten, Knotenspannungsanalyse. 203 Aufgabe Umladung eines Kondensatornetzwerkes Aufgabe Aufladen eines Kondensatornetzwerkes, Methode des Superknotens Aufgabe 4.3/9 Kapazitätsberechnung mit Probeladung Magnetisches Feld Feldgrößen Aufgabe Durchflutungssatz Aufgabe Magnetfeld paralleler Leiter Aufgabe Stromfaden endlicher Länge Aufgabe Magnetische Feldstärke in einer Zylinderspule 221 Aufgabe Helmholtz-Spule Aufgabe Kreisspulen Grenzflächen Aufgabe Feldbild, Grenzfläche Aufgabe Schräge Grenzfläche Aufgabe Grenzfläche Globale Größen Fluß, magnetische Spannung Aufgabe Ringspule Aufgabe Magnetfeld im Koaxialkabel Aufgabe Magnetischer Kreis Aufgabe Linear verzweigter magnetischer Eisenkreis Aufgabe Nichtlinearer magnetischer Kreis Aufgabe Nichtlinearer magnetischer Kreis Aufgabe Dauermagnetkreis Induktionsgesetz Aufgabe Ruheinduktion Aufgabe Ruheinduktion Aufgabe Ruheinduktion Aufgabe 5.4/4 Ruheinduktion Aufgabe Ruheinduktion Aufgabe Ruheinduktion Aufgabe 5.4/7 Ruheinduktion Aufgabe Ruheinduktion Aufgabe 5.4/9 Induktionsgesetz Aufgabe Tachometer-Prinzip Aufgabe Flußwassergenerator Aufgabe 5.4/12 Bewegungsinduktion...271

6 XI1 Inhaltsverzeichnis 5.5 Selbst- und Gegeninduktivität Aufgabe Selbstinduktivität Aufgabe Ringspule mit mehreren Wicklungen Aufgabe Nichtlineare Induktivität Aufgabe Gegeninduktivität im magnetischen Kreis Aufgabe Transformatorgleichungen Aufgabe Idealer Transformator Aufgabe Gekoppelte Spulen Energie und Kraft irn elektromagnetischen Feld Energie und Leistung Aufgabe Leistungsumsatz. Grundelemente Aufgabe Maschengleichung Aufgabe Leistung Aufgabe Energiestromdichte S Energie und Kräfte im elektromagnetischen Feld Aufgabe Energie des elektrostatischen Feldes Aufgabe Energie, Energiedichte Aufgabe Kondensatorenergie Aufgabe Kondensatorentladung Aufgabe Kraftwirkung Aufgabe Kraft auf zwei parallele geladene Platten Aufgabe Kraft auf Trennflächen Energie und Kräfte im magnetischen Feld Aufgabe Energiedichte, Kraftwirkung Aufgabe Elektrodynamisches Kraftgesetz Aufgabe Kraftwirkung zwischen stromdurchflossenen Leitern Aufgabe Krakwirkung, kürzeste effektiv wirkende Strecke Aufgabe Kraftgesetz, Beschleuniger, Linearbewegung Aufgabe Linearbewegung Aufgabe Kraftwirkung mehrerer Stromleiter Aufgabe Kraft im inhomogenen Magnetfeld Aufgabe 6.3/9 Kraft auf eine Drehschleife Aufgabe Magnetische Abstoßung Aufgabe 6.3/11 Kraftwirkung im magnetischen Kreis Aufgabe 6.3/12 Kraft auf eine Magnetplatte B Selbstkontrolle 1. Kenntnisnachweis

7 XI11 2. Selbstkontrolle der Kenntnisse Grundgrößen Elektrisches Feld. Strömungsfeld Netzwerke Elektrostatisches Feld Magnetisches Feld Lösungen Grundgrößen Elektrisches Feld.Strömungsfeld Netzwerke Elektrostatisches Feld Magnetisches Feld Literaturverzeichnis Sachverzeichnis...365