Einführung in die theoretische Elektrotechnik

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1 Einführung in die theoretische Elektrotechnik

2 Einführung in die theoretische Elektrotechnik Von Karl Küpfmüller Dr.-Ing. E. b. o. Professor a. d. Technischen Hochschule Darmstadt Fünfte, verbesserte und erweiterte Auflage Mit 503 Abbildungen Springer-Verlag Berlin Beideiberg GmbH 1955

3 Alle Rechte, insbesondere das der Übersetzung in fremde Sprachen, vorbehalten. Ohne ausdrückliche Genehmigung des Verlages ist es nicht gestattet, dieses Buch oder Teile daraus auf photomechanisehem Wege (Photokopie, Mikrokopie) zu vervielfältigen. Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1932, 1952 and 1955 Ursprünglich erschienen bei Springer-Verlag OHG., Berlin / Göttingen / Heidelberg 1955 Softcoverreprint ofthe hardcover5th edition 1955 ISBN DOI / ISBN (ebook)

4 Vorwort zur fünften Auflage. Das Buch soll eine Einführung in die theoretischen Vorstellungen und Methoden geben, deren Kenntnis zur Allgemeinbildung des an der Weiterentwicklung der Elektrotechnik interessierten Ingenieurs gehören muß. Die neue Auflage bot Gelegenheit, in Verfolg dieses Zieles eine Reihe von Verbesserungen und Ergänzungen einzuführen. So wurde die Behandlung der Halbleiter erweitert; Abschnitte über die Grundlagen der Transistoren und der magnetischen Verstärker wurden aufgenommen. In dem Kapitel über Ausgleichsvorgänge wurde an Stelle der Operatorenrechnung das durchsichtigere und anschaulichere Verfahren der Laplace-Transformation verwendet. Die international durchgeführte Änderung der elektrischen Maßeinheiten ist bei den Einheiten-Definitionen und bei allen Zahlenangaben berücksichtigt worden. Das auch von der internationalen Kommission für Maß und Gewicht empfohlene Einheitensystem nach Giorgi (MKS-System) wird weitgehend verwendet. Dabei wurde der Grundsatz beibehalten, alle Formeln als Größengleichungen zu schreiben, so daß sie auch für beliebige andere Einheiten richtig sind, wenn man nur jede Größe als Produkt von Zahlenwert und Einheitszeichen in die Gleichungen einsetzt. Bei Verwendung des MKS-Systems werden nun die Größengleichungen gleichzeitig auch Zahlenwertgleichungen, so daß man beim Einsetzen von Zahlenwerten die Einheitenbezeichnungen weglassen kann; hierin liegt der große praktische Vorteil dieses Systems. Herrn Oberingenieur A. Lutz danke ich für die sorgfältige Durchsicht des Buches und der Korrekturen, dem Verlag für das immer bewiesene Entgegenkommen. Darmstadt, im Februar K. Küpfmüller.

5 Inhaltsverzeichnis. Seite Einleitung Erstes Kapitel: Der stationäre elektrische Strom. 4 I. Die Einheiten der elektrischen Größen Definitionen Zusammenhang zwischen den elektrischen und mechanischen Einheitm 8 3. Größengleichungen II. Der elektrische Strom in linearen Netzen Grundgesetze der Strömung in linearen Netzen Hilfsregeln für die Berechnung von Stromverzweigungen. 20 III. Der elektrische Strom in räumlich ausgedehnten Leitern.. 6. Grundbegriffe des räumlichen Strömungsfeldes Die Grundgesetze des stationären elektrischen Stromes. 8. Beispiele von Strömungsfeldern Grenzbedingungen im Strömungsfeld Der elektrische Strom in metallischen Leitern. 48 Zweites Kapitel: Das elektrische Feld I. Das stationäre elektrische Feld Grundbegriffe des elektrischen Feldes Kondensatoren Beispiele elektrostatischer Felder Mehrleitersysteme Die mechanischen Kräfte im elektrischen Feld; Energie des elektrischen Feldes Der zeitliche Vorgang des Aufbaues und Abbaues elektrischer Felder; Nachwirkung Die Potentialgleichung ll5 18. Raumladungsfelder Graphische Methoden zur Ermittlung der Potentialverteilung in elektrostatischen Feldern II. Das langsam veränderliche elektrische Feld Verschiebungsstrom und Leitungsstrom Das elektrische Wechselfeld Gasentladungen Der Durchschlag von Isolierstoffen. 173 Drittes Kapitel: Das magnetische Feld I. Das stationäre magnetische Feld Grundbegriffe des magnetischen Feldes, Induktionsgesetz Das Durchflutungsgesetz, magnetische Stoffe Der magnetische Kreis, Elektromagnete, Dauermagnete Berechnung magnetischer Felder, Vektorpotential, Amperesehe Formel Beispiele magnetischer Felder Gegenüberstellung der Grundgesetze der stationären Felder. 229 II. Das langsam veränderliche magnetische Feld Selbstinduktion Gegeninduktion Die mechanischen Kräfte im magnetischen Feld Das magnetische Wechselfeld Die Wirbelströme Die Ummagnetisierungsverluste Der Transformator Elektrisch-mechanische Energiewandler. 281

6 Inhaltsverzeichnis. Viertes Kapitel: Netzwerke und Kettenleiter 38. Theorie der Netze bei Wechselstrom. 39. Vierpole und Kettenleiter. 40. Lineare Verstärker Fünftes Kapitel: Leitungen 41. Die Leitungsgleichungen 42. Näherungsformeln der Leitungstheorie 43. Die Leistungsverhältnisse bei Leitungen Sechstes Kapitel: Rasch veränderliche Felder. 44. Die Maxwellsehen Feldgleichungen. 45. Die elektromagnetische Welle Hohlleitungen und Hohlresonatoren.. Siebentes Kapitel: Elektromagnetische Ausgleichsvorgänge 47. Allgemeine Gesetze der Ausgleichsvorgänge in linearen Systemen 48. Zeitfunktion und Spektrum Nichtlineare Systeme Ausgleichsvorgänge in Leitungen. 51. Gleichrichter Unregelmäßige Ströme Stabilität von Stromkreisen; Selbsterregung Anhang: Maßsysteme. Literatur.. Sachverzeichnis.. VII Seite