Aufgabensammlung zur Elektrotechnik und Elektronik

Transkript

1 Leonhard Stiny Aufgabensammlung zur Elektrotechnik und Elektronik Übungsaufgaben mit ausführlichen Musterlösungen 3., überarbeitete und erweiterte Auflage Mit 560 Aufgaben und 517 Abbildungen

2 Inhaltsverzeichnis 1 Elektrischer Strom Grundwissen kurz und bündig Stoffe Atombau, elektrischer Strom Halbleiter Der Aufbau der Materie Elektrische Ladung Elektrischer Strom Nichtleiter, Leiter und Halbleiter Widerstand und Leitfähigkeit Elektrische Spannung, Potenzial Halbleiter Der unverzweigte Gleichstromkreis Grundwissen kurz und bündig Größen im Gleichstromkreis Wichtige Formeln Die Größe für den elektrischen Strom Die Größe für die elektrische Spannung Das Ohm sche Gesetz Erzeuger- und Verbraucher- Zählpfeilsystem Elektrische Arbeit Elektrische Leistung Wirkungsgrad Lineare Bauelemente im Gleichstromkreis Grundwissen kurz und bündig Der ohmsche Widerstand Kondensator, elektrostatisches Feld Grundlagen des Magnetismus Spule Wichtige Formeln IX

3 X Inhaltsverzeichnis 3.2 Widerstand Der ohmsche Widerstand Spezifischer Widerstand Strombegrenzung durch einen Vorwiderstand Aufteilung einer Spannung, Spannungsteilerregel Aufteilung des Stromes, Stromteilerregel Temperaturabhängigkeit des Widerstandes Zulässige Verlustleistung, Lastminderungskurve, Wärmewiderstand Technische Ausführung von Festwiderständen Kondensator, elektrisches Feld Der Kondensator Kondensator, elektrostatisches Feld, Energie Technische Ausführungen von Kondensatoren Plattenkondensator, geschichtete Dielektrika Radialsymmetrisches elektrisches Feld Inhomogenes elektrisches Feld, Strömungsfeld Spule, magnetisches Feld Die Spule Magnetischer Kreis Leiteranordnungen Induktion Gleichspannungsquellen Grundwissen kurz und bündig Die belastete Gleichspannungsquelle Ersatzspannungsquelle, Ersatzstromquelle Kurzschlussstrom Spannungs-, Strom-, Leistungsanpassung Berechnungen im unverzweigten Gleichstromkreis Grundwissen kurz und bündig Reihenschaltung von ohmschen Widerständen Reihenschaltung von Kondensatoren Reihenschaltung von Spulen Reihenschaltung von Spannungs- und Stromquellen Messung von Spannung und Strom Grundwissen kurz und bündig Voltmeter und Amperemeter Erweiterung des Messbereiches Indirekte Messung von Widerstand und Leistung Wheatstone-Brücke

4 Inhaltsverzeichnis XI 7 Schaltvorgänge im unverzweigten Gleichstromkreis Grundwissen kurz und bündig Schaltvorgang beim Kondensator Schaltvorgang bei der Spule Der verzweigte Gleichstromkreis Grundwissen kurz und bündig Parallelschaltung von ohmschen Widerständen Parallelschaltung von Kondensatoren Parallelschaltung von Spulen Parallelschaltung von Spannungs- und Stromquellen Erweiterung des Messbereiches eines Amperemeters Der belastete Spannungsteiler Gemischte Schaltungen Stern-Dreieck- und Dreieck-Stern-Umwandlung Umwandlung von Quellen Analyse von Netzwerken Die Knotenanalyse Der Überlagerungssatz Wechselspannung und Wechselstrom Grundwissen kurz und bündig Periodische Signale Effektivwert Gleichrichtwert Komplexe Darstellung von Sinusgrößen Grundwissen kurz und bündig Rechnen mit komplexen Zahlen Spannung, Strom, Widerstand als komplexe Größen Einfache Wechselstromkreise Grundwissen kurz und bündig Spule im Wechselstromkreis Kondensator im Wechselstromkreis Reihenschaltung von ohmschem Widerstand und Spule Reihenschaltung von ohmschem Widerstand und Kondensator Parallelschaltung von Widerstand und Spule Parallelschaltung von Widerstand und Kondensator Gemischte Schaltungen Die Übertragungsfunktion Verstärkungsfaktor, Verstärkungsmaß, Dämpfungsmaß

5 XII Inhaltsverzeichnis 12 Leistung im Wechselstromkreis Grundwissen kurz und bündig Leistungsberechnungen, Blindleistungskompensation Transformatoren (Übertrager) Grundwissen kurz und bündig Transformator, Berechnungen und Messungen Schwingkreise Grundwissen kurz und bündig Reihenschwingkreis mit Verlusten Parallelschwingkreis mit Verlusten Mehrphasensysteme, Drehstrom Grundwissen kurz und bündig Sternschaltung des Verbrauchers mit Mittelleiter Sternschaltung des Verbrauchers ohne Mittelleiter Dreieckschaltung des Verbrauchers Leistung bei Drehstrom Halbleiterdioden Grundwissen kurz und bündig Diodenkennlinie Lumineszenzdiode Z-Diode (Zener-Diode) Arbeitspunkt und Widerstandsgerade Gleichrichtung von Wechselspannungen Begrenzung einer Wechselspannung Bipolare Transistoren Grundwissen kurz und bündig Eingangskennlinie, Arbeitspunkt Die physikalische Ersatzschaltung Darlington-Schaltung Differenzverstärker Kodes, Logische Funktionen, Schaltalgebra Schaltungstechnische Realisierung der logischen Grundfunktionen Feldeffekt-Transistoren Grundwissen kurz und bündig Aufgaben zu Feldeffekt-Transistoren

6 Inhaltsverzeichnis XIII 19 Operationsverstärker Grundwissen kurz und bündig Grundlagen der Operationsverstärker Nichtinvertierender Verstärker Invertierender Verstärker Impedanzwandler (Spannungsfolger) Differenzierer Addierer, Subtrahierer Integrierer Aktive Filter Sachverzeichnis