Moeller, Grundlagen der Elektrotechnik: mit 36 Tabellen und 182 Beispielen
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| New Title: | Harriehausen, Thomas Moeller Grundlagen der Elektrotechnik |
|---|---|
| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
Wiesbaden
Vieweg + Teubner
2011
|
| Edition: | 22., verb. Aufl. |
| Series: | Studium
|
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| Online Access: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis |
| Physical Description: | XVII, 692 S. graph. Darst. 24 cm |
| ISBN: | 9783834808981 3834808989 |
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IMAGE 1
INHALTSVERZEICHNIS
1 GRUNDBEGRIFFE 1
1.1 PHYSIKALISCHE GROESSEN UND EINHEITEN 1
1.1.1 PHYSIKALISCHE GROESSEN 1
1.1.1.1 CHARAKTER DER PHYSIKALISCHEN GROESSEN 1
1.1.1.2 FORMELZEICHEN UND IHRE DARSTELLUNG 2
1.1.1.3 VEKTOREN, MATRIZEN 2
1.1.1.4 ZEITABHAENGIGE GROESSEN 3
1.1.1.5 KOMPLEXE GROESSEN 3
1.1.2 EINHEITEN 4
1.1.2.1 SI-BASISEINHEITEN 5
1.1.2.2 ABGELEITETE SI-EINHEITEN 5
1.1.2.3 GESETZLICHE EINHEITEN AUSSERHALB DES SI-EINHEITENSYSTEMS 6
1.1.2.4 DEZIMALE VIELFACHE VON EINHEITEN 6
1.1.3 PHYSIKALISCHE GLEICHUNGEN 7
1.1.3.1 GROESSENGLEICHUNGEN 7
1.1.3.2 ZUGESCHNITTENE GROESSENGLEICHUNGEN 7
1.2 ELEKTRISCHE GRUNDGROESSEN 9
1.2.1 ELEKTRISCHE LADUNG 9
1.2.2 ELEKTRISCHER STROM 10
1.2.3 TECHNISCHE STROMRICHTUNG 13
1.2.4 ELEKTRISCHES POTENZIAL 14
1.2.5 ELEKTRISCHE SPANNUNG 16
1.3 GRUNDLEGENDE BEGRIFFE 17
1.3.1 MODELLIEREN, MODELL 17
1.3.2 KLEMME, ZWEIPOL, DREIPOL, N-POL 18
1.3.3 AKTIVER UND PASSIVER ZWEIPOL 18
1.3.4 ERZEUGER UND VERBRAUCHER 18
1.3.5 TOR, TORBEDINGUNG, ZWEITOR 19
1.3.6 ELEKTRISCHES NETZWERK 19
1.3.7 SCHALTZEICHEN, SCHALTPLAN 20
1.3.8 ERSATZSCHALTBILD 20
1.3.9 ANALYSE UND SYNTHESE 21
1.4 ZAEHLPFEILE, ZAEHLPFEILSYSTEME 21
1.4.1 STROM-UND SPANNUNGSZAEHLPFEILE 22
1.4.2 ZAEHLPFEILSYSTEME AN ZWEIPOLEN 22
1.4.2.1 VERBRAUCHER-ZAEHLPFEILSYSTEM 23
1.4.2.2 ERZEUGER-ZAEHLPFEILSYSTEM 24
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN HTTP://D-NB.INFO/1003709362
DIGITALISIERT DURCH
IMAGE 2
VIII INHALTSVERZEICHNIS
1.4.3 ZAEHLPFEILE AN ZWEITOREN 25
1.4.3.1 SYMMETRISCHES ZAEHLPFEILSYSTEM 25
1.4.3.2 KETTEN-ZAEHLPFEILSYSTEM 25
2 GLEICHSTROMNETZWERKE 26
2.1 GRUNDGESETZE IM UNVERZWEIGTEN GLEICHSTROMKREIS 26
2.1.1 OHMSCHES GESETZ 26
2.1.1.1 ZUSAMMENHANG ZWISCHEN STROM UND SPANNUNG 27
2.1.1.2 ELEKTRISCHER LEITWERT, ELEKTRISCHER WIDERSTAND 27
2.1.2 ELEKTRISCHE WIDERSTAENDE 30
2.1.2.1 ELEKTRISCHE LEITFAEHIGKEIT, SPEZIFISCHER ELEKTRISCHER WIDERSTAND
. . . 30 2.1.2.2 LINEARE WIDERSTAENDE 33
2.1.2.3 NICHTLINEARE WIDERSTAENDE 34
2.1.2.4 TEMPERATURABHAENGIGKEIT DES WIDERSTANDES 36
2.1.2.5 AUSFUEHRUNGSFORMEN VON WIDERSTAENDEN 39
2.1.3 ELEKTRISCHE QUELLEN 41
2.1.3.1 IDEALE SPANNUNGSQUELLE 41
2.1.3.2 IDEALE STROMQUELLE 43
2.1.3.3 ALLGEMEINE LINEARE QUELLE 44
2.1.3.4 LINEARE SPANNUNGSQUELLE, LINEARE STROMQUELLE 46
2.1.3.5 REALE QUELLEN 48
2.1.4 ENERGIE UND LEISTUNG 50
2.1.4.1 ENERGIEUMSATZ VON ZWEIPOLEN 50
2.1.4.2 LEISTUNGSUMSATZ VON ZWEIPOLEN 52
2.1.4.3 INTERPRETATION VON BERECHNETEN LEISTUNGEN 53
2.1 A A VERLUSTE UND WIRKUNGSGRAD 54
2.1.4.5 LEERLAUF, KURZSCHLUSS UND LEISTUNGSANPASSUNG BEI LINEAREN
QUELLEN 55 2.1.4.6 LEISTUNGSBILANZ 59
2.2 VERZWEIGTE GLEICHSTROMKREISE 60
2.2.1 KNOTEN, ZWEIG, MASCHE 60
2.2.1.1 KNOTEN 60
2.2.1.2 ZWEIG 61
2.2.1.3 MASCHE 61
2.2.2 KIRCHHOFFSCHE GESETZE 61
2.2.2.1 KNOTENSATZ (1. KIRCHHOFFSCHES GESETZ) 61
2.2.2.2 MASCHENSATZ (2. KIRCHHOFFSCHES GESETZ) 63
2.2.3 PARALLELSCHALTUNG VON WIDERSTAENDEN 64
2.2.3.1 GESAMTWIDERSTAND 64
2.2.3.2 STROMTEILERREGEL 67
2.2.4 REIHENSCHALTUNG VON WIDERSTAENDEN 68
2.2.4.1 GESAMTWIDERSTAND 68
2.2.4.2 SPANNUNGSTEILERREGEL 70
2.2.5 GEMISCHTE SCHALTUNGEN 71
2.2.5.1 BELASTETER SPANNUNGSTEILER 71
2.2.5.2 MEHRSTUFIGER SPANNUNGSTEILER 72
2.2.6 BRUECKENSCHALTUNGEN 74
2.2.6.1 STRUKTUR 74
IMAGE 3
INHALTSVERZEICHNIS IX
2.2.6.2 ABGLEICHBEDINGUNG 74
2.2.7 STERNSCHALTUNGEN, DREIECKSCHALTUNGEN 75
2.2.7.1 STRUKTUR 76
2.2.7.2 DREIECK-STERN-TRANSFORMATION 77
2.2.7.3 STERN-DREIECK-TRANSFORMATION 78
2.3 STROM-, SPANNUNGS- UND LEISTUNGSMESSUNG 80
2.3.1 IDEALE UND REALE STROMMESSER 80
2.3.2 IDEALE UND REALE SPANNUNGSMESSER 81
2.3.3 INDIREKTE STROMMESSUNG 82
2.3.4 STROMRICHTIGES UND SPANNUNGSRICHTIGES MESSEN 82
2.3.5 LEISTUNGSMESSUNG 83
2.3.6 KOMPENSATIONSMESSVERFAHREN 84
2.4 ANALYSE LINEARER GLEICHSTROMNETZWERKE 85
2.4.1 GRUNDLAGEN 85
2.4.1.1 KENNZEICHEN LINEARER GLEICHSTROMNETZWERKE 85
2.4.1.2 BEI DER NETZWERKANALYSE ZU LOESENDE MATHEMATISCHE AUFGABE . . .
87 2 A A3 TOPOLOGIE UND GRAPH EINES NETZWERKS 88
2.4.1.4 VOLLSTAENDIGER BAUM EINES GRAPHEN 88
2.4.1.5 BAUMZWEIGE, VERBINDUNGSZWEIGE 89
2.4.1.6 NETZWERKUMFORMUNG 89
2.4.2 REKURSIVE BERECHNUNG 94
2.4.3 KNOTEN-UND MASCHENANALYSE 95
2.4.3.1 PRINZIP DES VERFAHRENS 95
2.4.3.2 VORGEHENSWEISE 96
2.4.3.3 MATRIXSCHREIBWEISE DES GLEICHUNGSSYSTEMS 96
2.4.3.4 MODIFIZIERTES VERFAHREN ZUR BEHANDLUNG VON STROMQUELLEN 100
2.4.4 ANWENDUNG DES UEBERLAGERUNGSSATZES 101
2.4.4.1 PRINZIP DES VERFAHRENS 102
2.4.4.2 VORGEHENSWEISE 102
2.4.5 NETZWERKANALYSE MIT ERSATZ-QUELLEN 106
2.4.5.1 PRINZIP DES VERFAHRENS 106
2.4.5.2 ERSATZ-SPANNUNGSQUELLE 107
2.4.5.3 ERSATZ-STROMQUELLE 108
2.4.5.4 VORGEHENSWEISE 109
2.4.6 MASCHENSTROMVERFAHREN 113
2.4.6.1 PRINZIP DES VERFAHRENS 113
2.4.6.2 BEHANDLUNG VON STROMQUELLEN 116
2.4.6.3 VORGEHENSWEISE 118
2.4.6.4 VEREINFACHTES AUFSTELLEN DER MATRIZENGLEICHUNG 120
2.4.7 KNOTENPOTENZIALVERFAHREN 124
2.4.7.1 PRINZIP DES VERFAHRENS 125
2.4.7.2 BEHANDLUNG VON SPANNUNGSQUELLEN 126
2.4.7.3 VORGEHENSWEISE 127
2.4.7.4 VEREINFACHTES AUFSTELLEN DER MATRIZENGLEICHUNG 130
2.4.8 VERGLEICH DER BERECHNUNGSVERFAHREN 134
2.5 ANALYSE NICHTLINEARER ELEKTRISCHER NETZWERKE 135
2.5.1 LINEARISIERUNG IM ARBEITSPUNKT 135
IMAGE 4
X INHALTSVERZEICHNIS
2.5.2 GRAFISCHE ARBEITSPUNKTBESTIMMUNG 138
2.5.3 STABILITAET DES ARBEITSPUNKTES 139
2.5.4 NUMERISCHE BERECHNUNG 141
2.6 GRUNDLAGEN DER NUMERISCHEN NETZWERKANALYSE 141
2.6.1 DAS PROGRAMM SPICE 142
2.6.2 DATENFLUSS IN NETZWERKANALYSE-PROGRAMMEN 143
2.6.3 STRUKTUR EINER INTEGRIERTEN SCHALTUNGSSIMULATIONS-UMGEBUNG 145
2.6.4 DAS SPICE NETZLISTENFORMAT 145
2.6.5 BERECHNUNG LINEARER GLEICHSTROMNETZWERKE MIT SPICE IM
STAPELBETRIEB . . . 147
3 ELEKTRISCHES POTENZIALFELD 148
3.1 DEFINITION UND WIRKUNG DER ELEKTRISCHEN LADUNG 148
3.1.1 DEFINITION DER ELEKTRISCHEN LADUNG 149
3.1.1.1 REALE LADUNGSVERTEILUNGEN UND IHRE BESCHREIBUNG 150
3.1.1.2 LADUNGSERHALTUNGSSATZ UND KONTINUITAETSGLEICHUNG 153
3.1.2 WIRKUNGEN DER ELEKTRISCHEN LADUNG 156
3.1.2.1 COULOMBSCHES GESETZ 156
3.1.2.2 FELDWIRKUNG DER ELEKTRISCHEN LADUNG 157
3.2 ELEKTRISCHES FELD IN LEITERN (ELEKTRISCHES STROEMUNGSFELD) 160
3.2.1 WESEN UND DARSTELLUNG DES ELEKTRISCHEN STROEMUNGSFELDES 160
3.2.1.1 DRIFTLADUNG 160
3.2.1.2 DRIFTGESCHWINDIGKEIT UND ELEKTRISCHE STROMDICHTE 161
3.2.2 STROMDICHTE UND STROM 164
3.2.3 ELEKTRISCHE FELDSTAERKE UND ELEKTRISCHE SPANNUNG 169
3.2.4 ELEKTRISCHES POTENZIAL 174
3.2.5 LEISTUNGSDICHTE IM ELEKTRISCHEN STROEMUNGSFELD 178
3.3 ELEKTRISCHES FELD IN NICHTLEITERN 179
3.3.1 WESEN UND DARSTELLUNG DES ELEKTRISCHEN FELDES IN NICHTLEITERN 180
3.3.2 ELEKTRISCHE FELDSTAERKE UND SPANNUNG 180
3.3.3 ELEKTRISCHES POTENZIAL UND EIGENSCHAFTEN DES POTENZIALFELDES 185
3.3.4 ELEKTRISCHE FLUSSDICHTE UND ELEKTRISCHER FLUSS 187
3.3.5 ZUSAMMENHANG ZWISCHEN ELEKTRISCHER LADUNG UND SPANNUNG 192 3.3.5.1
KAPAZITAET 193
3.3.5.2 ZEITLICHE AENDERUNG VON STROM UND SPANNUNG IM KONDENSATOR . . . .
197 3.3.5.3 PARALLEL- UND REIHENSCHALTUNG VON KONDENSATOREN 197
3.3.6 ENERGIE UND KRAEFTE IM ELEKTRISCHEN FELD 199
3.3.6.1 GESPEICHERTE ENERGIE IM ELEKTRISCHEN FELD 200
3.3.6.2 IRREVERSIBLE ENERGIEUMFORMUNG (VERLUSTLEISTUNG) IM ELEKTRISCHEN
FELD 202 3.3.6.3 KRAEFTE AUF GRENZFLAECHEN IM ELEKTRISCHEN FELD 203
4 MAGNETISCHES FELD 205
4.1 BESCHREIBUNG UND BERECHNUNG DES MAGNETISCHEN FELDES 205
4.1.1 WESEN UND DARSTELLUNG DES MAGNETISCHEN FELDES 205
4.1.1.1 WIRKUNGEN UND URSACHEN DES MAGNETISCHEN FELDES 205
4.1.1.2 FELDBILDER UND FELDLINIEN 206
4.1.1.3 FELDRICHTUNG UND POLARITAET 207
4.1.2 VEKTORIELLE FELDGROESSEN DES MAGNETISCHEN FELDES 208
IMAGE 5
INHALTSVERZEICHNIS XI
4.1.2.1 MAGNETISCHE FLUSSDICHTE 208
4.1.2.2 ELEKTRISCHE DURCHFLUTUNG 211
4.1.2.3 MAGNETISCHE FELDSTAERKE 213
4.1.2.4 EINHEITEN DER MAGNETISCHEN FELDGROESSEN 214
4.1.3 INTEGRALE GROESSEN DES MAGNETISCHEN FELDES 215
4.1.3.1 MAGNETISCHE SPANNUNG 216
4.1.3.2 DURCHFLUTUNGSSATZ 217
4.1.3.3 MAGNETISCHER FLUSS 224
4.1.3.4 OHMSCHES GESETZ DES MAGNETISCHEN KREISES 229
4.1.4 UEBERLAGERUNG MAGNETISCHER FELDER 231
4.1.5 MAGNETISCHES FELD IN MATERIE 234
4.1.5.1 TYPISCHES VERHALTEN DER MATERIE IM MAGNETFELD 234
4.1.5.2 BRECHUNG MAGNETISCHER FELDLINIEN AN GRENZFLAECHEN 235 4.2
MAGNETISCHES FELD IN FERROMAGNETIKA 236
4.2.1 FERROMAGNETISCHE EIGENSCHAFTEN 236
4.2.1.1 HYSTERESESCHLEIFE 237
4.2.1.2 MAGNETISIERUNGSKURVE 239
4.2.1.3 PERMEABILITAET UND SUSZEPTIBILITAET 242
4.2.1.4 DAUERMAGNETE 244
4.2.2 BERECHNUNG DES MAGNETISCHEN FELDES IN EISENKREISEN 245
4.2.2.1 MAGNETISCHE STREUUNG UND RANDVERZERRUNG 245
4.2.2.2 BERECHNUNG DER ELEKTRISCHEN DURCHFLUTUNG 246
4.3 WIRKUNGEN IM MAGNETISCHEN FELD 252
4.3.1 SPANNUNGSERZEUGUNG IM MAGNETISCHEN FELD, ELEKTRISCHES WIRBELFELD
253 4.3.1.1 INDUKTIONSWIRKUNG IM BEWEGTEN LEITER 253
4.3.1.2 INDUKTIONSWIRKUNG IM ZEITVARIANTEN MAGNETFELD 258
4.3.1.3 INDUKTIONSGESETZ 262
4.3.1.4 SELBSTINDUKTIONSSPANNUNG 266
4.3.1.5 SELBST-UND GEGENINDUKTIVITAET 268
4.3.1.6 SELBST- UND GEGENINDUKTIONSSPANNUNG IM
VERBRAUCHER-ZAEHLPFEILSYSTEM272 4.3.1.7 WIRBELSTROEME 273
4.3.2 ENERGIE UND KRAEFTE IM MAGNETISCHEN FELD 274
4.3.2.1 ENERGIE DES MAGNETISCHEN FELDES 275
4.3.2.2 KRAFTWIRKUNG AUF GRENZFLAECHEN 277
4.3.2.3 KRAFTWIRKUNG AUF STROMDURCHFLOSSENE LEITER IM MAGNETFELD 281
4.3.2.4 KRAFTWIRKUNG ZWISCHEN STROMDURCHFLOSSENEN LEITERN 286 4.4
VERGLEICH ELEKTRISCHER UND MAGNETISCHER FELDER 287
5 WECHSELSTROMTECHNIK 290
5.1 PERIODISCHE ZEITFUNKTIONEN 291
5.1.1 PERIODENDAUER, GRUNDFREQUENZ, GRUNDKREISFREQUENZ 291
5.1.2 MAXIMALWERT, MINIMALWERT, SPITZE-SPITZE-WERT 292
5.1.3 ARITHMETISCHER MITTELWERT 292
5.1.4 WECHSELGROESSEN, MISCHGROESSEN 293
5.1.5 SCHEITELWERT 293
5.1.6 GLEICHRICHTWERT 293
5.1.7 EFFEKTIVWERT 294
IMAGE 6
XII INHALTSVERZEICHNIS
5.1.8 SCHEITELFAKTOR, FORMFAKTOR 296
5.2 SINUSGROESSEN 297
5.2.1 ERZEUGUNG VON SINUSSPANNUNGEN 297
5.2.2 KENNWERTE VON SINUSGROESSEN 298
5.2.2.1 AMPLITUDE 298
5.2.2.2 PERIODENDAUER, FREQUENZ, KREISFREQUENZ 298
5.2.2.3 NULLPHASENWINKEL, NULLZEIT 300
5.2.2.4 PHASENVERSCHIEBUNGSWINKEL 301
5.2.2.5 ARITHMETISCHER MITTELWERT 302
5.2.2.6 GLEICHRICHTWERT 302
5.2.2.7 EFFEKTIVWERT 302
5.2.2.8 SCHEITELFAKTOR, FORMFAKTOR 303
5.2.3 BESCHREIBUNG VON SINUSGROESSEN DURCH ZEIGER 304
5.2.4 ZAEHLPFEILE FUER SINUSGROESSEN 306
5.2.5 ADDITION UND SUBTRAKTION GLEICHFREQUENTER SINUSGROESSEN 306
5.2.6 DIFFERENZIATION UND INTEGRATION VON SINUSGROESSEN 309
5.3 KOMPLEXE GROESSEN DER SINUSSTROMTECHNIK 311
5.3.1 DARSTELLUNG KOMPLEXER GROESSEN 311
5.3.2 RECHENREGELN FUER KOMPLEXE GROESSEN 314
5.3.3 KOMPLEXE GLEICHUNGEN 317
5.3.4 KOMPLEXE SPANNUNGEN UND STROEME 318
5.3.4.1 KOMPLEXE SCHEITELWERTZEIGER 318
5.3.4.2 KOMPLEXE EFFEKTIVWERTZEIGER 319
5.3.5 KOMPLEXE WIDERSTAENDE UND LEITWERTE 321
5.4 LEISTUNG IN SINUSSTROMNETZWERKEN 324
5.4.1 WIRKLEISTUNG 324
5.4.2 SCHEINLEISTUNG 325
5.4.3 KOMPLEXE LEISTUNG 325
5.4.4 LEISTUNGSFAKTOR 326
5.5 IDEALE PASSIVE ZWEIPOLE BEI SINUSSTROM 327
5.5.1 OHMSCHER WIDERSTAND 328
5.5.1.1 SPANNUNG, STROM UND PHASENVERSCHIEBUNGSWINKEL 328
5.5.1.2 WIRKWIDERSTAND UND WIRKLEITWERT 329
5.5.1.3 WIRKLEISTUNG 330
5.5.2 INDUKTIVITAET 331
5.5.2.1 SPANNUNG, STROM UND PHASENVERSCHIEBUNGSWINKEL 332
5.5.2.2 INDUKTIVER BLINDWIDERSTAND UND INDUKTIVER BLINDLEITWERT 333
5.5.2.3 INDUKTIVE BLINDLEISTUNG 335
5.5.3 KAPAZITAET 336
5.5.3.1 SPANNUNG, STROM UND PHASENVERSCHIEBUNGSWINKEL 336
5.5.3.2 KAPAZITIVER BLINDWIDERSTAND UND BLINDLEITWERT 338
5.5.3.3 KAPAZITIVE BLINDLEISTUNG 340
5.5.4 GEGENUEBERSTELLUNG DER IDEALEN PASSIVEN ZWEIPOLE 341
5.6 KIRCHHOFFSCHE GESETZE 343
5.6.1 KNOTENSATZ 343
5.6.2 MASCHENSATZ 344
5.7 REIHEN-UND PARALLELSCHALTUNG PASSIVER ZWEIPOLE 346
IMAGE 7
INHALTSVERZEICHNIS XIII
5.7.1 REIHENSCHALTUNG PASSIVER ZWEIPOLE 346
5.7.1.1 GESAMTIMPEDANZ 346
5.7.1.2 SPANNUNGSTEILERREGEL 347
5.7.1.3 REIHENSCHALTUNGEN DER GRUNDZWEIPOLE 348
5.7.2 PARALLELSCHALTUNG PASSIVER ZWEIPOLE 354
5.7.2.1 GESAMTADMITTANZ 354
5.7.2.2 STROMTEILERREGEL 356
5.7.2.3 PARALLELSCHALTUNGEN DER GRUNDZWEIPOLE 357
5.8 GEMISCHTE SCHALTUNGEN 363
5.9 ANALOGIEN ZWISCHEN GLEICH- UND SINUSSTROMNETZWERKEN 365
5.10 DUALITAETSBEZIEHUNGEN BEI SINUSSTROMNETZWERKEN 367
5.11 LEISTUNG IN SINUSSTROMNETZWERKEN 370
5.11.1 ADDITION VON LEISTUNGEN, LEISTUNGSBILANZEN 370
5.11.2 BLINDLEISTUNGSKOMPENSATION 372
5.11.3 LEISTUNGSANPASSUNG 377
5.11.4 LEISTUNGSMESSUNG 378
5.12 ERSATZSCHALTUNGEN REALER PASSIVER ZWEIPOLE 380
5.12.1 VERLUSTWINKEL 380
5.12.2 VERLUSTFAKTOR 380
5.12.3 GUETE 381
5.12.4 MODELLE REALER PASSIVER ZWEIPOLE 381
5.12.4.1 BEDINGT UND UNBEDINGT AEQUIVALENTE SCHALTUNGEN 381
5.12.4.2 REIHEN-ERSATZSCHALTUNGEN 382
5.12.4.3 PARALLEL-ERSATZSCHALTUNGEN 385
5.12.4.4 GEMISCHTE ERSATZSCHALTUNGEN 388
5.13 TRANSFORMATOR 390
5.13.1 IDEALER TRANSFORMATOR 391
5.13.2 VERLUST-UND STREUUNGSLOSER TRANSFORMATOR 394
5.13.3 TRANSFORMATOR MIT STREUUNG OHNE VERLUSTE 400
5.13.4 TRANSFORMATOR MIT STREUUNG UND KUPFERVERLUSTEN 401
5.13.5 TRANSFORMATOR MIT STREUUNG UND VERLUSTEN 403
5.13.6 VEREINFACHTE ERSATZSCHALTUNG MIT REDUZIERTEN GROESSEN 404
6 ORTSKURVEN 405
6.1 GRUNDLAGEN 405
6.2 KONSTRUKTION EINFACHER ORTSKURVEN 407
6.3 INVERSION VON ORTSKURVEN 414
6.4 AMPLITUDEN-UND PHASENWINKELDIAGRAMME 418
7 FILTERSCHALTUNGEN UND SCHWINGKREISE 420
7.1 FILTERSCHALTUNGEN 420
7.1.1 GRUNDLEGENDE BEGRIFFE 421
7.1.1.1 UEBERTRAGUNGSFUNKTION 421
7.1.1.2 ORDNUNG EINES FILTERS 422
7.1.1.3 AMPLITUDENFREQUENZGANG 422
7.1.1.4 PHASENFREQUENZGANG 423
7.1.1.5 PEGEL, DAEMPFUNG 423
IMAGE 8
XIV INHALTSVERZEICHNIS
7.1.1.6 BODE-DIAGRAMM, ECKFREQUENZ 424
7.1.1.7 GRENZFREQUENZ, DURCHLASSBEREICH, SPERRBEREICH 424
7.1.2 EINFACHE FILTERSCHALTUNGEN 425
7.1.2.1 TIEFPAESSE 425
7.1.2.2 HOCHPAESSE 432
7.1.2.3 BANDPAESSE 435
7.1.2.4 BANDSPERREN 439
7.1.2.5 ALLPAESSE 439
7.2 SCHWINGKREISE 440
7.2.1 FREIE SCHWINGUNGEN 441
7.2.2 ERZWUNGENE SCHWINGUNGEN 443
7.2.3 KENNGROESSEN VON SCHWINGKREISEN 444
7.2.3.1 RESONANZBEDINGUNG, RESONANZFREQUENZ, KENNFREQUENZ 444 7.2.3.2
NORMIERTE FREQUENZ, VERSTIMMUNG 444
7.2.3.3 KENNWIDERSTAND, KENNLEITWERT 445
7.2.3.4 GUETE, DAEMPFUNG 445
7.2.3.5 GRENZFREQUENZEN, BANDBREITE 445
7.2.4 ELEMENTARE SCHWINGKREISE 446
7.2 A A ELEMENTARER REIHENSCHWINGKREIS 446
7.2.4.2 ELEMENTARER PARALLELSCHWINGKREIS 454
7.2.4.3 VERGLEICH DER ELEMENTAREN SCHWINGKREISE 456
7.2.5 NICHTELEMENTARE SCHWINGKREISE MIT EINEM FREIHEITSGRAD 458
7.2.6 SCHWINGKREISE MIT MEHREREN FREIHEITSGRADEN 460
8 MEHRPHASENSYSTEME 463
8.1 VERKETTETE MEHRPHASENSYSTEME 463
8.1.1 SCHALTUNGSARTEN 463
8.1.1.1 MEHRPHASENGENERATOR 463
8.1.1.2 STERNSCHALTUNG 465
8.1.1.3 RINGSCHALTUNG 466
8.1.2 ZWEIPHASENSYSTEME 466
8.1.2.1 SYMMETRISCHES ZWEIPHASENSYSTEM 466
8.1.2.2 UNSYMMETRISCHES ZWEIPHASENSYSTEM 467
8.1.2.3 DREHFELDERZEUGUNG 468
8.2 SYMMETRISCHES DREIPHASENSYSTEM 469
8.2.1 SPANNUNGEN UND STROEME 469
8.2.1.1 BENENNUNGEN 469
8.2.1.2 SPANNUNGEN 470
8.2.1.3 SYMMETRISCHE STERNSCHALTUNG 471
8.2.1.4 SYMMETRISCHE DREIECKSCHALTUNG 473
8.2.2 LEISTUNG BEI SYMMETRISCHER LAST 474
8.2.2.1 AUGENBLICKSLEISTUNG 474
8.2.2.2 WIRK-, BLIND-UND SCHEINLEISTUNG 475
8.2.2.3 BLINDLEISTUNGSKOMPENSATION 477
8.3 UNSYMMETRISCHE DREIPHASENBELASTUNG 478
8.3.1 VIERLEITERNETZ 478
8.3.1.1 ALLGEMEINE BELASTUNG 478
IMAGE 9
INHALTSVERZEICHNIS XV
8.3.1.2 LEISTUNGSMESSUNG 480
8.3.2 DREILEITERNETZ 482
8.3.2.1 DREIECKSCHALTUNG 482
8.3.2.2 STERNSCHALTUNG 483
8.3.2.3 LEISTUNGSMESSUNG 485
9 NICHTSINUSFOERMIGE STROEME UND SPANNUNGEN 486
9.1 FOURIER-ANALYSE PERIODISCHER ZEITFUNKTIONEN 486
9.1.1 AUFGABENSTELLUNG 487
9.1.1.1 NAEHERUNGSFUNKTION 487
9.1.1.2 APPROXIMATION NACH DEM KLEINSTEN MITTLEREN FEHLERQUADRAT 488
9.1.2 FOURIER-REIHEN 490
9.1.2.1 BERECHNUNG DER FOURIER-KOEFFIZIENTEN 490
9.1.2.2 UNENDLICHE FOURIER-REIHE 493
9.1.2.3 SONDERFALLE 493
9.1.2.4 KOMPLEXE FOURIER-REIHE 496
9.1.3 KENNWERTE PERIODISCHER GROESSEN 497
9.1.3.1 EFFEKTIVWERT 497
9.1.3.2 SCHWINGUNGSGEHALT UND KLIRRFAKTOR 498
9.1.4 NICHTSINUSFOERMIGE WECHSELGROESSEN IN LINEAREN NETZWERKEN 500
9.1.4.1 LINEARE VERZERRUNGEN 501
9A A.2 DIFFERENZIATION UND INTEGRATION NICHTSINUSFOERMIGER WECHSELGROESSEN
. 501 9.2 NICHTLINEARE WECHSELSTROMNETZWERKE 505
9.2.1 NICHTLINEARE VERZERRUNGEN 505
9.2.2 GLEICHRICHTERSCHALTUNGEN 507
9.2.3 SPULE MIT FERROMAGNETISCHEM KERN (EISENDROSSEL) 510
9.2.4 LEISTUNG BEI NICHT SINUSFOERMIGEN KLEMMENGROESSEN 511
9.2 A A NICHTSINUSFOERMIGE SPANNUNGEN UND STROEME 511
9.2 A.2 NICHTLINEARE ZWEIPOLE AN SINUSSPANNUNG 512
9.3 SCHALTVORGAENGE IN LINEAREN ELEKTRISCHEN NETZWERKEN 515
9.3.1 BERECHNUNGSVERFAHREN 515
9.3.1.1 AUFSTELLEN DER DIFFERENZIALGLEICHUNG 515
9.3.1.2 LOESUNGSVERFAHREN 518
9.3.1.3 EXPONENTIALANSATZ 518
9.3.1.4 PARTIKULAERE LOESUNG 519
9.3.2 SCHALTEN VON GLEICHSTROEMEN UND -SPANNUNGEN 520
9.3.2.1 IDEALISIERTES EINSCHALTEN VON RC-UND RL-SCHALTUNGEN 520 9.3.2.2
IDEALISIERTES AUSSCHALTEN VON RC-UND RL-SCHALTUNGEN 525 9.3.2.3 SCHALTEN
VON SCHWINGKREISEN 528
9.3.3 SCHALTEN VON SINUSSTROEMEN UND -SPANNUNGEN 536
9.3.3.1 SCHALTEN EINER RL-REIHENSCHALTUNG AN EINE SINUSSPANNUNG 536
9.3.3.2 SCHALTEN EINER RC-REIHENSCHALTUNG AN EINE SINUSSPANNUNG 539
9.3.3.3 SCHALTEN EINES REIHENSCHWINGKREISES AN EINE SINUSSPANNUNG . . .
540 9.3.3.4 AUSSCHALTEN VON SINUSSTROEMEN 542
10 ELEKTRISCHE LEITUNGSMECHANISMEN 544
10.1 ELEKTRISCHE LEITUNG IM VAKUUM 544
IMAGE 10
XVI INHALTSVERZEICHNIS
10.1.1 ELEKTRONENEMISSION IN DAS VAKUUM 544
10.1.2 ELEKTRONENSTROEMUNG IM VAKUUM 546
10.1.2.1 BEWEGUNG IM ELEKTRISCHEN FELD 546
10.1.2.2 BEWEGUNG IM MAGNETISCHEN FELD 551
10.1.3 TECHNISCHE NUTZUNG 553
10.1.3.1 ELEKTRONENROEHRE OHNE GITTER 553
10.1.3.2 ELEKTRONENROEHRE MIT GITTER 555
10.1.3.3 OSZILLOSKOP-ROEHREN 557
10.1.3.4 ROENTGENROEHREN 558
10.2 ELEKTRISCHE LEITUNG IN GASEN 558
10.2.1 LADUNGSTRAEGER IN GASEN 558
10.2.2 GENERATION UND REKOMBINATION VON LADUNGSTRAEGERN 559
10.2.3 ENTLADUNGSFORMEN 562
10.2.3.1 UNSELBSTSTAENDIGE ENTLADUNG 562
10.2.3.2 SELBSTSTAENDIGE ENTLADUNG 563
10.2.4 TECHNISCHE NUTZUNG DER GASENTLADUNG 566
10.3 ELEKTRISCHE LEITUNG IN FLUESSIGKEITEN 568
10.3.1 MECHANISMUS DER ELEKTROLYTISCHEN LEITUNG 568
10.3.2 LADUNGS-, MASSEN-UND STROMBILANZEN 569
10.3.2.1 FARADAYSCHE GESETZE 569
10.3.2.2 ELEKTROLYTISCHE SPANNUNG GALVANISCHER ZELLEN 571
10.3.2.3 ZERSETZUNGS-UND POLARISATIONS-SPANNUNG 572
10.3.3 TECHNISCHE NUTZUNG ELEKTRISCHER LEITUNG IN FLUESSIGKEITEN 573
10.3.3.1 ELEKTROCHEMISCHE STROMERZEUGER 573
10.3.3.2 ELEKTROLYSE, GALVANIK UND KORROSION 580
10.4 ELEKTRISCHE LEITUNG IN HOMOGENEN KRISTALLINEN FESTKOERPERN 581
10.4.1 KRISTALLAUFBAU VON METALLEN, HALBLEITERN UND ISOLATOREN 581
10.4.2 ENERGIEBAENDERMODELL 582
10.4.2.1 ENERGIEWERTE DER ELEKTRONEN IM EINZELATOM 582
10.4.2.2 ENERGIEWERTE DER ELEKTRONEN IM KRISTALLINEN FESTKOERPER,
KLASSIFIZIE- RUNG NACH METALLEN, HALBLEITERN UND ISOLATOREN 584
10.4.3 ELEKTRISCHE LEITUNG IN METALLEN 590
10.4.3.1 NORMALLEITUNG 590
10.4.3.2 SUPRALEITUNG 591
10.4.3.3 TECHNISCHE NUTZUNG 592
10.4.4 ELEKTRISCHE LEITUNG IN HALBLEITERN 593
10.4.4.1 EIGENLEITUNG 593
10.4.4.2 STOERSTELLENLEITUNG 596
10.4.4.3 FELD-UND DIFFUSIONSSTROM 600
10.4.4.4 STROMLEITUNG BEI LICHTEINSTRAHLUNG, PHOTOWIDERSTAND 601
10.4.4.5 STROMLEITUNG BEI MAGNETFELDEINWIRKUNG, FELDPLATTE 601 10.4.5
ELEKTRISCHE LEITUNG IN ISOLATOREN 602
10.5 ELEKTRISCHE LEITUNG IN GESCHICHTETEN KRISTALLINEN FESTKOERPERN 603
10.5.1 DERPN-UEBERGANG 603
10.5.2 HALBLEITERDIODEN 609
10.5.2.1 STROM-SPANNUNGS-CHARAKTERISTIK EINES REALEN PN-UEBERGANGS 609
10.5.2.2 GLEICHRICHTER-UND MISCH-DIODEN 611
IMAGE 11
INHALTSVERZEICHNIS XVII
10.5.2.3 Z-DIODEN 612
10.5.2.4 SCHALTDIODEN 615
10.5.2.5 VARAKTORDIODEN 616
10.5.2.6 PIN-DIODEN 617
10.5.2.7 AKTIVE MIKROWELLENDIODEN 618
10.5.3 TRANSISTOREN 623
10.5.3.1 FELDEFFEKTTRANSISTOREN 624
10.5.3.2 BIPOLARTRANSISTOREN 629
10.5.4 THYRISTOREN 631
10.5.4.1 THYRISTOR-DIODEN 632
10.5.4.2 THYRISTOR 633
10.5.4.3 VOM THYRISTOR ABGELEITETE BAUELEMENTE 635
10.5.5 STROMLEITUNG BEI LICHTEINWIRKUNG 636
10.5.5.1 LICHTDETEKTOREN 636
10.5.5.2 LICHTEMITTER 638
10.5.5.3 OPTOELEKTRONISCHE KOPPLER 640
10.5.6 INTEGRIERTE SCHALTUNGEN 641
10.5.6.1 ALLGEMEINE GESICHTSPUNKTE 641
10.5.6.2 SCHALTUNGSFAMILIEN 643
TABELLENVERZEICHNIS 645
ABBILDUNGSVERZEICHNIS 647
LITERATURVERZEICHNIS 660
A ANHANG 664
A.L GRIECHISCHES ALPHABET 664
A.2 SI-EINHEITEN 664
A.3 ELEKTRISCHE LEITUNGSEIGENSCHAFTEN EINIGER WERKSTOFFE 666
A.4 SCHALTZEICHEN 667
A.5 SYMBOLE UND SCHREIBWEISEN 668
A.6 INDIZES 668
A.7 FORMELZEICHEN 669
A.8 WERTE DER NORMREIHE E 24 671
A.9 WERTE WICHTIGER NATURKONSTANTEN 671
STICHWORTVERZEICHNIS 672 |
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