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Das Modul führt über zwei Semester umfassend in die Grundlagen der Elektrotechnik ein. Die Lehrveranstaltungen im ersten Semester bauen auf dem Abiturwissen der Studenten auf und f¨uhren einfache grundlegende Begriffe der Elektrotechnik, wie Ladung, Spannung, Strom und Widerstand, ein. Zu den Vorlesungen mit Demonstrationsexperimenten werden Übungen und vier Praktika angeboten, die die Studenten an die wissenschaftliche Beschreibung der Elektrotechnik heranführen. Die Übung wird als Rechenübung mit Diskussion durchgef¨uhrt und dient zusätzlich zur Vorbereitung der Praktikumsversuche. Im zweiten Semester werden in der dreist¨undigen Vorlesung Grundlagen der elektrischen und magnetischen Feldbeschreibung vermittelt und daraus die passiven Bauelemente Widerstand, Kapazität und Induktivität abgeleitet. Weiterhin wird die komplexe Rechnung zur Analyse der Strom- Spannungsbeziehungen eingeführt und angewendet. Die zweistündige Übung wird als Rechenübung mit Diskussion durchgef¨uhrt. Es werden hier einfache
Feldgeometrien und im Zeit- und Frequenzbereich einfache Netzwerke berechnet. Weiterhin wird ein Grundlagenpraktikum mit acht Versuchen angeboten.
1. Semester:
- Geschichte und Aufgabenstellung der Elektrotechnik, Physikalische Größen, Einheiten, Größengleichungen und Modelle
- Coulombsches Gesetz, elektrische Feldstärke, Potential und Spannung
- Kirchhoffschen Sätze, Ohmsches Gesetz, Elektrischer Widerstand und Leistung
- Zusammenschaltung von Netzwerkelementen und einfache Ersatzschaltungen
- Lineare und nichtlineare Zweipole, Grundstromkreis
2. Semester:
- Verschiebungsfluss, Verschiebungsstrom, Kapazität, Strom-Spannungsbeziehung
- Elektrische Felder: Geometrien, Grenzfl¨achen, Energie, Leistung und Kraftwirkung
- Elektrische Prozesse in Leitern, Elektrisches Strömungsfeld, Strom und Stromdichte
- Amper˜AˆA˜AˆA´esches Gesetz, Induktion, Lorentz-Kraft
-Magnetische Fluss, Feldstärke, Induktionsgesetz, Induktivität, Strom-Spannungsbeziehung
- Magnetische Felder: Geometrien, Grenzflächen, Energie, Leistung, Kraftwirkung
- Elektromagnetisches Feld, Maxwellsche Gleichungen
- Harmonische Funktionen, Strom-Spannungsbeziehung bei Wechselstrom
- Zeigerdiagramm, Symbolische Methode, Fouriertransformation, Ortskurven, Ein- und Ausschaltvorgänge |
