Dr.-Ing. R. Marklein - GET I - WS 06/07 - V 27.10.2006 1 Grundlagen der Elektrotechnik I (GET I) Vorlesung am 27.10.2006 Fr. 08:30-10:00 Uhr; R. 1603 (Hörsaal)

Grundlagen der Elektrotechnik I (GET I)

Vorlesung am 27.10.2006

Fr. 08:30-10:00 Uhr; R. 1603 (Hrsaal)Universitt Kassel (UNIK)FB 16 Elektrotechnik / InformatikFG Fahrzeugsysteme und Grundlagen der Elektrotechnik (FG FSG)FG Theoretische Elektrotechnik (FG TET)Bro: Wilhelmshher Allee 71, Raum 2113 / 2115D-34121 KasselDr.-Ing. Ren Marklein

E-Mail: [email protected].: 0561 804 6426; Fax: 0561 804 6489URL: http://www.tet.e-technik.uni-kassel.deURL: http://www.uni-kassel.de/fb16/tet/marklein/index.html

Dr.-Ing. R. Marklein - GET I - WS 06/07 - V 27.10.2006

Ergebnisse des Mathematik-EinstufungstestesElektrotechnik (Dipl.) / Informatik (Dipl.) - WS 2006/2007Prozent64-4925 %38,5 %33,3 %3,1 %48-3332-17

GrenordnungenZeitLeistung und Energie


GrenordnungenMagnetische und elektrische FelderZahlen


Griechisches AlphabetTabelle. Griechisches Alphabet


0.1.3 Einige abgeleitete Einheiten


0.2 Schreibweise von Gleichungen0.2.1 Grengleichungena - Formelzeichen- Zahlenwert der Gre aWenn die Gre immer durch Zahlenwert UND Einheit ersetzt wird, kann man unabhngig vom Masystem die gewohnten mathematischen Regeln anwenden!- Einheit der Gre aBeispiel:fr jede Gre wird Zahlenwert und Einheit eingesetzt!Energie W, die man aufbringen muss, um einen Krper der Masse m und der spezifischen Wrme c um die Temperaturdifferenz zu erwrmen:(0.1)


0.2.1 Grengleichungena - Formelzeichen- Zahlenwert der Gre aWenn die Gre immer durch Zahlenwert UND Einheit ersetzt wird, kann man unabhngig vom Masystem die gewohnten mathematischen Regeln anwenden!- Einheit der Gre aBeispiel:


0.2.2 ZahlenwertgleichungenFrher oft benutzt, aber unzweckmig, da sie oft zu Fehlern fhren und bei konsequenter Verwendung der SI-Einheiten berflssig sindmitfr jede Gre wird nur der Zahlenwert eingesetzt!Einheiten nicht mehr beliebig, sondern festgelegt! und(0.2)


0.2.3 Zugeschnittene Grengleichungen(0.3)Gl. (0.1): beide Seiten durch Ws dividierenMitfolgtfr jede Gre wird der Zahlenwert und die Einheiteingesetzt! Vorteil: gilt fr beliebige Einheiten!


0.2.4 Der Begriff DimensionWill man deutlich machen, wie die Grundgren in die abgeleiteten Gren bergehen,so verwendet man den Begriff der Dimension (Abkrzung: dim):


GET I - bersicht 0. Einheiten und Gleichungen (S. 13, CW, Band I, 9. Aufl.)

1. Grundlegende Begriffe (S. 17, CW, Band I, 9. Aufl.)

2. Berechnung von Strmen und Spannungen in elektrischen Netzen (S. 26, CW, Band I, 9. Aufl.)

3. Elektrostatische Felder (S. 153, CW, Band I, 9. Aufl.)

4. Stationre elektrische Strmungsfelder (S. 201, CW, Band I, 9. Aufl.)

5. Stationre Magnetfelder (S. 211, CW, Band I, 9. Aufl.)


1. Grundlegende Begriffe1.1 Die elektrische LadungGeschichte: Beobachtung der alten Griechen: 1. Mit geriebenem Bernsteinstab berhrte Holundermarkkgelchen stoen sich ab.GlasstbeAbstoungBernstein-stbeAbstoungBernstein-stabGlasstabAnziehung2.3.4.Abstoung


1.1 Die elektrische Ladung Elektrische Ladung, da nicht mechanisch erklrbar!William Gilbert (oder William Gylberde) (* 24. Mai 1544 in Colchester, Essex, England; 10. Dezember 1603 in London oder Colchester) war Arzt und als Physiker einer der Pioniere der modernen naturwissenschaftlichen Forschung.

- Medizinstudiums in Cambridge- Arzt in London - Mitglied im Royal College of Physicians (eine Selbstverwaltungskrperschaft der Mediziner in London), - der erste Forscher, der mit sorgfltig geplanten Experimenten und systematisch die Eigenschaften magnetischer Erze erforschte- unterschied als Erster eindeutig zwischen Magnetismus und der statischen Elektrizitt, untersuchte die elektrische Aufladung an vielen Substanzen (nicht nur an dem namengebenden Bernstein)

- Namensgebung:

Elektrizitt Elektron (= Bernstein: griechisch (= Elektron)


1.1 Die elektrische LadungAtommodell

Atommodell liefert

Elementarladung eAtomkernElektronenhlleGrenordnungen:NeutronProtonElektronBohrsches Atommodell (vgl. Albach [Abb. 1.1, Bd. I, S. 11, 2005])- e ist die kleinste Ladungseinheit!

- Ladung ist in e gequantelt, es gibt also nur diskrete Ladungszustnde!


1.1 Die elektrische LadungGrenvorstellung

Die Kleinheit der Elementarladung werde durch folgende Vorstellung veranschaulicht: Fliet ein Elektron je Sekunde durch den Querschnitt einer Leitung, so betrgt die StromstrkeEine Ladungsmenge von Q = 1 As enthlt dann insgesamtMit empfindlichen Strommessern weist man heute noch Strme von etwa I < 10-16 A nach. Mit einem Spiegelgalvanometer sind Strme bis 110-12 A messbar. Das entspricht rd.


1.2 Der elektrische StromDefinition des elektrischen Stromes:Q(t): elektrische Ladung, die im Zeitintervall t durch den Leiterquerschnitt A fliet! t : ZeitintervallIm : mittlerer elektrischer Strom, der im Zeitintervall t durch den Leiterquerschnitt A fliet!Augenblickswert des elektrischen StromesIm: Mittelwert des Stromes ber dem Zeitintervall(1.2)(1.3)(1.4)Erste zeitliche Ableitung:mitLeiterquerschnittBild: Elektrischer Strom von positiven elektrischen Ladungen


1.2 Der elektrische StromBei konstanter elektrischer Stromstrke im Zeitintervall t giltBei beliebigem Stromverlauf zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 giltEinheit des elektrischen Stromes->(1.5)(1.6)Neue Integrationsvariable bzgl. der Zeitachse!(Der Strich an dem Buchstaben kennzeichnet keine Ableitung!


1.2 Der elektrische Strommax.SteigungSteigung = 0Bild 1.1. Zusammenhang zwischen transportierter Ladung und Stromstrke (vgl. Clausert & Wiesemann [Bd. I, S. 15, 2005])(a) reiner Gleichstrom(b) reiner Wechselstromgleiche SteigunggleicheLadungin beidenFllentransportiertzeitliche Integrationsvariabale:


1.2 Der elektrische StromElektron ist negativ geladen!Ionen: Atome, Molekle oder Molekle mit mehr oder weniger Elektronen als im neutralen Zustand

Anion - negativ berschssigKation positiv, Elektronendefizit

Ionenstrom: mit Materiefluss verbunden, der chemische Vernderungen verursachen kann (Galvanisieren, Bleibatterie ) Elektronenstrom: Es bewegen sich freie Elektronen, die nur lose an Atomverband gebunden sind, d.h. kein MaterietransportElementarladung:


Ende der Vorlesung


Documents

Dr.-Ing. R. Marklein - GET I - WS 06/07 - V 27.10.2006 1 Grundlagen der Elektrotechnik I (GET I) Vorlesung am 27.10.2006 Fr. 08:30-10:00 Uhr; R. 1603 (Hörsaal)