UEber den Autor 11
Danksagung 11
Einfuehrung 23
UEber dieses Buch 25
Konventionen in diesem Buch 26
Was Sie nicht lesenmuessen 26
Annahmen ueber Sie, den Leser 27
Wie dieses Buch aufgebaut ist 27
Teil I: Groessen der Elektrotechnik und ihre Zusammenhaenge 27
Teil II: Stromkreise und ihre Widerstaende 28
Teil III: Elektrisches Feld und Kondensator 28
Teil IV: Magnetisches Feld und Spule 29
Teil V: Elektromagnetische Felder und der Gleichstrommotor 29
Teil VI: Grundlagen der Wechselstromtechnik 30
Teil VII: Der Top-Ten-Teil 30
Symbole, die in diesem Buch verwendet werden 30
Wie es weitergeht 31
Teil I Groessen Der Elektrotechnik Und Ihre Zusammenhaenge 33
Kapitel 1 Die wesentlichen mathematischen Grundlagen 35
Physikalische Groessen und deren Einheiten 35
Skalare und Vektoren zur Darstellung von Feldern 38
Aus zweimach eins: Vektoren addieren 40
Das Skalarprodukt verbindet Vektoren 41
Das Vektorprodukt mit dem Kreuz 42
Dreiecke und ihre Winkel 43
Ohne Schwingungen geht es nicht 44
An Ableitung und Integration fuehrt kein Weg vorbei 45
Kapitel 2 Potz Blitz! Elektrisches Feld und Anwendungen der Elektrotechnik 49
Das elektrische Feld und sein Drumherum 49
Praktische Elektrotechnik im Alltag 51
Kapitel 3 Aus einer Ladung wird elektrischer Strom 55
Der elektrische Strom und sein Fluss 56
Ohne Spannungsquelle fliesst kein Strom 57
Die Kraft, die alles zusammenhaelt 59
Kapitel 4 Wenn die Spannung keinen Widerstand haette 63
Die Entstehung der elektrischen Spannung 64
Elektrischer Widerstand und dessen Leitwert 65
Temperaturabhaengigkeit elektrischer Widerstaende 68
Kapitel 5 Die Spannung ist Strom mal Widerstand 71
Das Ohmsche Gesetz 71
Muskelkater ade - elektrische Arbeit ersetzt Muskelkraft 73
Teil II Stromkreise Und Ihre Widerstaende 77
Kapitel 6 Stecker rein - woher der Strom kommt 79
Bezuege und Richtungen - das Zaehlpfeilsystem 79
Das Innenleben der Steckdose 81
Kurzschlussfall RV = 0 83
Leerlauffall RV ? ? 84
Anpassung RV = Ri 84
Spannungs- und Stromquelle ideal gesehen 87
Kapitel 7 Reihen- und Parallelschaltung von Widerstaenden 91
In Reih und Glied - die Reihenschaltung 91
Die Parallelschaltung 95
Kapitel 8 Stroeme teilen und Spannungen fangen - die Kirchhoffschen Gesetze 99
Die Knotenregel 100
Die Maschenregel 100
Ein Cocktail aus Knoten und Maschen 102
Die erweiterte Reihenschaltung 102
Die erweiterte Parallelschaltung 105
Ein Rechenbeispiel zum UEben 108
Geteilte Spannungen im belasteten Spannungsteiler 111
Die Wheatstonesche Brueckenschaltung 112
Teil III Elektrisches feld und kondensator 115
Kapitel 9 Von der Feldstaerke zum Potenzial 117
Volle Ladung - die Wirkung des elektrischen Feldes 118
Feldstaerke im homogenen Feld 119
Experimentelle Darstellung der elektrischen Feldstaerke mithilfe des Plattenkondensators 121
Mathematische Herleitung der elektrischen Feldstaerke 122
Feldstaerke im inhomogenen Feld 123
Das Potenzial und der kleine, aber feine Unterschied 124
Kapitel 10 Der elektrische Fluss und seine Begleiter 127
Aus Influenz wird elektrischer Fluss 127
Die elektrische Flussdichte treibt an 128
Dielektrizitaetskonstante und der Materialeinfluss 131
Kapitel 11 Berechnung elektrostatischer Felder 133
Feld der geladenen Kugel 133
1 Schritt: Ein Bild sagt mehr als tausend Worte 133
2 Schritt: Loesungsansatz (mathematisches Modell) 134
3 Schritt: Randbedingungen definieren 135
4 Schritt: Loesung 135
Feld in der Umgebung mehrerer Ladungen 137
1 Schritt: Skizze erstellen 138
2 Schritt: Berechnung der einzelnen Felder E1 und E2 138
3 Schritt: Loesung fuer das gesamte E-Feld im Punkt P 138
Feld eines langen, geraden Leiters 139
1 Schritt: Skizze erstellen139
2 Schritt: Loesungsansatz 139
3 Schritt: Randbedingungen 139
Kapitel 12 Die Kapazitaet des Kondensators 143
Definition der Kapazitaet 143
Die Kapazitaet des Plattenkondensators 144
1 Schritt: Skizze erstellen144
2 Schritt: Loesungsansatz 145
3 Schritt: Loesung ueber die Gleichung fuer die Kapazitaet 145
Die Kapazitaet des Kugelkondensators 147
1 Schritt: Skizze erstellen 147
2 Schritt: Berechnung der Kapazitaet 147
Die Kapazitaet des Zylinderkondensators 150
1 Schritt: Skizze erstellen150
2 Schritt: Loesungsansatz 150
Kondensatoren verschaltet 152
Parallel an der Spannungsquelle 152
In Reihe an der Spannungsquelle 153
Kapitel 13 Die Energie des elektrostatischen Feldes 157
Volle Scheunen - ein Kondensator wird aufgeladen 157
1 Schritt: Anwendung der Maschenregel 159
2 Schritt: Loesen der Differenzialgleichung 159
3 Schritt: k ueber Anfangsbedingungen bestimmen 161
4 Schritt: Ermitteln des Kennlinienverlaufs 161
5 Schritt: Dynamische Charakteristik 162
Der Kondensator entlaedt sich wieder 163
Dann war da noch die Spannung am Widerstand... 164
Kapitel 14 Energiedichte und wirkende Kraefte im Kondensator 167
Energiedichte im elektrostatischen Feld 167
Kraefte zwischen Elektroden 169
Teil IV Magnetisches Feld Und Spule 171
Kapitel 15 Das Magnetfeld stromdurchflossener Leiter 173
Magnetische Grundformen 174
Der Stab unter den Magneten 174
Magnetfeld eines langen, stromdurchflossenen Leiters 174
Die Zylinderspule 175
Der Spezialist: Ringkern- oder Toroidspule 178
Kapitel 16 Magnetische Feldgroessen 179
Magnetische Feldstaerke und Durchflutung 179
Vom magnetischen Fluss zur Flussdichte 182
Kapitel 17 Das Durchflutungsgesetz 187
Von der Umlaufspannung zur Durchflutung 187
Experimentelle UEberpruefung des Durchflutungsgesetzes 190
Anwendungsbeispiel zum Durchflutungsgesetz 191
1 Schritt: Skizze erstellen191
2 Schritt: Loesungsansatz 192
3 Schritt: Randbedingungen definieren 192
4 Schritt: Loesung 193
Kapitel 18 Ohmsches Gesetz auch im Magnetismus 199
Kapitel 19 Volle Power - Kraefte im magnetischen Feld 203
Der stromdurchflossene Leiter im Magnetfeld 203
Bewegte Ladung im Magnetfeld - die Lorentzkraft 207
Leiter ziehen sich an! 208
Kapitel 20 Induktionswirkung frei nach Faraday 211
Bewegte Leiter im Magnetfeld - Induktion durch Bewegung 211
Kapitel 21 Auch das noch: Selbstinduktion 215
Entstehung und Wirkung der Selbstinduktion 215
Induktivitaet von Eisenspulen und Permeabilitaet 217
Energie des magnetischen Feldes 218
AEhnliche Geschwister - Analogien des elektrischen und des magnetischen Feldes 218
Teil V Elektromagnetische Felder Und Der Gleichstrommotor 221
Kapitel 22 Bestens angetrieben - der Gleichstrommotor 223
Vom Geraeteschema zum Ersatzschaltbild 223
Lorentz, mir graut vor dir - das Kraftgesetz 225
Ohne den Kommutator keine volle Umdrehung 227
Mit Hoechstleistungen zum Wirkungsgrad 229
Wirkung des Induktionsgesetzes - Faraday sei Dank 230
Ersatzschaltbild des Gleichstrommotors 231
Elektrischer Teil des Motors 232
Mechanischer Teil des Motors 234
Kapitel 23 Bewegung erzeugt Antrieb 237
Kennwerte des Motors 237
Wirkungsgrad ?? des Motors 238
Drehmoment MA des Motors 239
Erregungsarten des Motors 242
Fallmir nicht zur Last! 243
Das Lastmoment ML des Luefters 244
MM - n-Kennlinie des Gleichstrommotors 245
Der Arbeitspunkt 245
Teil VI Grundlagen Der Wechselstromtechnik 249
Kapitel 24 Auf und ab - sinusfoermige Wechselgroessen 251
Von der Gleich- zur Wechselgroesse 252
Erzeugung einer Wechselgroesse 253
Kapitel 25 Kennwerte sinusfoermiger Wechselgroessen 257
Amplitude, Augenblickswert und Frequenz 257
Wer kommt vor wem? Die Phasenverschiebung 259
Phasenverschiebung der Spule 260
Phasenverschiebung des Kondensators 262
Mittelwerte von Wechselgroessen 262
Gleichanteil 262
Gleichrichtwert 263
Effektivwert, quadratischer oder geometrischer Mittelwert 264
Kapitel 26 Zeigerdarstellung von Wechselgroessen 269
Vom Zeiger- zum Liniendiagramm 269
Kapitel 27 Grundschaltungen sinusfoermiger Wechselgroessen 273
Der komplexe Widerstand 273
Ohmscher Widerstand im Wechselstromkreis 277
Inhaltsverzeichnis 21
Der induktive Blindwiderstand einer Spule 278
Der kapazitive Blindwiderstand des Kondensators 279
Vergleich der Grundschaltungen an Wechselstrom 281
Teil VII Der Top-Ten-Teil 285
Kapitel 28 Zehn wichtige Erfinder der Elektrotechnik 287
Die quantitative Elektrostatik 287
Teilchen beginnen zu wirken - CA de Coulomb 287
Stroemung elektrischer Ladungen - der Gleichstrom 288
Froschschenkel und andere Kuriositaeten - Luigi Galvani 288
Nerven und Muskeln enthalten Elektrizitaet - Alessandro Volta 288
Widerstand zwischen Spannung und Strom - GS Ohm 289
Die Tuecken von Knoten und Maschen - GR Kirchhoff 290
Das Wunder des magnetischen Feldes 291
Die unheimliche Kraft des Stroms - HC Oersted 291
Elektrische Stroeme und Magnetismus sind eins - M Faraday 292
Die Welt der wechselwirkenden Stroeme 293
Die Messung des elektrischen Stroms - A-M Ampere 293
Vom dynamoelektrischen Prinzip zum Firmengruender - W von Siemens 294
Der Vater der Frequenzen - Heinrich Rudolf Hertz 295
Kapitel 29 Zehn technologische Fortschritte zum Einsatz der Energie 297
1 Segelfahrzeug am Strand von Holland 297
2 Naturwissenschaftliche Beschreibung durch die Mathematik 297
3 Kraft 297
4 Energie 298
5 Elektrizitaet 298
6 Volta-Saeule 298
7 Es werde Licht! 298
8 Strahlende Chemie 298
9 Kernenergie und die Atombombe 299
10 Heute 299
Kapitel 30 Zehn Schritte zum Bau eines Radios 301
Ein funktionsfaehiges Radio bauen 301
Kapitel 31 Meine zehn Lieblingsbuecher zur Elektrotechnik 303
Anhang A: Loesungen der Aufgaben 305
Kapitel 3 305
Kapitel 4 306
Kapitel 5 307
Kapitel 7 308
Kapitel 8 311
Kapitel 11 314
Kapitel 12 316
Kapitel 17 319
Kapitel 18 320
Kapitel 21 320
Kapitel 23 322
Kapitel 25 326
Kapitel 27 327
Stichwortverzeichnis 331
