Fit fürs Studium - Elektrotechnik

1. Einführung ... 12
2. Zahlen, bitte: Ein paar Mathe-Grundlagen ... 18

2.1 ... Rechengesetze ... 19
2.2 ... Einheiten und Vorsilben ... 21
2.3 ... Gleichungen ... 23
2.4 ... Funktionsgraphen in kartesischen Koordinaten ... 27
2.5 ... Differenzialrechnung ... 31
2.6 ... Integralrechnung ... 36
2.7 ... Koordinatensysteme und Vektoren ... 41
2.8 ... Trigonometrie und komplexe Zahlen ... 47
2.9 ... Entspannungsübungen ... 54
2.10 ... Lösungen ... 55

3. Voll geladen: Von Coulomb zum Kondensator ... 60

3.1 ... Ladungen und Coulomb-Kraft ... 61
3.2 ... Potenzial und elektrostatisches Feld ... 66
3.3 ... Plattenkondensator und Kapazität ... 72
3.4 ... Entspannungsübungen ... 77
3.5 ... Lösungen ... 78

4. Das Kribbeln beginnt: Von Spannung und Strom ... 82

4.1 ... Spannung verursacht Strom ... 83
4.2 ... Widerstand und ohmsches Gesetz ... 86
4.3 ... Kirchhoffsche Regeln und Spannungsteiler ... 91
4.4 ... Halbleiter ... 95
4.5 ... Optoelektronik ... 103
4.6 ... Messgeräte ... 107
4.7 ... Entspannungsübungen ... 111
4.8 ... Lösungen ... 113

5. Echt anziehend: Magnetfeld und Lorentzkraft ... 116

5.1 ... Physikalische Grundlagen ... 117
5.2 ... Lorentzkraft ... 122
5.3 ... Maxwell-Gleichungen ... 128
5.4 ... Entspannungsübungen ... 130
5.5 ... Lösungen ... 131

6. Aufgerollt: Spule und Induktion ... 134

6.1 ... Induktion und lenzsche Regel ... 135
6.2 ... Induzierte Wirbelströme ... 138
6.3 ... Transformator ... 140
6.4 ... Selbstinduktion ... 143
6.5 ... Dämpfung durch Induktivität ... 145
6.6 ... Spulen in Schaltungen ... 146
6.7 ... Entspannungsübungen ... 148
6.8 ... Lösungen ... 149

7. Messen -- Steuern -- Regeln ... 152

7.1 ... Wer misst, misst Mist ... 153
7.2 ... Multimeter ... 159
7.3 ... Oszilloskop ... 162
7.4 ... Biosensoren ... 167
7.5 ... Steuer- und Regelkreise ... 168
7.6 ... Entspannungsübungen ... 171
7.7 ... Lösungen ... 172

8. Harmonisch: Schwingkreis und Resonanz ... 176

8.1 ... Hin und her im Schwingkreis ... 177
8.2 ... Praktische Anwendungen für Schwingkreise ... 183
8.3 ... Radio Ga Ga ... 186
8.4 ... Entspannungsübungen ... 189
8.5 ... Lösungen ... 190

9. Aus der Steckdose: Hoch- und Wechselspannung ... 192

9.1 ... Wechselstrom ... 193
9.2 ... Drehstrom ... 198
9.3 ... Netzbrummen und andere Störungen ... 199
9.4 ... AC/DC ... 201
9.5 ... DC/AC ... 203
9.6 ... Entspannungsübungen ... 205
9.7 ... Lösungen ... 205

10. In Bewegung: Motoren und Generatoren ... 208

10.1 ... Motor ist nicht gleich Motor ... 209
10.2 ... Drehstrommotoren ... 220
10.3 ... Generatorprinzip ... 223
10.4 ... Entspannungsübungen ... 229
10.5 ... Lösungen ... 229

11. An oder aus: Digitale Schaltkreise ... 230

11.1 ... Boolesche Logik ... 231
11.2 ... Logikbausteine ... 234
11.3 ... Schaltungen mit Gattern & Co. ... 238
11.4 ... Entspannungsübungen ... 251
11.5 ... Lösungen ... 251

12. Vom NAND zum Prozessor ... 256

12.1 ... Aufbau eines Mikroprozessors ... 257
12.2 ... Klein, aber oho: Raspberry Pi ... 268
12.3 ... Hallo, ist da jemand? ... 276
12.4 ... Entspannungsübungen ... 286
12.5 ... Lösungen ... 286

13. Klein, billig, überall drin: Mikrocontroller ... 290

13.1 ... Über Mikrocontroller ... 291
13.2 ... C mit dem Arduino ... 301
13.3 ... Entspannungsübungen ... 319
13.4 ... Lösungen ... 319

14. Smart Home: Ein Profi-Projekt ... 324

14.1 ... Anforderungen und Planung ... 325
14.2 ... Schrittweise Entwicklung ... 334

Index ... 341