Inhaltsverzeichnis

1 Grundbegriffe

1.1 Elektrische Ladung

1.1.1 Mit Bernstein fing alles an ; 1.1.2 Ausgleich und Trennung von Ladungen
1.1.3 Leiter und Nichtleiter ; 1.1.4 Elektrische Spannung

1.2 Elektrischer Strom

1.2.1 Stromstärke ; 1.2.2 Stromkreis ; 1.2.3 Richtungssinn und Bezugssinn

1.3 Leistung und Energie

1.3.1 Erzeuger und Verbraucher ; 1.3.2 Der Begriff Eintor ; 1.3.3 Wirkungsgrad
1.3.4 Elektrowärme

1.4 Elektrischer Widerstand

1.4.1 Der Begriff Widerstand ; 1.4.2 Das OHMsche Gesetz ; 1.4.3 Linearer Leiter
1.4.4 Widerstand von Isolierstoffen ; 1.4.5 Nichtlinearer Widerstand
1.4.6 Temperaturabhängigkeit ; 1.4.7 Supraleitung

1.5 Quellen

1.5.1 Leerlauf und Kurzschluss ; 1.5.2 Ideale Quellen ; 1.5.3 Lineare Quellen

2 Gleichstrom-Schaltungen

2.1 Bestimmung des Arbeitspunktes

2.2 Knotensatz

2.2.1 Der Begriff Knoten ; 2.2.2 Knotengleichung ; 2.2.3 Parallelschaltung von Widerständen

2.3 Maschensatz

2.3.1 Maschengleichung ; 2.3.2 Potenzial ; 2.3.3 Reihenschaltung von Widerständen

2.4 Ersatzschaltungen

2.4.1 Ersatzwiderstand ; 2.4.2 Ersatzquelle

2.5 Überlagerungssatz

2.6 Knotenpotenzialverfahren

3 Zeitabhängige Größen

3.1 Periodische Größen

3.1.1 Periodendauer und Frequenz ; 3.1.2 Gleichwert und Gleichrichtwert
3.1.3 Wirkleistung und Effektivwert

3.2 Sinusgrößen

3.2.1 Kreisfrequenz und Phasenwinkel ; 3.2.2 Kenngrößen ; 3.2.3 Zeigerdarstellung
3.2.4 Komplexe Symbole

4 Elektrisches Feld

4.1 Feldlinien und Äquipotenzialflächen

4.2 Kondensatoren

4.3 Flussdichte und Feldstärke

4.4 Energie eines geladenen Kondensators

4.5 Kondensator an Sinusspannung

4.6 Polarisationsverluste

4.7 Schaltvorgang in einer Schaltung mit einem Kondensator

5 Magnetisches Feld

5.1 Feldlinien von Magneten

5.2 Magnetische Flussdichte

5.3 Durchflutungsgesetz

5.4 Spulen

5.5 Materie im Magnetfeld

5.6 Magnetische Werkstoffe

5.7 Magnetische Kreise

5.8 Induktion

5.8.1 Induktionsgesetz ; 5.8.2 Induktion bei Drehbewegung ; 5.8.3 Induktion bei ruhender Spule

5.9 Energie des magnetischen Feldes

5.9.1 Energie einer Spule ; 5.9.2 Ein- und Ausschalten einer Spule

5.10 Verluste im magnetischen Feld

5.10.1 Wirbelstromverluste ; 5.10.2 Hystereseverluste ; 5.10.3 Eisenverluste

5.11 Kräfte im Magnetfeld

5.11.1 Zugkraft eines Magneten ; 5.11.2 Elektromagnete ; 5.11.3 LORENTZ-Kraft und HALL-Effekt

6 Wechselstrom-Schaltungen

6.1 Grundeintore

6.2 Widerstand und Leitwert

6.3 Leistung und Arbeit

6.3.1 Wirk- und Blindleistung ; 6.3.2 Leistungsschwingung ; 6.3.3 Leistungsfaktor
6.3.4 Wirk- und Blindarbeit ; 6.3.5 Leistungsberechnung

6.4 Verbindung von Grundeintoren

6.4.1 Reihenschaltung ; 6.4.2 Reihenresonanz ; 6.4.3 Parallelschaltung ; 6.4.4 Parallelresonanz

6.5 Wechselstromnetze

6.5.1 Knoten- und Maschensatz ; 6.5.2 Ersatzwiderstand ; 6.5.3 Resonanz ; 6.5.4 Ortskurve

6.6 Drehstrom

6.6.1 Ströme und Spannungen ; 6.6.2 Symmetrische Belastung ; 6.6.3 Unsymmetrische Belastung

7 Bauelemente

7.1 Widerstände

7.1.1 Konstante Widerstände ; 7.1.2 Einstellbare Widerstände
7.1.3 Temperaturabhängige Widerstände ; 7.1.4 Spannungsabhängige Widerstände

7.2 Kondensatoren

7.2.1 Wickelkondensator ; 7.2.2 Spannungsabhängigkeit

7.3 Thermoelektrische Bauelemente

7.4 Dioden

7.4.1 Eigenschaften einer Halbleiterdiode ; 7.4.2 Das Halbleiter-Grundmaterial Silizium
7.4.3 Dotierung ; 7.4.4 pn-Übergang ; 7.4.5 pn-Diode ; 7.4.6 Solarzelle
7.4.7 Z-Diode ; 7.4.8 SCHOTTKY-Diode

7.5 Transistoren

7.5.1 Feldeffekttransistor ; 7.5.2 Bipolartransistor

8 Rechnergestützte Simulation

8.1 Netzwerkanalyse

8.2 Schaltplan

8.3 Gleichanalyse

8.4 Variation von Bauelement-Werten

8.5 Transientanalyse

8.6 Sinusanalyse

8.7 Großsignalanalyse

9 Analoge Schaltungen

9.1 Stabilisierungsschaltungen

9.2 Transistorschaltungen

9.3 Operationsverstärker

9.4 Rückkopplungsschaltungen

9.4.1 Der Begriff Rückkopplung ; 9.4.2 Invertierender Verstärker
9.4.3 Nicht invertierender Verstärker ; 9.4.4 Summierer ; 9.4.5 Integrierer

9.5 Filter

9.5.1 Grenzfrequenz ; 9.5.2 Tiefpass ; 9.5.3 Hochpass ; 9.5.4 Bandpass

10 Digitale Schaltungen

10.1 Gatter

10.1.1 Vorteile der Digitaltechnik ; 10.1.2 Binärziffer ; 10.1.3 Der Begriff Redundanz
10.1.4 Logische Verknüpfungen ; 10.1.5 CMOS-Inverter ; 10.1.6 Realisierung der Grundgatter
10.1.7 Schaltalgebra ; 10.1.8 Entwurf logischer Schaltungen

10.2 Schaltwerke

10.2.1 Der Begriff Schaltwerk ; 10.2.2 RS-Flipflops ; 10.2.3 Master-Slave-Flipflops
10.2.4 JK-Flipflops

10.3 Kippschaltungen

10.3.1 Komparatoren ; 10.3.2 Monostabile Kippschaltungen ; 10.3.3 Digitale Oszillatoren

10.4 Frequenzteiler und Zähler

10.4.1 Frequenzteiler ; 10.4.2 Zähler

10.5 Rechenoperationen mit Dualzahlen

10.5.1 Addition ; 10.5.2 Subtraktion

10.6 Verarbeitung von Bitmustern

10.6.1 D-Flipflop ; 10.6.2 Register ; 10.6.3 Datenübertragung
10.6.4 Speicher ; 10.6.5 Codierschaltungen

10.7 Integrierte Schaltungen

10.7.1 Logikfamilien ; 10.7.2 TTL-Technik ; 10.7.3 Aufbau integrierter Schaltungen
10.7.4 CMOS-Technik ; 10.7.5 Programmierbare Logik-Bauelemente

11 Elektrochemie

11.1 Elektrischer Strom in Flüssigkeiten

11.1.1 Chemische Wirkung des Stromes ; 11.1.2 Dissoziation

11.2 FARADAYsche Gesetze

11.3 Elektrochemische Spannungsreihe

11.4 Batterien

11.5 Akkumulatoren

11.5.1 Bleiakkumulator ; 11.5.2 Nickel-Cadmium-Akkumulator
11.5.3 Nickel-Metallhydrid-Akkumulator; 11.5.4 Lithium-Ionen-Akkumulator

11.6 Brennstoffzellen

11.7 Elektrolytische Korrosion

12 Elektrische Maschinen

12.1 Transformator

12.1.1 Idealisierter Transformator ; 12.1.2 Realer Transformator ; 12.1.3 Leerlauf und Kurzschluss
12.1.4 Spannungsänderung ; 12.1.5 Wirkungsgrad ; 12.1.6 Drehstrom-Transformatoren
12.1.7 Parallelbetrieb ; 12.1.8 Mechanischer Aufbau ; 12.1.9 Sonderbauarten

12.2 Rotierende elektrische Maschinen

12.2.1 Aufbau und Erregung ; 12.2.2 Drehfelddrehzahl ; 12.2.3 Leistung
12.2.4 Drehmoment und Drehzahl

12.3 Gleichstrommaschine

12.3.1 Aufbau und Funktionsweise ; 12.3.2 Energiefluss und Leistungsbilanz
12.3.3 Ankerrückwirkung ; 12.3.4 Verbesserung der Kommutierung ; 12.3.5 Kompensationswicklung
12.3.6 Wicklungsarten ; 12.3.7 Gleichstrommotoren ; 12.3.8 Einschalten und Anlassen
12.3.9 Drehrichtungswechsel ; 12.3.10 Bremsbetrieb

12.4 Drehstrom-Asynchronmaschine

12.4.1 Prinzipielle Funktionsweise ; 12.4.2 Ersatzschaltung ; 12.4.3 Energiefluss und Leistungsbilanz
12.4.4 Drehmoment ; 12.4.5 Stromortskurven ; 12.4.6 Kennlinien ; 12.4.7 Leerlauf- und Kurzschluss
12.4.8 Käfigläufer-Motor ; 12.4.9 Schleifringläufer-Motor ; 12.4.10 Weitere Betriebsarten

12.5 Einphasen-Asynchronmotor

12.6 Synchronmaschine

12.6.1 Aufbau und Anwendungsgebiete ; 12.6.2 Vollpolgenerator im Inselbetrieb
12.6.3 Vollpolmaschine im Netzbetrieb; 12.6.4 Schenkelpolmaschine
12.6.5 Pendelungen der Synchronmaschine ; 12.6.6 Synchronisierung

12.7 Linearmotoren

12.7.1 Asynchron-Linearmotor ; 12.7.2 Synchron-Linearmotor

12.8 Kleinmotoren

12.8.1 Universalmotor ; 12.8.2 Permanentmagnet-Motor ; 12.8.3 Elektronikmotor
12.8.4 Spaltpolmotor; 12.8.5 Wechselstrom-Synchronmotor ; 12.8.6 Schrittmotor

12.9 Erwärmung und Kühlung

12.9.1 Übertemperatur ; 12.9.2 Motorschutz

12.10 Motorparameter

12.10.1 Bauform ; 12.10.2 Schutzart ; 12.10.3 Explosionsschutz ; 12.10.4 Leistungsschild

13 Elektrische Antriebe

13.1 Stationärer Betrieb

13.2 Betriebsarten

13.3 Trägheitsmoment

13.4 Dynamischer Betrieb

13.5 Anlauf

13.6 Statische Stabilität

13.7 Direktantriebe

14 Elektrische Messtechnik

14.1 Grundbegriffe des Messens

14.2 Elektromechanische Messgeräte

14.2.1 Drehspulmessgerät ; 14.2.2 Dreheisenmessgerät
14.2.3 Elektrodynamisches Messgerät ; 14.2.4 Induktionsmesswerk

14.3 Oszilloskop

14.3.1 Elektronenstrahlröhre ; 14.3.2 Der x-y-Betrieb ; 14.3.3 Zeitablenkung
14.3.4 Mehrkanal-Funktion ; 14.3.5 Ankopplung des Eingangs
14.3.6 Abschwächer ; 14.3.7 Tastkopf

14.4 Digitale Messgeräte

14.4.1 Genauigkeit und Auflösung ; 14.4.2 Analog-Digital-Wandler ; 14.4.3 Digital-Multimeter
14.4.4 Digitale Speicher-Oszilloskope ; 14.4.5 Digital-Analog-Wandler
14.4.6 Elektrizitätszähler ; 14.4.7 IEC-Bus

14.5 Messbrücken

14.6 Sensoren

14.6.1 Längensensoren ; 14.6.2 Winkelsensoren
14.6.3 Kraftsensoren ; 14.6.4 Temperatursensoren

14.7 Messung von Spannung und Strom

14.7.1 Widerstand des Messwerks ; 14.7.2 Messung der Ersatzgrößen
14.7.3 Strommesszange ; 14.7.4 Nicht sinusförmige Spannungen

14.8 Leistungs- und Energiemessung

14.8.1 Leistungsmessung im Gleichstromnetz ; 14.8.2 Leistungsmessung im Wechselstromnetz
14.8.3 Leistungsmessung im Drehstromnetz ; 14.8.4 Energiemessung im Drehstromnetz

14.9 Messung von C und L

14.10 Zeitmessung

14.10.1 Tageszeit ; 14.10.2 Zeitintervall

14.11 Elektromagnetische Verträglichkeit

14.11.1 Der Begriff EMV ; 14.11.2 Normung und Gesetze ; 14.11.3 Prüfung und Nachweis

Elektrotechnik für Maschinenbau und Mechatronik