Verfügbarkeit: Theoretische Elektrotechnik | Technische Universität München

Theoretische Elektrotechnik: eine Einführung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Beteiligte Personen:	Küpfmüller, Karl 1897-1977 (VerfasserIn), Mathis, Wolfgang 1950- (VerfasserIn), Reibiger, Albrecht 1939- (VerfasserIn)
Format:	Buch
Sprache:	Deutsch
Veröffentlicht:	Berlin [u.a.] Springer Vieweg 2013
Ausgabe:	19., aktualisierte Aufl.
Schriftenreihe:	Springer-Lehrbuch
Schlagwörter:	Elektrizitätslehre Elektronik Theoretische Elektrotechnik Netzwerktheorie Elektromagnetisches Feld Feldtheorie Elektrisches Netzwerk Lehrbuch
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Umfang:	XXII, 781 S. Ill., graph. Darst.
ISBN:	9783642379390 9783642379406

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS TEIL I WAS IST THEORETISCHE ELEKTROTECHNIK? 1 DIE ELEKTROTECHNISCHEN DISZIPLINEN 3 2 SYSTEMTHEORETISCHE GRUNDLAGEN 9 3 GRUNDLEGENDE ASPEKTE PHYSIKALISCHER SYSTEME 15 3.1 VERTEILTE PHYSIKALISCHE SYSTEME 15 3.2 MECHANIK UND ENERGIE-IMPULS-TRANSPORTE 17 TEIL II THEORIE ELEKTRISCHER NETZWERKE 4 GRUNDGLEICHUNGEN UND ANALYSEMETHODEN ELEKTRISCHER NETZWERKE 23 4.1 NETZWERKMODELLIERUNG UND WIDERSTANDSNETZWERKE 23 4.2 ELEKTRISCHEN NETZWERKE MIT DYNAMISCHEN ELEMENTEN 38 4.3 DIE WECHSELSTROMRECHNUNG: AC-KALKUEL 42 4.4 DARSTELLUNGEN VON UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN 55 4.5 ZWEITORE UND VIERPOLE 63 5 EINFACHE ELEKTRISCHE GRUNDSCHALTUNGEN 74 5.1 EINFUEHRENDE UEBERLEGUNGEN 74 5.2 EINFACHE SCHALTUNGEN AUS SPULEN UND WIDERSTAENDEN 76 5.2.1 LADE- UND ENTLADEVORGANG EINES RC-GLIEDES 76 5.2.2 EIN EINFACHER WECHSELSTROMKREIS MIT KONDENSATOR 81 5.3 NETZWERKE AUS SPULEN UND WIDERSTAENDEN 86 5.3.1 AUFLADEVORGANG EINES LR-GLIEDES 86 5.3.2 EIN EINFACHER WECHSELSTROMKREIS MIT SPULE 89 5.4 DREIPHASENNETZWERKE 94 5.5 DER GYRATOR 101 HTTP://D-NB.INFO/1034514474 XVI INHALTSVERZEICHNIS TEIL III DAS ELEKTROSTATISCHE FELD 6 DIE GRUNDGLEICHUNGEN DES ELEKTROSTATISCHEN FELDES 107 7 ELEMENTARE BETRACHTUNGEN ZUR ELEKTROSTATIK 113 8 MATERIALGESETZE IN DER ELEKTROSTATIK 121 9 INFLUENZWIRKUNGEN 129 10 EINFACHE BEISPIELE FUER ELEKTROSTATISCHE FELDER 132 10.1 DAS ELEKTRISCHE FELD VON PUNKTLADUNGEN 133 10.1.1 DIE HOMOGEN GELADENE KUGEL UND DIE PUNKTLADUNG .... 133 10.1.2 ENDLICH VIELE PUNKTLADUNGEN 134 10.1.3 DAS POTENZIAL ZWEIER PUNKTLADUNGEN 135 10.1.4 DER ELEKTRISCHE DIPOL 137 10.1.5 DAS ELEKTRISCHE FELD ZWEIER KUGELN 140 10.1.6 ENDLICH AUSGEDEHNTE LINIENLADUNGEN 142 10.2 EBENE ELEKTROSTATISCHE FELDER 144 10.2.1 UNENDLICH LANGE LINIENLEITER 144 10.2.2 KOAXIALKABEL. ZYLINDERKONDENSATOR 146 10.2.3 ZWEIDRAHTLEITUNG, PARALLELE ZYLINDER 150 10.2.4 ZYLINDER UND PLATTE 155 10.2.5 LINIENDIPOL 156 10.2.6 ERDSEIL 158 11 LOESUNGSVERFAHREN DER POISSON- UND LAPLACE-GLEICHUNG 161 11.1 GRUNDLAGEN 161 11.1.1 POISSON- UND LAPLACE-GLEICHUNG UND IHRE LOESUNGSMENGEN 162 11.1.2 RAND- UND GRENZBEDINGUNGEN. EINDEUTIGKEIT DES POTENZIALS 164 11.2 ELEMENTARE METHODEN 165 11.2.1 DIE GRAPHISCHE METHODE 165 11.2.2 EINDIMENSIONALE POTENZIALPROBLEME 168 11.2.3 UEBERLAGERUNG VON PUNKTLADUNGEN 169 11.3 DAS KIRCHHOFF-INTEGRAL 170 11.4 DIE GREENSCHE UND NEUMANNSCHE FUNKTIONEN 171 11.5 DIE MULTIPOLMETHODE 172 11.6 DIE SPIEGELUNGSMETHODE 174 11.7 KONFORME ABBILDUNGEN ^ 176 11.8 DIE SEPARATIONSMETHODE 192 11.9 BEMERKUNGEN UEBER NUMERISCHE VERFAHREN 193 INHALTSVERZEICHNIS XVII 12 KAPAZITAETSKOEFFIZIENTEN 195 12.1 DER ELEMENTARE KAPAZITAETSBEGRIFF 195 12.2 GRAPHISCHE BERECHNUNG VON KAPAZITAETSKOEFFIZIENTEN 197 12.3 KAPAZITAET EINFACHER ANORDNUNGEN 198 12.4 PARALLEL- UND REIHENSCHALTUNG VON KAPAZITAETEN 207 12.5 KAPAZITAETEN IN MEHRLEITERSYSTEMEN 208 12.5.1 MAXWELLSCHE POTENZIAL- UND KAPAZITAETSKOEFFIZIENTEN .... 208 12.5.2 BERECHNUNG VON TEILKAPAZITAETEN 221 13 ENERGIE IN DER ELEKTROSTATIK 230 14 MECHANISCHE KRAEFTE IN DER ELEKTROSTATIK 234 14.1 KRAEFTE AN LEITEROBERFLAECHEN 234 14.2 MECHANISCHE SPANNUNGEN IM ELEKTRISCHEN FELD 236 14.3 KRAEFTE AN GRENZFLAECHEN ZWISCHEN NICHTLEITERN 238 14.4 BERECHNUNG DER FELDKRAEFTE AUS DER KAPAZITAET 240 14.5 EINWIRKUNG ELEKTRISCHER FELDER AUF ELEKTRONENBAHNEN: ELEKTRONENOPTIK (INTERNET) 243 TEIL IV DAS ELEKTRISCHE STROEMUNGSFELD 15 GRUNDGLEICHUNGEN DES ELEKTRISCHEN STROEMUNGSFELDES 247 16 ELEMENTARE BETRACHTUNGEN ZUM ELEKTRISCHEN STROEMUNGSFELD 252 16.1 EXPERIMENTELLE BETRACHTUNGEN 252 16.2 DAS STATIONAERE STROEMUNGSFELD UND WIDERSTANDSNETZWERKE 256 16.3 ZUSAMMENHANG ZWISCHEN KAPAZITAET UND WIDERSTAND 262 17 BEISPIELE VON ELEKTRISCHEN STROEMUNGSFELDERN 266 17.1 PUNKTQUELLE 266 17.2 SPIEGELUNG 274 17.3 LINIENQUELLE 276 TEIL V DAS STATIONAERE MAGNETFELD 18 GRUNDGLEICHUNGEN DES STATIONAEREN MAGNETFELDES 285 19 ELEMENTARE BETRACHTUNGEN ZUM STATIONAEREN MAGNETFELD ... 292 19.1 MAGNETISCHE KRAFTWIRKUNGEN UND DAS B-FELDES 292 19.2 BEISPIELE FUER MAGNETISCHE KRAFTWIRKUNGEN 297 19.3 DAS DURCHFLUTUNGSGESETZ 301 19.4 DER MAGNETISCHE DIPOL 305 XVIII INHALTSVERZEICHNIS 20 MATERIALGESETZE IM STATIONAEREN MAGNETFELD 307 20.1 DIAMAGNETISMUS UND PARAMAGNETISMUS 307 20.2 MESSUNG DER PERMEABILITAET 310 20.3 FERROMAGNETISMUS 311 20.4 MAGNETISCHE WERKSTOFFE 319 20.5 MAGNETISCHE ANISOTROPIE 322 21 LOESUNGSVERFAHREN FUER DIE VEKTOR-POISSONGLEICHUNG 325 21.1 ABLEITUNG DER VEKTOR-POISSONGLEICHUNG 325 21.2 DAS VEKTORIELLE KIRCHHOFF-INTEGRAL 327 21.2.1 KIRCHHOFF-INTEGRAL FUER STROMDICHTEVERTEILUNGEN 327 21.2.2 KIRCHHOFF-INTEGRAL FUER EINEN LINIENLEITER 329 21.3 DAS BIOT-SAVART-INTEGRAL 333 21.4 DIE MULTIPOLMETHODE 335 21.5 DAS SKALARE MAGNETISCHE POTENZIAL UND KONFORME ABBILDUNGEN 337 22 BEISPIELE FUER STATIONAERE MAGNETFELDER 346 22.1 ANWENDUNG DER LAPLACESCHEN FORMEL 346 22.2 ANWENDUNG DES MAGNETISCHEN SKALAREN POTENZIALS 348 22.3 DER MAGNETISCHE KREIS: ELEKTRO- UND DAUERMAGNETE 353 22.3.1 GRUNDGLEICHUNGEN DES MAGNETISCHEN KREISES 353 22.3.2 ANGENAEHERTE BERECHNUNG VON ELEKTROMAGNETEN 354 22.3.3 SCHERUNG 359 22.3.4 BERECHNUNG VON DAUERMAGNETEN 360 22.3.5 THEORIE DER KOMPASSNADEL 365 23 INDUKTIONSKOEFFIZIENTEN 367 23.1 DER INDUKTIVITAETSBEGRIFF 367 23.2 INDUKTIVITAETEN EINFACHER ANORDNUNGEN 368 23.2.1 INDUKTIVITAET EINER RINGSPULE 368 23.2.2 INDUKTIVITAET EINER ZYLINDERSPULE 370 23.2.3 INDUKTIVITAET EINER DOPPELLEITUNG 370 23.2.4 INDUKTIVITAET EINES DRAHTRINGES 371 23.2.5 INDUKTIVITAET VON DRAEHTEN BELIEBIGER FORM 372 23.2.6 INDUKTIVITAET IN NICHTLINEAREN MAGNETISCHEN KREISEN .... 373 23.3 GEGENINDUKTIVITAET UND KOPPELKOEFFIZIENT 374 24 ENERGIE IM STATIONAEREN MAGNETFELD 379 25 KRAEFTE IM STATIONAEREN MAGNETFELD 388 25.1 KRAEFTE ZWISCHEN STROMLEITERN 388 25.2 METHODE DER VIRTUELLEN VERSCHIEBUNG ZUR KRAFTBERECHNUNG .... 391 25.3 KRAEFTE ZWISCHEN STROMLEITERN UND MAGNETISCHEN STOFFEN 392 25.4 KRAEFTE AN GRENZFLAECHEN 393 INHALTSVERZEICHNIS XIX TEIL VI DAS QUASISTATIONAERE ELEKTROMAGNETISCHE FELD 26 GRUNDGLEICHUNGEN DES QUASISTATIONAEREN FELDES 401 26.1 ELEKTRISCHES UND MAGNETISCHES FELD 401 26.2 DAS INDUKTIONSGESETZ 402 26.3 DIE GRUNDGLEICHUNGEN MIT INDUKTIONSGESETZ 405 26.4 DAS INDUKTIONSGESETZ UND DIE KONTINUITAETSGLEICHUNG 407 26.5 DIE GRUNDGLEICHUNGEN DES QUASISTATIONAEREN ELEKTROMAGNETISCHEN FELDES 409 27 ELEMENTARE BETRACHTUNGEN ZUR INDUKTIONSWIRKUNG 413 28 LOESUNGSVERFAHREN FUER DIFFUSIONSGLEICHUNGEN 431 29 ANWENDUNGEN DES QUASISTATIONAEREN FELDES 434 29.1 WIRBELSTROEME UND SKINEFFEKT 434 29.1.1 STROMVERDRAENGUNG IM ZYLINDRISCHEN LEITER 435 29.1.2 EBENE WIRBELFELDER 440 29.1.3 EINSEITIGE STROMVERDRAENGUNG IN ANKERLEITERN UND SPULEN445 29.1.4 WIRBELSTROEME IN EISENBLECHKERNEN 449 29.1.5 ABSCHIRMUNG VON HOCHFREQUENZFELDERN 455 29.1.6 TRIEBSTROEME EINES WECHSELSTROMZAEHLERS 456 29.2 UMMAGNETISIERUNGSVERLUSTE BEI FERROMAGNETISCHEN WERKSTOFFEN 457 29.3 DER TRANSFORMATOR 466 29.3.1 ALLGEMEINE BEZIEHUNGEN 466 29.3.2 STREUUNGS-ERSATZBILD 469 29.3.3 DIE STREUUNG 470 29.3.4 DER LINEARE UEBERTRAGER 473 29.3.5 KOPPLUNGS-ERSATZBILDER DES LINEAREN UEBERTRAGERS 477 29.4 ELEKTRISCH-MECHANISCHE ENERGIEWANDLUNG 479 29.4.1 ALLGEMEINES 479 29.4.2 DIE GRUNDGLEICHUNGEN DER ELEKTRISCHEN MASCHINE 480 29.4.3 DIE GLEICHSTROMMASCHINE 481 29.4.4 DIE SYNCHRONMASCHINE 485 29.4.5 DIE ASYNCHRONMASCHINE 491 29.4.6 LINEARE ELEKTRISCH-MECHANISCHE SYSTEME 497 30 DER VERSCHIEBUNGSSTROM IM QUASISTATIONAEREN FELD 503 31 BEWEGTE LEITER UND DAS INDUKTIONSGESETZ 508 31.1 BEWEGTE LEITER 508 31.2 BEWEGTE NICHTLEITENDE KOERPER 511 31.3 WEITERE BEWEGUNGSEFFEKTE 512 XX INHALTSVERZEICHNIS TEIL VII DAS INSTATIONAERE ELEKTROMAGNETISCHE FELD 32 DIE MAXWELLSCHE THEORIE DES ELEKTROMAGNETISCHES FELDES .. 519 32.1 DIE MAXWELLSCHE ERGAENZUNG UND WELLEN 519 32.2 DIE MAXWELLSCHEN GLEICHUNGEN 521 33 ELEMENTARE BETRACHTUNGEN ZUM INSTATIONAEREN ELEKTROMAGNETISCHEN FELD 524 34 ELEKTROMAGNETISCHE WELLEN 533 34.1 ELEMENTARFORM DER ELEKTROMAGNETISCHEN WELLE 533 34.1.1 NAHFELD DER SCHWINGENDEN LADUNG 539 34.1.2 FERNFELD DER SCHWINGENDEN LADUNG 539 34.1.3 ENERGIEFLUSS IN DER ELEMENTARWELLE. STRAHLUNGSWIDERSTAND540 34.2 ENERGIEDICHTE DES ELEKTROMAGNETISCHEN FELDES 546 34.3 EBENE WELLE 549 34.4 EMPFANGSANTENNEN 559 34.5 ELEKTROMAGNETISCHE SCHIRME 561 35 TEM-WELLEN AUF DOPPEL- UND MEHRFACHLEITUNGEN 564 35.1 VORBEMERKUNGEN 564 35.2 VERLUSTFREIE DOPPELLEITUNGEN 566 35.2.1 FELD THEORETISCHE BESCHREIBUNG 566 35.2.2 LEITUNGSGLEICHUNGEN 577 35.2.3 KONSTRUKTION VON LEITUNGSMODELLEN MIT DIFFERENZENFORMELN 591 35.2.4 AUSBLICK: MEHRFACHLEITUNGEN 595 35.2.5 SCHLUSSBEMERKUNG 597 35.3 VERLUSTBEHAFTETE DOPPELLEITUNGEN 597 35.3.1 DOPPELLEITUNGEN MIT VERLUSTBEHAFTETEM DIELEKTRIKUM... 597 35.3.2 DOPPELLEITUNGEN MIT VERLUSTBEHAFTETEM DIELEKTRIKUM UND VERLUSTBEHAFTETEN LEITERN 600 35.4 LOESUNG DER LEITUNGSGLEICHUNGEN IM ZEITBEREICH 603 35.4.1 WELLENAUSBREITUNG AUF VERLUSTLOSEN DOPPELLEITUNGEN.... 603 35.4.2 LEITUNGSMODELLE ZUR NETZWERKANALYSE IM ZEITBEREICH ... 616 35.5 LOESUNG DER LEITUNGSGLEICHUNGEN IM FREQUENZBEREICH 625 35.5.1 SINUSFOERMIG EINGESCHWUNGENE LOESUNGEN DER LEITUNGSGLEICHUNGEN 626 35.5.2 LEITUNGSMODELLE FUER DIE NETZWERKANALYSE IM FREQUENZBEREICH 632 35.5.3 EIGENSCHAFTEN DER LOESUNGEN DER LEITUNGSGLEICHUNGEN IM FREQUENZBEREICH 635 36 HOHLLEITER UND HOHLRAUMRESONATOREN 644 INHALTSVERZEICHNIS XXI TEIL VIII DAS ELEKTROMAGNETISCHE FELD IN ELEKTRONISCHEN BAUELEMENTEN 37 MECHANISMEN DER STROMLEITUNG 659 37.1 STROMLEITUNG IN GASEN: GRUNDBEGRIFFE (INTERNET) 659 37.1.1 STOSSIONISIERUNG 659 37.1.2 ELEKTRONENAUSLOESUNG AN DER KATHODE 659 37.1.3 ANLAUFSPANNUNG. DURCHSCHLAG IN GASEN 659 37.1.4 KORONAENTLADUNG 659 37.1.5 KURZZEITIGE GASENTLADUNG 659 37.1.6 BOGENENTLADUNG 659 37.1.7 BOGENENTLADUNG AN KONTAKTEN 659 37.1.8 DIE KAPAZITAET BEI FELDERN MIT RAUMLADUNGEN 659 37.1.9 DER DURCHSCHLAG VON ISOLIERSTOFFEN 659 37.2 STROMLEITUNG IN FESTEN KOERPERN UND FLUESSIGKEITEN 660 37.2.1 ATOMSTRUKTUR DER LEITER UND LEITUNGSMECHANISMEN .... 660 37.2.2 METALLISCHE LEITER 661 37.2.3 IONENLEITER 666 37.2.4 SCHWANKUNGSERSCHEINUNGEN 667 37.2.5 DAS WESEN DER SPANNUNGSQUELLEN - QUELLENSPANNUNG... 669 37.3 STROMLEITUNG IN HALBLEITERN 670 37.3.1 SILIZIUMKRISTALL 670 37.3.2 BAENDERMODELL 672 37.3.3 EIGENLEITUNG 673 37.3.4 STOERSTELLENLEITUNG 675 37.3.5 FELDSTROM UND DIFFUSIONSSTROM 678 37.3.6 DIFFUSION VON MINORITAETSTRAEGER 681 37.3.7 DIFFUSION VON LOECHERN AUS EINER P-ZONE IN EINE N- ZONE. DIFFUSIONSSPANNUNG 685 37.3.8 THERMOEFFEKT 689 37.3.9 PHOTOEFFEKT 689 38 ELEKTRONENROEHREN (INTERNET) 692 38.1 DIE RAUMLADUNGSGLEICHUNG 692 38.2 ELEKTRONENEMISSION 692 38.3 PHOTOEMISSION 692 38.4 DIE STROM-SPANNUNGSRELATION FUER ELEKTRONENROEHREN 692 38.5 DIE HOCHVAKUUMTRIODE 692 38.6 DIE HOCHVAKUUMTRIODE 692 38.7 RAUMLADUNG IN LEITENDEN STOFFEN 692 XXII INHALTSVERZEICHNIS 39 HALBLEITERBAUELEMENTE 693 39.1 DER PRA-UEBERGANG 693 39.1.1 DER PN-UEBERGANG IM STROMLOSEN ZUSTAND 693 39.1.2 PN-UEBERGANG IM DURCHLASSBEREICH 697 39.1.3 PN-UEBERGANG IM SPERRBEREICH 702 39.1.4 KAPAZITAET DES PN-UEBERGANGES 702 39.2 DER BIPOLARE NPN-TRANSISTOR 707 39.2.1 DER AUFBAU 709 39.2.2 DIE ERSATZSCHALTUNG 709 39.3 DER MOSFET 716 40 SCHALTUNGEN UND NETZWERKE 721 40.1 GRUNDBEGRIFFE DER SCHALTUNGSTECHNIK 721 40.2 DER BIPOLARTRANSISTOR UND SEINE GRUNDSCHALTUNGEN 724 40.2.1 DIE BASISSCHALTUNG 724 40.2.2 DIE EMITTERSCHALTUNG 728 40.2.3 DIE KOLLEKTORSCHALTUNG (EMITTERFOLGER) 731 40.3 GRUNDAUFBAU VON OPERATIONSVERSTAERKERN 733 40.4 SYSTEME MIT RUECKKOPPLUNG 736 40.4.1 STABILITAETSBEDINGUNGEN 736 40.4.2 NEGATIVER WIDERSTAND 738 40.4.3 DIE BEIDEN TYPEN VON NEGATIVEN WIDERSTAENDEN 742 40.4.4 RUECKKOPPLUNG 746 40.4.5 ERZEUGUNG VON SCHWINGUNGEN IN OSZILLATOREN 749 A MATHEMATISCHE FELDER 756 A.L DIFFERENTIALOPERATOREN UND RECHENREGELN 756 A.2 DAS SATZ VON HELMHOLTZ 762 B DER LAPLACE-OPERATOR 764 B.L SKALARE FELDER 764 B.2 VEKTORIELLE FELDER 765 LITERATUR 768
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