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Das Lehrbuch behandelt die theoretischen Grundlagen der Elektrotechnik und wendet sich an Studenten, die darüber hinaus an numerischen Berechnungsverfahren interessiert sind. Zu jedem Kapitel werden die begleitenden Rechenprogramme in BASIC und Pascal angeboten.Das umfassende Programm WNETZ zur Berechnung von Gleich- und Wechselstromnetzen ist als selbständige Software lieferbar.
Das Lehrbuch behandelt die theoretischen Grundlagen der Elektrotechnik und wendet sich an Studenten, die darüber hinaus an numerischen Berechnungsverfahren interessiert sind. Zu jedem Kapitel werden die begleitenden Rechenprogramme in BASIC und Pascal angeboten.Das umfassende Programm WNETZ zur Berechnung von Gleich- und Wechselstromnetzen ist als selbständige Software lieferbar.
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Autorenporträt
Dr.-Ing. Gerhard Schnell ist Professor für elektrische Messtechnik und Mikrocomputertechnik an der Fachhochschule Frankfurt.
Inhaltsangabe
'1 Die Berechnung linearer Gleichstromnetze.- 1.1 Das Ohmsche Gesetz.- 1.2 Arbeit und Leistung.- 1.2.1 Mechanische und elektrische Arbeit.- 1.2.2 Energieübertragung in der Nachrichtentechnik.- 1.2.3 Energieübertragung in der Energietechnik.- 1.3 Kirchoffsche Gesetze.- 1.3.1 Knotenregel.- 1.3.2 Maschenregel.- 1.4 Ersatzschaltungen.- 1.4.1 Parallele Widerstände.- 1.4.2 Ersatzspannungs- und Ersatzstromquelle.- 1.4.3 Spannungsteiler.- 1.4.4 Umwandlung Dreieck/Stern und Stern/Dreieck.- 1.4.5 Transistor.- 1.5 Numerische Maschen-und Knotenanalyse.- 1.5.1 Allgemeines.- 1.5.2 Das Netzelement "Zweig".- 1.5.3 Die fiktive Masche und die Maschengleichungen.- 1.5.4 Die Knotengleichungen.- 1.5.5 Das Ordnen der Gleichungen.- 1.5.6 Das Rechenprogramm.- 1.5.6.1 Das Struktogramm von NETZWERK.- 1.5.6.2 Nullsetzen.- 1.5.6.3 Zweigeingabe.- 1.5.6.4 Lgsaufstellen.- 1.5.6.5 Ausgabe.- 1.5.7 Weitere Beispiele.- 1.5.7.1 Energieversorgungsnetz.- 1.5.7.2 Netzwerk mit Stromquelle.- 1.5.7.3 Gesteuerte Stromeinspeisung.- 1.5.7.4 Gegengekoppelter Verstärker mit Transistor.- 1.5.7.5 Subtrahierverstärker mit Operationsverstärker.- 2 Die Berechnung einfacher nichtlinearer Gleichstromnetze.- 2.1 Graphische Bestimmung des Arbeitspunktes.- 2.1.1 Die Kennlinie als Funktion.- 2.1.2 Die Kennlinie als Tabelle.- 2.2 Numerische Bestimmung des Arbeitspunktes.- 2.2.1 Die Kennlinie als Funktion.- 2.2.2 Die Kennlinie als Tabelle.- 3 Die Berechnung linearer Wechselstromnetze.- 3.1 Grundlegendes über sinusförmige Wechselspannung.- 3.1.1 Erzeugung und Darstellung.- 3.1.2 Der arithmetische Mittelwert.- 3.1.3 Der Effektivwert.- 3.1.4 Addition zweier Sinusspannungen.- 3.1.4.1 Schwingungen gleicher Frequenz.- 3.1.4.2 Schwingungen ungleicher Frequenz.- 3.1.5 Multiplikation zweier Sinusspannungen.- 3.1.6 Leistung.- 3.2 Die verschiedenen Verfahren der Netzwerkberechnung.- 3.2.1 Spannung und Strom an R, L und C.- 3.2.2 Die Lösung mit Sinusfunktion im Zeitbereich.- 3.2.3 Die Lösung mit Zeigerdiagramm.- 3.2.4 Die Lösung mit komplexer Rechnung im Frequenzbereich.- 3.2.5 Beispiele.- 3.2.5.1 RC-Schaltungen.- 3.2.5.2 LC-Schaltungen.- 3.2.5.3 Phasenkompensation.- 3.3 Numerische Maschen-und Knotenanalyse.- 3.3.1 Allgemeines.- 3.3.2 Das Netzelement "Zweig".- 3.3.3 Die Maschengleichungen.- 3.3.4 Die Knotengleichungen.- 3.3.5 Das Rechenprogramm.- 3.3.5.1 Das Struktogramm von Wnetzwerk.- 3.3.5.2 NULLSETZEN.- 3.3.5.3 ZWEIGEINGABE.- 3.3.5.4 UETRAEINGABE.- 3.3.5.5 ABRECHNEN.- 3.3.5.6 LGSAUFSTELLEN.- 3.3.5.7 AUSGABE.- 3.4 Frequenzgang.- 3.4.1 Überblick.- 3.4.2 Frequenzgänge mit linearem Ordinatenmaß.- 3.4.3 Frequenzgänge mit logarithmischem Ordinatenmaß.- 3.5 Ortskurven.- 3.5.1 Allgemeines.- 3.5.2 Die Ortskurve ist eine Gerade.- 3.5.3 Die Ortskurve ist ein Kreis.- 3.5.4 Die Ortskurve ist weder Gerade noch Kreis.- 4 Das elektrische Feld.- 4.1 Der Feldbegriff.- 4.1.1 Skalar- und Vektorfeld.- 4.1.2 Elektrische Feldstärke.- 4.2 Das Potential.- 4.3 Verschiebungsflußdichte.- 4.4 Kapazität und Kondensator.- 4.4.1
1 Die Berechnung linearer Gleichstromnetze.- 1.1 Das Ohmsche Gesetz.- 1.2 Arbeit und Leistung.- 1.3 Kirchoffsche Gesetze.- 1.4 Ersatzschaltungen.- 1.5 Numerische Maschen-und Knotenanalyse.- 2 Die Berechnung einfacher nichtlinearer Gleichstromnetze.- 2.1 Graphische Bestimmung des Arbeitspunktes.- 2.2 Numerische Bestimmung des Arbeitspunktes.- 3 Die Berechnung linearer Wechselstromnetze.- 3.1 Grundlegendes über sinusförmige Wechselspannung.- 3.2 Die verschiedenen Verfahren der Netzwerkberechnung.- 3.3 Numerische Maschen-und Knotenanalyse.- 3.4 Frequenzgang.- 3.5 Ortskurven.- 4 Das elektrische Feld.- 4.1 Der Feldbegriff.- 4.2 Das Potential.- 4.3 Verschiebungsflußdichte.- 4.4 Kapazität und Kondensator.- 4.5 Numerisches Berechnen und Zeichnen von Feldern.- 4.6 Energie und Kräfte im Feld.- 5 Das magnetische Feld.- 5.1 Einführung.- 5.2 Gegenüberstellung von elektrischem und magnetischem Feld.- 5.3 Die Berechnung des Feldes mit Durchflutungsgesetz.- 5.4 Berechnung des Feldes mit Biot-Savart-Gesetz.- 5.5 Numerische Berechnung des Feldes.- 5.6 Kräfte im Magnetfeld.- 5.7 Induktivität und Spule.- 5.8 Induktionsgesetz.- 5.9 Feldverdrängung durch Wirbelströme.- 6 Nichtsinusförmige, periodische Spannungen.- 6.1 Einführung.- 6.2 Die Fourierreihe und ihre Koeffizienten.- 6.3 Beispiel: Phasenanschnittsteuerung.- 6.4 Effektivwert und Klirrfaktor.- 6.5 Numerische Fourieranalyse.- 6.6 Fouriersynthese.- 7 Ausgleichsvorgänge.- 7.1 Berechnung von Ausgleichsvorgängen mit Differentialgleichungen.- 7.2 Numerische Berechnung von Ausgleichsvorgängen.- 8 Mathematische Ergänzungen.- 8.1 Matrizen.- 8.2 Berechnung linearer Gleichungssysteme.- 8.3 Die Suche der Nullstelle.- 8.4 Feldoperatoren.- 8.5 Komplexe Rechnung.- 8.6 Die komplexe, partielle, elliptische Differentialgleichung.- 8.7Die numerische Lösung gewöhnlicher Differentialgleichungen.- 9 Programme.- 9.1 Gleichstromnetzwerke.- 9.2 Arbeitspunkt bei nichtlinearen Zweigen.- 9.3 Wechselstromnetzwerke.- 9.4 Fourieranalyse.- 9.5 Ausgleichsvorgänge.- 10 Literatur.- 11 Lösungen der Übungsaufgaben.- Sachwortverzeichnis.
'1 Die Berechnung linearer Gleichstromnetze.- 1.1 Das Ohmsche Gesetz.- 1.2 Arbeit und Leistung.- 1.2.1 Mechanische und elektrische Arbeit.- 1.2.2 Energieübertragung in der Nachrichtentechnik.- 1.2.3 Energieübertragung in der Energietechnik.- 1.3 Kirchoffsche Gesetze.- 1.3.1 Knotenregel.- 1.3.2 Maschenregel.- 1.4 Ersatzschaltungen.- 1.4.1 Parallele Widerstände.- 1.4.2 Ersatzspannungs- und Ersatzstromquelle.- 1.4.3 Spannungsteiler.- 1.4.4 Umwandlung Dreieck/Stern und Stern/Dreieck.- 1.4.5 Transistor.- 1.5 Numerische Maschen-und Knotenanalyse.- 1.5.1 Allgemeines.- 1.5.2 Das Netzelement "Zweig".- 1.5.3 Die fiktive Masche und die Maschengleichungen.- 1.5.4 Die Knotengleichungen.- 1.5.5 Das Ordnen der Gleichungen.- 1.5.6 Das Rechenprogramm.- 1.5.6.1 Das Struktogramm von NETZWERK.- 1.5.6.2 Nullsetzen.- 1.5.6.3 Zweigeingabe.- 1.5.6.4 Lgsaufstellen.- 1.5.6.5 Ausgabe.- 1.5.7 Weitere Beispiele.- 1.5.7.1 Energieversorgungsnetz.- 1.5.7.2 Netzwerk mit Stromquelle.- 1.5.7.3 Gesteuerte Stromeinspeisung.- 1.5.7.4 Gegengekoppelter Verstärker mit Transistor.- 1.5.7.5 Subtrahierverstärker mit Operationsverstärker.- 2 Die Berechnung einfacher nichtlinearer Gleichstromnetze.- 2.1 Graphische Bestimmung des Arbeitspunktes.- 2.1.1 Die Kennlinie als Funktion.- 2.1.2 Die Kennlinie als Tabelle.- 2.2 Numerische Bestimmung des Arbeitspunktes.- 2.2.1 Die Kennlinie als Funktion.- 2.2.2 Die Kennlinie als Tabelle.- 3 Die Berechnung linearer Wechselstromnetze.- 3.1 Grundlegendes über sinusförmige Wechselspannung.- 3.1.1 Erzeugung und Darstellung.- 3.1.2 Der arithmetische Mittelwert.- 3.1.3 Der Effektivwert.- 3.1.4 Addition zweier Sinusspannungen.- 3.1.4.1 Schwingungen gleicher Frequenz.- 3.1.4.2 Schwingungen ungleicher Frequenz.- 3.1.5 Multiplikation zweier Sinusspannungen.- 3.1.6 Leistung.- 3.2 Die verschiedenen Verfahren der Netzwerkberechnung.- 3.2.1 Spannung und Strom an R, L und C.- 3.2.2 Die Lösung mit Sinusfunktion im Zeitbereich.- 3.2.3 Die Lösung mit Zeigerdiagramm.- 3.2.4 Die Lösung mit komplexer Rechnung im Frequenzbereich.- 3.2.5 Beispiele.- 3.2.5.1 RC-Schaltungen.- 3.2.5.2 LC-Schaltungen.- 3.2.5.3 Phasenkompensation.- 3.3 Numerische Maschen-und Knotenanalyse.- 3.3.1 Allgemeines.- 3.3.2 Das Netzelement "Zweig".- 3.3.3 Die Maschengleichungen.- 3.3.4 Die Knotengleichungen.- 3.3.5 Das Rechenprogramm.- 3.3.5.1 Das Struktogramm von Wnetzwerk.- 3.3.5.2 NULLSETZEN.- 3.3.5.3 ZWEIGEINGABE.- 3.3.5.4 UETRAEINGABE.- 3.3.5.5 ABRECHNEN.- 3.3.5.6 LGSAUFSTELLEN.- 3.3.5.7 AUSGABE.- 3.4 Frequenzgang.- 3.4.1 Überblick.- 3.4.2 Frequenzgänge mit linearem Ordinatenmaß.- 3.4.3 Frequenzgänge mit logarithmischem Ordinatenmaß.- 3.5 Ortskurven.- 3.5.1 Allgemeines.- 3.5.2 Die Ortskurve ist eine Gerade.- 3.5.3 Die Ortskurve ist ein Kreis.- 3.5.4 Die Ortskurve ist weder Gerade noch Kreis.- 4 Das elektrische Feld.- 4.1 Der Feldbegriff.- 4.1.1 Skalar- und Vektorfeld.- 4.1.2 Elektrische Feldstärke.- 4.2 Das Potential.- 4.3 Verschiebungsflußdichte.- 4.4 Kapazität und Kondensator.- 4.4.1
1 Die Berechnung linearer Gleichstromnetze.- 1.1 Das Ohmsche Gesetz.- 1.2 Arbeit und Leistung.- 1.3 Kirchoffsche Gesetze.- 1.4 Ersatzschaltungen.- 1.5 Numerische Maschen-und Knotenanalyse.- 2 Die Berechnung einfacher nichtlinearer Gleichstromnetze.- 2.1 Graphische Bestimmung des Arbeitspunktes.- 2.2 Numerische Bestimmung des Arbeitspunktes.- 3 Die Berechnung linearer Wechselstromnetze.- 3.1 Grundlegendes über sinusförmige Wechselspannung.- 3.2 Die verschiedenen Verfahren der Netzwerkberechnung.- 3.3 Numerische Maschen-und Knotenanalyse.- 3.4 Frequenzgang.- 3.5 Ortskurven.- 4 Das elektrische Feld.- 4.1 Der Feldbegriff.- 4.2 Das Potential.- 4.3 Verschiebungsflußdichte.- 4.4 Kapazität und Kondensator.- 4.5 Numerisches Berechnen und Zeichnen von Feldern.- 4.6 Energie und Kräfte im Feld.- 5 Das magnetische Feld.- 5.1 Einführung.- 5.2 Gegenüberstellung von elektrischem und magnetischem Feld.- 5.3 Die Berechnung des Feldes mit Durchflutungsgesetz.- 5.4 Berechnung des Feldes mit Biot-Savart-Gesetz.- 5.5 Numerische Berechnung des Feldes.- 5.6 Kräfte im Magnetfeld.- 5.7 Induktivität und Spule.- 5.8 Induktionsgesetz.- 5.9 Feldverdrängung durch Wirbelströme.- 6 Nichtsinusförmige, periodische Spannungen.- 6.1 Einführung.- 6.2 Die Fourierreihe und ihre Koeffizienten.- 6.3 Beispiel: Phasenanschnittsteuerung.- 6.4 Effektivwert und Klirrfaktor.- 6.5 Numerische Fourieranalyse.- 6.6 Fouriersynthese.- 7 Ausgleichsvorgänge.- 7.1 Berechnung von Ausgleichsvorgängen mit Differentialgleichungen.- 7.2 Numerische Berechnung von Ausgleichsvorgängen.- 8 Mathematische Ergänzungen.- 8.1 Matrizen.- 8.2 Berechnung linearer Gleichungssysteme.- 8.3 Die Suche der Nullstelle.- 8.4 Feldoperatoren.- 8.5 Komplexe Rechnung.- 8.6 Die komplexe, partielle, elliptische Differentialgleichung.- 8.7Die numerische Lösung gewöhnlicher Differentialgleichungen.- 9 Programme.- 9.1 Gleichstromnetzwerke.- 9.2 Arbeitspunkt bei nichtlinearen Zweigen.- 9.3 Wechselstromnetzwerke.- 9.4 Fourieranalyse.- 9.5 Ausgleichsvorgänge.- 10 Literatur.- 11 Lösungen der Übungsaufgaben.- Sachwortverzeichnis.
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