Introduction to Electrical Engineering I

Teaching in the Winter Semester 23/24

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Contents

From [MV-MTS-86556-K-4] Introduction to Electrical Engineering I:

  • Physikalische Grundlagen der Elektrotechnik
  • Netzwerkanalyse
    • Kirchhoff’sche Gesetze
    • Fehlerfortpflanzung
    • Mathematische Beschreibung von Widerständen
    • Codierung von Widerständen
    • Reale Strom- und Spannungsquellen
    • Parallel- und Reihenschaltung von Widerständen
    • Stern-/Dreiecksumwandlung
    • Maschenstromverfahren
    • Knotenpotentialverfahren
    • Superpositionsprinzip
    • Leistungsanpassung
    • Zweipoltechnik
    • Praxisbeispiele anhand realer Schaltungen
  • Elektrisches Feld
    • Homogene/Inhomogene Felder
    • Herleitung von Spannung im elektrischen Feld
    • Dielektrika
    • Elektrischer Fluss
    • Wirkungsweise und math. Beschreibung von Kondensatoren
    • Berechnung von versch. Kondensatoren (Platten-, Kugel-, Zylinderkondensatoren)
    • Parallel- und Reihenschaltung von Kondensatoren
    • Kondensator Bauarten
    • Praxisbeispiele anhand realer Schaltungen
  • Magnetisches Feld
    • Magnetische Feldstärke
    • Magnetischer Fluss
    • Biot Savart'sches Gesetz zur Berechnung von Feldverläufen
    • Kraftwirkung im Magnetfeld
    • Bewegte Ladung im Magnetfeld
    • Induktionsgesetze
    • Wirkungsweise und math. Beschreibung von Spulen
    • Parallel- und Reihenschaltung von Spulen
    • Maxwellgleichungen
    • Praxisbeispiele anhand realer Schaltungen
  • Periodische Spannungen und Ströme
    • Definition von Leistung, Effektivwert, Gleichrichtwert sowie Wirk-, Blind- und Scheinleistung
    • Komplexwertige Darstellung von Wechselspannungsgrößen
    • Verhalten von Spulen und Kondensatoren in Wechselspannungsnetzwerken (Wechselstromwiderstände / Impedanzen)
    • Netzwerkanalyse mit periodischen Spannungen/Strömen
    • Mehrphasensysteme (als Beispiel: Dreiphasensystem)
    • Übersicht über elektrische Antriebe
    • Praxisbeispiele anhand realer Schaltungen
  • Beschreibung von Netzwerken durch Differentialgleichungen
    • Aufstellen von Differentialgleichungen
    • Lösen von Differentialgleichungen
    • Faltung
    • Eingangs-/Ausgangsbeschreibung (komplexwertige Exponentialfunktionen), Frequenzgang, Bodediagramm
    • Filterübertragungsfunktionen
    • Vierpoltechnik
    • Praxisbeispiele anhand realer Schaltungen

Competencies / intended learning achievements

From [MV-MTS-86556-K-4] Introduction to Electrical Engineering I:

1. Vorlesung

Die Studierenden sind in der Lage:

  • grundlegende physikalische Größen der Elektrotechnik sowie deren Zusammenhänge wiederzugeben,
  • (reale) Strom- und Spannungsquellen zu charakterisieren,
  • das Verhalten passiver Bauelemente (Ohm’sche Widerstand, Kondensator, Spule) in Gleich- bzw. Wechselstromnetzwerken zu beschreiben,
  • Verschiedene Verfahren zur Analyse und Beschreibung elektrischer Gleich- und Wechselstromnetzwerke sicher anzuwenden,
  • Ursache und Wirkung elektrischer und magnetischer Felder zu charakterisieren,
  • Analogien zwischen elektrischen und magnetischen Feldern aufzuzeigen,
  • technische Anwendungen elektrischer und magnetischer Felder zu beschreiben,
  • allgemeine periodische Spannungen und Strömen zu charakterisieren,
  • die Sonderrolle sinusförmiger Spannungen und Ströme in der Wechselstromtechnik zu erklären,
  • Generierung, Eigenschaften und technische Anwendungen von Dreiphasensystemen zu erläutern,
  • Funktionsweise verschiedener elektrischer Antriebe wiederzugeben,
  • Aufbau und Verhalten analoger Filter zu beschreiben und herzuleiten.

2. Übung

Die Studierenden sind in der Lage:

  • verschiedene Verfahren zur Analyse linearer Gleich- und Wechselstromnetzwerke sicher anzuwenden,
  • Verläufe und Kraftwirkung elektrischer Felder herzuleiten und zu berechnen,
  • das Verhalten von Kondensatoren unter verschiedenen Einflussgrößen zu berechnen,
  • Verläufe und Kraftwirkung magnetischer Felder herzuleiten und zu berechnen,
  • das Induktionsgesetz sicher anzuwenden,
  • allgemeine periodische Spannungen und Ströme zu charakterisieren (Gleichricht- und Effektivwert),
  • das Verhalten elektrischer Netzwerke mittels Differentialgleichungen zu beschreiben,
  • Leistungsbilanzen in Wechselstromnetzwerken aufzustellen,
  • Amplituden- und Phasengänge analoger Filter herzuleiten,
  • elektrische Netzwerke als Vierpole zu beschreiben.

Literature

From [MV-MTS-86556-K-4] Introduction to Electrical Engineering I:

  • Tietze, Schenk: Halbleiterschaltungstechnik
  • Schrüfer: Elektrische Messtechnik
  • Lerch: Elektrische Messtechnik

Requirements for attendance of the module (informal)

Recommended:

Modules:

Requirements for attendance of the module (formal)

None