Grundlagen der Elektrotechnik I für Informatik

GET I Informatik – WS 08/09 – V01Dr. Klaus Mayer

Grundlagen der Elektrotechnik I für Informatik

Vorlesung: 16.10.2007Do. 8:15 – 9:45, Uhr R. 1603 (Hörsaal)

Dr. Klaus MayerE-Mail: [email protected].: 0561 804 6427; Fax: 0561 804 6489URL: http://www.tet.e-technik.uni-kassel.de

Universität KasselFB16: Elektrotechnik / InformatikFG TET: Theoretische ElektrotechnikBüro: Wilhelmshöher Allee 71, Raum 2114D-34121 Kassel

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Grundlagen der Elektrotechnik I für Informatik

Vorlesung: Do. 08:15 – 9:45, Uhr R. 1603 (Hörsaal)

Übung: Mo. 08:15 - 9:00 Uhr, R. 0446 Mo. 09:15 -10:00 Uhr, R. 0446Dr. Oliver Haas

Tutorium: Do. 14:00 - 16:00 Uhr R. 1332Do. 16:00 - 18:00 Uhr R. 2104Dr. Oliver Haas / Dipl. Ing. Gregor Ballier Dipl. Ing. Yanna Mikhlina

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Grundlagen der Elektrotechnik I Skript

Quellen: H. Clausert, G. Wiesemann, Grundgebiete der Elektrotechnik, 9. Auflage, Bd. I, Oldenburg Verlag, München Wien

R. Marklein, Skript zur Vorlesung GET I, Universität Kassel, 2006 L. Brabetz: Skript zur Vorlesung GET I, Universität Kassel, 2007 S. Heier: Skript zur Vorlesung GET I, (Inf, Mech, Wir) 2006

Legende:

Text: Lehrinhalte und Erläuterungen

Text: Beispiele und Übungen

Gleichungen: Grundlegende BeziehungenNummerierung entsprechend CW

Bilder: Quellenangabe oder bei Nummerierung, CW

Gleichungen: Ergebnis für ein Beispiel oder eine Übung

Gleichungen: Wiederholung

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Die GET I- und GET II-Vorlesung baut auf den folgenden Lehrbüchern auf:

Clausert, H. und G. Wiesemann [CW, Band I]: Grundgebiete der Elektrotechnik I.Gleichstromnetze, Operationsverstärkerschaltungen, elektrische und magnetische Felder. 9. durchgesehene Auflage, R. Oldenbourg Verlag, München, 2004. 263 S., Broschur, (EUR) € 24.80, ISBN 3-486-27575-5

Clausert, H. und G. Wiesemann [CW, Band II]: Grundgebiete der Elektrotechnik II. Wechselströme, Drehstrom, Leitungen, Anwendungen der Fourier-, der Laplace- und der Z-Transformation. 9. durchgesehene Auflage, R. Oldenbourg Verlag, München, 2005. 344 S., Broschur, (EUR) € 34.80, ISBN 3-486-27582-8

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Weitere Literaturempfehlung …

Albach, Manfred: Grundlagen der Elektrotechnik 1. Erfahrungssätze, Bauelemente, Gleichstromschaltungen. Pearson Studium, München, 2004. 304 S., Gebunden, (EUR) € 29,95, ISBN 3-8273-7106-6

Albach, Manfred: Grundlagen der Elektrotechnik 2. Periodische und nicht periodische Signalformen. Pearson Studium, München, 2005. 272 S Gebunden, (EUR) € 29,95, ISBN 3-8273-7108-2

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Weitere Literaturempfehlung …

Hagmann, Gert: Grundlagen der Elektrotechnik. 11 Aufl., AULA-Verlag, Wiebelsheim, 2005. 398 Seiten, bunden, (EUR) € 19,80, ISBN 3-8910-4687-1

Hagmann, Gert: Aufgabensammlung zu den Grundlagen der Elektrotechnik. Mit Lösungen und ausführlichen Lösungswegen. 11 Aufl., AULA-Verlag, Wiebelsheim, 2005. 394 Seiten, (EUR) € 19,80, ISBN 3-8910-4679-0

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Warum sind Sie/Wir hier?

Kompetenzen von MorgenIngenieure:

• Sie entwerfen Schaltungen, • entwickeln die Hard- und Software elektronischer Geräte, • sind für die Automatisierung von Kraftfahrzeugen oder Großkraftwerken

zuständig, • konzipieren und realisieren Computernetze oder sorgen für sichere

Verbindungen im Internet.

Bedarf:• Der Aufschwung in der Branche führt dazu, dass der Bedarf an

qualifizierten Nachwuchskräften die Zahl der Absolventen bei weitem übersteigt. Die Berufsaussichten für heutige Studieneinsteiger sind ausgezeichnet.

Beispiel: von der WWW-Seite des VDE (Der VDE ist der Verband der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik, ihrer Wissenschaften, der darauf aufbauenden Technologien und Anwendungen)

VDE / HSS - Jugendforum – Systems 26.10.2007] Die Zahl der Ingenieure in Deutschland reicht nicht mehr aus, um die Produkte der Zukunft zu entwickeln! Daher will das Jugendforum 2007 junge Menschen aufrufen, in die attraktiven und aussichtsreichen technischen Berufe einzusteigen.

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Warum sind Sie/Wir hier?

Elektroingenieure arbeiten im Vergleich zu Ingenieuren anderer Fachrichtungen bedeutend häufiger im Bereich Forschung und Entwicklung – ein Trend mit steigender Tendenz. Mit ebenso steigender Tendenz werden Elektroingenieure für den Marketing- und Vertriebsbereich eingestellt..(Quelle: Fachschaft Elektro- Informationstechnik, Uni-Karsruhe)

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(Technische) Informatik – Ihr Arbeitsfeld

Die Informationstechnik hat die Welt in wenigen Jahren verändert und wird sie weiter verändern. Dabei werden die Rechnersysteme immer komplexer und greifen in alle Lebensbereiche ein. In der Industrie reichen die Anwendungen von der Steuerung einzelner Maschinen bis zu computerintegrierter Fertigung und zu Leitsystemen für umfangreiche Prozesse. Vernetze Bordrechnerstrukturen gehören bei Zügen und Flugzeugen inzwischen zum Standard, Sie kennen sie möglicherweise auch bereits aus dem eigenen Auto oder dem Ihrer Eltern. Mit Mobiltelefon und MP3-Player prägt die Kommunikationstechnik unseren Alltag und kaum noch ein Arbeitsplatz kommt ohne Computer aus.


Aber je komplexer die Technik wird, desto schwerer fällt der Überblick, wie sie funktioniert und welche Auswirkungen sie jeweils für den Menschen hat. Damit Systeme betriebssicher und effektiv bleiben, müssen Entwurfsverfahren angewendet werden, die die Hardwareseite ebenso berücksichtigen wie die Software. Als Ingenieurin oder Ingenieur brauchen Sie dafür einen Gesamtüberblick. Sie müssen mit der Elektrotechnik vertraut sein und zugleich die Informatik verstehen, um zum Beispiel entscheiden zu können, welche Teile eines Systems günstiger als Hard- und welche besser als Softwarekomponente ausgeführt werden sollten


Die Praxis zeigt, dass es nicht ausreicht, nach einem abgeschlossenen Elektrotechnikstudium einfach programmieren zu lernen. Denn im Studium der Elektrotechnik fehlen Grundlagen der diskreten Mathematik und Kenntnisse diskreter Strukturen mit den zugehörigen Algorithmen und es fehlt die Erfahrung, wie man komplexe Systeme entwirft. Ebenso wenig reicht es andererseits aus, wenn man Informatik studiert hat, einfach einen Kurs über Elektronik zu belegen. Im Studium der Informatik fehlen Teile der Ingenieurmathematik, die für die Modellbildung wesentlich sind, wie z. B. die Theorie der Differentialgleichungen und Integraltransformationen, Teile der angewandten Physik sowie ein systemtheoretisches Verständnis der Elektrotechnik.


Projektion auf den Fachbereich (FB16) Elektrotechnik / Informatik 12

PhysikPhysik

z.B. Chemiez.B. Chemie

MathematikMathematik

DatenbankenDatenbanken

DigitaltechnikDigitaltechnik

Eingebettete SystemeEingebettete Systeme

KommunikationstechnikKommunikationstechnik

Neuronale NetzeNeuronale Netze

Programmierspachen/-methodikProgrammierspachen/-methodik

Rechnerarchitektur + Sys..ProgRechnerarchitektur + Sys..Prog

Software EngineeringSoftware Engineering

Technische InformatikTechnische Informatik

Verteilte SystemeVerteilte Systeme

WissensverarbeitungWissensverarbeitung

MechatronikMechatronik

ElektrotechnikElektrotechnik

ElektrochemieElektrochemie

Grundlagen

MaschinenbauMaschinenbau

InformatikInformatik

ElektrotechnikElektrotechnik

Ingenieur Wissenschaften

KommunikationKommunikation

EnergieEnergie

MobilitätMobilität

DatenverarbeitungDatenverarbeitung

MaschinenMaschinen

MedizinMedizin

DatenerfassungDatenerfassung

FertigungFertigung

……

Anwendungen


GET I – Mechatronik / Wirtschaftsingenieurwesen – Übersicht

0. Einheiten und Gleichungen

1. Grundlegende Begriffe

2. Berechnung von Strömen und Spannungen in elektrischen Netzen3. Elektrostatische Felder

4. Stationäre elektrische Strömungsfelder

5. Stationäre Magnetfelder

6. Zeitlich veränderliche magnetische Felder

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GET II – Mechatronik/Wirtschaftsingenieurwesen – Übersicht

7. Wechselstromlehrekomplexe Rechnung, Schaltungen mit R,L und C Bauelementen, Schwingkreise

8. MehrphasensystemeDrehstrom

11. Nichtsinusförmige VorgängeFourier-Reihen, Fourier-Transformation, Abtastung

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2. Berechnung von Strömen und Spannungen in elektrischen Netzen

C

6RU

6qU

1RU1R 4R

3R 5R

4RU

5RU3RU

A

B

6I1I

4I

4

6

6R

D2I

5I

2RU

2R

5

3I

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Übersicht


3. Elektrostatische Felder

Geometrie des parallelen Plattenkondensators

Skalarfeld: Elektrostatisches Potenzial(2D-Darstellung)

1 VU 1 VU

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Übersicht


3. Elektrostatische Felder

1 VU 1 VU

Vektorfeld:Elektrostatische Feldstärke(2D-Darstellung)

Geometrie des parallelen Plattenkondensators

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Übersicht


5. Stationäre Magnetfelder

N

N

S

Erde

S

Bild 5.1. Magnetnadel richtet sich im Erdmagnetfeld(vgl. Bild 5.1. in Clausert & Wiesemann [2005, S. 211])

S

N

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Übersicht

Documents

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