Upload
ricohard-geil
View
109
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
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
1
GET I Informatik – WS 08/09 – V01Dr. Klaus Mayer
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
2
GET I Informatik – WS 08/09 – V01Dr. Klaus Mayer
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
3
GET I Informatik – WS 08/09 – V01Dr. Klaus Mayer
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
4
GET I Informatik – WS 08/09 – V01Dr. Klaus Mayer
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
5
GET I Informatik – WS 08/09 – V01Dr. Klaus Mayer
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
6
GET I Informatik – WS 08/09 – V01Dr. Klaus Mayer
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.
7
GET I Informatik – WS 08/09 – V01Dr. Klaus Mayer
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)
8
GET I Informatik – WS 08/09 – V01Dr. Klaus Mayer
(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.
GET I Informatik – WS 08/09 – V01Dr. Klaus Mayer
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
GET I Informatik – WS 08/09 – V01Dr. Klaus Mayer
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.
GET I Informatik – WS 08/09 – V01Dr. Klaus Mayer
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 Informatik – WS 08/09 – V01Dr. Klaus Mayer
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
13
GET I Informatik – WS 08/09 – V01Dr. Klaus Mayer
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
14
GET I Informatik – WS 08/09 – V01Dr. Klaus Mayer
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
15
Übersicht
GET I Informatik – WS 08/09 – V01Dr. Klaus Mayer
3. Elektrostatische Felder
Geometrie des parallelen Plattenkondensators
Skalarfeld: Elektrostatisches Potenzial(2D-Darstellung)
1 VU 1 VU
16
Übersicht
GET I Informatik – WS 08/09 – V01Dr. Klaus Mayer
3. Elektrostatische Felder
1 VU 1 VU
Vektorfeld:Elektrostatische Feldstärke(2D-Darstellung)
Geometrie des parallelen Plattenkondensators
17
Übersicht
GET I Informatik – WS 08/09 – V01Dr. Klaus Mayer
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
18
Übersicht