Elektromagnetische Felder Und Netzwerke - Georg Otfried | Libro Springer 03/1999 - HOEPLI.it


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georg otfried - elektromagnetische felder und netzwerke

Elektromagnetische Felder und Netzwerke Anwendungen in Mathcad und PSpice




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Dettagli

Genere:Libro
Lingua: Tedesco
Editore:

Springer

Pubblicazione: 03/1999
Edizione: 1999





Sommario

0 Einführung.- 0.1 Die Schnittstelle zwischen Mathematik und Physik.- 0.1.1 Größenarten und Größen.- 0.1.2 Einheiten.- 0.1.3 Zahlenwert-und Einheitenfaktoren.- 0.1.4 Rechenregeln für Formeln.- 0.1.5 Physikalische Grundgleichungen und Definitionsgleichungen.- 0.1.6 Proportionalitätsfaktoren und Materialkonstanten.- 0.1.7 Das SI-Maß-und Einheitensystem.- 0.2 Eine kurze Geschichte der Elektrizitätslehre.- 0.3 Grundaufbau der Materie und elektromagnetische Erscheinungen.- 0.4 Computerprogramme.- 0.4.1 MATHCAD.- 0.4.2 PSPICE-Programmpaket und Vergleich mit MATHCAD.- 1 Elektrostatik.- 1.1 Polarität, Elementarladung und Ladungserhaltung.- 1.2 Die COULOMBkraft Fc.- 1.3 Der Feldbegriff.- 1.3.1 Amplituden- und Richtungseigenschaften von Vektorfeldern.- 1.3.2 Koordinatensysteme und Differentialelemente.- 1.3.3 Feldkoordinaten und-komponenten.- 1.3.4 Feldlinien.- 1.3.5 Skalar-und Vektorfelder.- 1.4 Feldstärkeassoziierte Größenarten.- 1.4.1 Elektrische Feldstärke E.- 1.4.2 Elektrisches Potential ?e.- 1.4.2.1 Der Gradient des Potentials grad?e.- 1.4.2.2 Potential ?e und Arbeit W.- 1.4.3 Elektrische Spannung U.- 1.4.3.1 Das totale Differential des Potentials d?e.- 1.4.3.2 Spannung U und Arbeit W.- 1.4.3.3 Das Linienintegral.- 1.4.3.4 Auswertung des Linienintegrals für verschiedene Geometrien.- 1.4.4 KIRCHHOFFsche Maschenregel, Ringintegral.- 1.4.5 Potential diskreter Ladungsverteilungen.- 1.4.6 Konstruktion elektrischer Feldlinien-und Potentialbilder.- 1.5 CoULOMBscher Dipol.- 1.5.1 Mechanisches Drehmonent T.- 1.5.2 Elektrisches Dipolmoment p.- 1.5.3 Drehmoment und Arbeit.- 1.5.4 Potential und Feldstärke des Dipols im Fernfeld.- 1.6 Erregungsassoziierte Größenarten.- 1.6.1 Diskussion der Definition geeigneter Erregungsgrößenarten.- 1.6.2 Flußberechnung für verschiedene Geometrien.- 1.6.3 Das Oberflächenintegral.- 1.6.4 Das Hüllenintegral, KIRCHHOFFsche Flußknotenregel.- 1.7 Kontinuierliche Ladungsverteilungen.- 1.7.1 Linienladung ?.- 1.7.2 Flächenladung ?, Leiter im elektrischen Feld, Influenz.- 1.7.3 Raumladung p.- 1.7.4 GAUßscher Satz der Elektrostatik, Divergenz.- 1.8 Dielektrika im elektrischen Feld.- 1.8.1 Permittivität ?.- 1.8.2 Elektrische Polarisation P und Elektrisierung P/?0.- 1.8.3 Atomare Polarisation und Dipolmoment.- 1.8.4 Geschichtete Dielektrika und Polarisationsbedeckung ?p.- 1.8.5 Brechungsgesetze an Grenzflächen der Permittivität.- 1.8.6 Die elektrostatische Quelldichte der elektrischen Feldstärke.- 1.8.7 PoISSON/LAPLACEgleichung der Elektrostatik.- 1.8.8 Technische Eigenschaften von Dielektrika.- 1.9 Kapazität C.- 1.9.1 Zusammenschalten von Kondensatoren.- 1.9.1.1 Kapazität parallelgeschalteter Kondensatoren, Flußteilerregel.- 1.9.1.2 Kapazität reihengeschalteter Kondensatoren, Spannungsteilerregel.- 1.9.2 Kapazitätsberechnungen bei inhomogenem Feldverlauf.- 1.9.2.1 Zylinderkondensator.- 1.9.2.2 Kugelkondensator.- 1.9.2.3 Kapazität der Doppelleitung.- 1.9.2.4 Kapazität der Einfachleitung gegen Erde, Spiegelungsmethode.- 1.9.3 Bauarten von Kondensatoren.- 1.10 Energieinhalt des elektrostatischen Felds.- 1.10.1 Energieinhalt des Kondensators Wc.- 1.10.2 Elektrische Feldenergie We.- 1.10.3 Kraft und Energie.- 1.10.4 Kräfte auf Grenzflächen.- 1.10.4.1 Reihengeschichtetes Dielektrikum.- 1.10.4.2 Parallelgeschichtetes Dielektrikum.- 1.11 Zusammenfassung der Gesetze der Elektrostatik.- 2 Elektrodynamik.- 2.1 Leitungsmechanismen in Materie.- 2.1.1 Nichtleiter, Leiter, Halbleiter.- 2.1.2 Klassische Elektronenbahn um den Atomkern.- 2.1.3 Schalen und Orbitale der Atomhülle.- 2.1.4 Die äußere Atomschale und das Bändermodell.- 2.1.5 Halbleitung.- 2.1.6 Ionenleitung in Flüssigkeiten.- 2.1.7 Ladungsträgerdichten.- 2.2 Feldstärkeassoziierte Größen.- 2.2.1 Größenordnung von Spannungen.- 2.2.2 Spannungserzeugung.- 2.3 Stromassoziierte Größenarten.- 2.3.1 Stromstärke I und Ladung Q.- 2.3.2 Stromdichte S und Strombelag K.- 2.3.3 KlRCHHOFFsche Stromknotenregel.- 2.4 Raumladungsströmung im Vakuum.- 2.5 Strömung durch leitfähige Materie.- 2.5.1 Elektrische Leitfähigkeit K.- 2.5.2 Beweglichkeit x.- 2.5.3 Brechungsgesetze an Grenzflächen der Leitfähigkeit.- 2.5.4 Die Quelldichte der elektrischen Feldstärke im Strömungsfeld.- 2.5.5 Technische Eigenschaften von Leitern.- 2.6 OHMscher Leitwert G und Widerstand R, OHMsches Gesetz.- 2.6.1 Zusammenschalten von Widerständen.- 2.6.1.1 Gesamtwiderstand parallelgeschalteter Widerstände, Stromteilerregel.- 2.6.1.2 Gesamtwiderstand reihengeschalteter Widerstände, Spannungsteilerregel.- 2.6.2 Widerstandsberechnungen bei inhomogenem Feldverlauf.- 2.6.3 Eigenschaften und Bauarten von Widerständen.- 2.7 Verlustenergie Ws und -leistung P des Strömungsfelds.- 2.7.1 Verlustenergie und -leistung im Widerstand.- 2.7.2 Elektrische Feldleistung.- 2.8 Widerstandsnetzwerkanalyse.- 2.8.1 Netzwerk-Ersatzschaltbild.- 2.8.2 Zählpfeile und Anzahl der Unbekannten im Netzwerk.- 2.8.3 Die KlRCHHOFFsche Knotenregel in der Netzwerk-Analyse.- 2.8.4 Die KlRCHHOFFsche Maschenregel in der Netzwerk-Analyse.- 2.8.5 Das Maschenstromverfahren.- 2.8.5.1 Herleitung des OHMschen Gesetzes in Maschenstromform.- 2.8.5.2 Unmittelbares Ablesen der MIM-Gleichung aus dem Netzwerk.- 2.8.5.3 Berechnung der Zweigströme aus den Maschenströmen.- 2.8.5.4 Manuelle Determinantenanalyse nach der CRAMERschen Regel.- 2.8.5.5 Analyse mit dem GAUß-SElDEL-Algorithmus.- 2.8.6 Das Knotenpotentialverfahren.- 2.8.6.1 Herleitung des OHMschen Gesetzes in Knotenpotentialform.- 2.8.6.2 Unmittelbares Ablesen der KAM-Gleichung aus dem Netzwerk.- 2.8.6.3 Berechnung der Zweigströme aus den Knotenpotentialen.- 2.8.6.4 Manuelle Determinantenanalyse nach der CRAMERschen Regel.- 2.8.6.5 Analyse mit dem GAUß-SElDEL-Algorithmus.- 2.8.7 Zweipoltheorie.- 2.8.8 Schaltungssimulation und -analyse mit PSPICE.- 2.8.8.1 Schaltplaneingabe in SCHEMATICS und Arbeitspunktanalyse.- 2.8.8.2 Parametrisierung gekoppelter Bauelemente mit PARAM.- 2.8.8.3 Variation von Bauelementen und grafische Darstellung mit PROBE.- 2.9 Halbleiter-pn-Übergänge.- 2.9.1 Diffusionsströme und Feldströme.- 2.9.2 Ladungsträgerdichten und Diffusionsspannung.- 2.9.3 Feldstärke- und Potentialverlauf, Sperrschichtbreite.- 2.9.4 pn-Übergang unter Spannung, Diodenkennlinie.- 2.9.5 Bauelemente mit mehreren pn-Übergängen.- 2.9.5.1 Bipolartransistor.- 2.9.5.2 Isolierschicht-Feldeffekttransistor (IG-FET).- 2.9.5.3 Sperrschicht-Feldeffekttransistor (JUG-FET).- 2.9.5.4 Thyristor.- 2.9.6 Schaltungssimulation und-analyse mit PSPICE und MATHCAD.- 2.9.6.1 Arbeitspunkt einer Diodenschaltung.- 2.9.6.2 Arbeitspunkt einer Bipolartransistorschaltung.- 2.9.6.3 CMOS-Inverter und CMOS-NAND-Gatter.- 2.10 Verschiebungsströme.- 2.10.1 Verschiebungsstromstärke iv und -dichte Sv.- 2.10.2 Kontinuitätsgleichung und Relaxationszeit ?.- 2.10.3 Der Kondensator im zeitveränderlichen Feld.- 2.11 RC-Netzwerke im zeitveränderlichen Feld.- 2.11.1 Entladen eines Kondensators über einen Widerstand.- 2.11.2 Ladevorgänge bei allgemeiner Anregung und Ladezustand.- 2.11.3 Komplexe Wechselstromrechnung.- 2.11.3.1 Zeiger.- 2.11.3.2 Impedanz und Admittanz.- 2.11.3.3 Wechselstromleistung.- 2.11.4 RC-Netzwerkanalyse im Frequenz- und Zeitbereich.- 2.11.4.1 Das Knotenpotentialverfahren im Komplexen.- 2.11.4.2 Transienten- und Frequenzanalyse mit PSPICE und MATHCAD.- 2.11.4.3 Aufstellen der Differentialgleichung aus der komplexen Darstellung.- 2.12 Zusammenfassung der Gesetze der Elektrodynamik.- 3 Amperescher Magnetismus.- 3.1 Magnetismus als Erfahrungswissenschaft.- 3.2 Magnetische Kraft Fm.- 3.2.1 Magnetische Kraft zwischen stromdurchflossenen Leitern.- 3.2.1.1 Die endliche Lichtgeschwindigkeit als Ursache des Magnetismus.- 3.2.1.2 Von der elektrischen Feldstärke zur magnetischen Kraft.- 3.2.1.3 Kraft paralleler Ströme, Ampèredefinition.- 3.2.2 Magnetische Kraft Fm zwischen bewegten Punktladungen.- 3.3 Flußassoziierte Größenarten.- 3.3.1 Magnetische Flußdichte B.- 3.3.2 Vektordarstellung der Flußdichte.- 3.3.3 Magnetische Feldlinienbilder.- 3.3.4 Magnetischer Fluß ? und Spulenfluß ?..- 3.




Trama

Thema des Buches ist die umfassende Darstellung der Berechnung elektromagnetischer Felder und Netzwerke unter besonderer Berücksichtigung moderner Computerprogramme, speziell Mathcad und PSpice. Zielgruppe sind Studenten der Elektrotechnik oder Physik der Hochschul-Eingangssemester, aber auch Dozenten, die sich in die Anwendung dieser Programmpakete einarbeiten wollen. Zahlreiche Abbildungen, speziell von Ergebnissen der Computerberechnungen, unterstüzten das Arbeiten mit dem Buch. Die Thematik wird ausgiebig durch durchgerechnete Übungsaufgaben unterstützt. Das Buch deckt den Stoff und das Umfeld der ersten drei Semester eines viersemestrigen Vorlesungszyklus "Grundlagen der Elektrotechnik" (14 SWS) ab, die der Autor an der Fachhochschule in Trier hält. Das vierte Semester wird in dem 1997 erschinenen Buch des Autors "Elektromagnetische Wellen" abgehandelt.







Altre Informazioni

ISBN:

9783540655879

Condizione: Nuovo
Collana: Springer-Lehrbuch
Dimensioni: 235 x 155 mm Ø 1118 gr
Formato: Brossura
Illustration Notes:135 Illustrations, black and white
Pagine Arabe: 728
Pagine Romane: xxii






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