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Grundlagen der Elektrotechnik A / Fundamentals of Electrical Engineering A


Modulhandbuch
Module Manual



  141110 Grundlagen der Elektrotechnik A
  Deutsch
Koordinatorin:
coordinator
Mertsching, Bärbel Prof. Dr.-Ing.
Lehr- und Forschungseinheit:
teaching unit
Grundlagen der Elektrotechnik I
Fundamentals of Electrical Engineering I
Auskünfte:
information
Mertsching, Bärbel Prof. Dr.-Ing.
Typ:
type
2V + 2Ü
2L + 2Ex
Credits/ECTS: 8
Modul HomePage: http://getwww.uni-paderborn.de/teaching/history/ws_0708/get
Zeitmodus
semester
Wintersemester
winter semester

Kurzbeschreibung / short description
Einführung in die Grundlagen der Elektrotechnik als Basis für weiterführende Veranstaltungen
Introduction to the fundamentals of electrical engineering to provide a basis for advanced courses

Inhalt / Content
  • Einleitung (Ingenieurwissenschaft Elektrotechnik, Mass-System, Basis-Masseinheiten, Größengleichungen)
  • Elektrische Ladungen und Felder (Einführung der physikalischen Größen (el. Ladung, el. Kraft, el. Feldstärke, el. Arbeit, el. Spannung, el. Potential), Feldbegriff)
  • Elektrostatik (einfache Felder, Linien-, Flächen- und Raumladungen, Influenz, Dipole, Materie im el. Feld, Kapazität/Kondensator)
  • Elektrischer Stromkreis (bewegte Ladungen, Kirchhoffsche Regeln, lineare & nichtlineare Zweipole, Quellen, Verbraucher, Widerstand, Grundschaltungen, Energie, Leistung)
  • Theorie der Gleichstromnetzwerke (Ersatzquellen, Überlagerungssatz, Knoten- und Maschenanalyse)
  • Magnetostatik (magn. Wirkung des el. Stroms, magn. Feldstärke, magn. Flussdichte, Durchflutungsgesetz, Lorentzkraft, Materie im magn. Feld, Induktivität/Spule)
  • Elektrodynamik (Selbstinduktion, Induktionsgesetz, Lenzsche Regel, magn. Kopplung von Stromkreisen, Gegeninduktion, Induktivitäten im Eisenkreis, magn. Energie)
  • Introduction (engineering science electrical engineering, system of units, base units, equation between quantities)
  • Electric charges and fields (introduction of physical quantities (electr. charge, electr. force, electr. field strength, electr. work, electr. voltage, electr. potential), concept of field)
  • Electrostatics (basic fields, line/surface/spatial charges, electrostatic induction, dipoles, matter in the electr. field, capacity/capacitor)
  • Electric circuit (moving electric charges, Kirchhoff's Laws, linear & nonlinear two terminal networks, sources, consumer load, resistance/resistor, basic circuits, energy, power)
  • Theory of DC-networks (equivalent sources, principle of superposition, node and mesh analysis)
  • Magnetostatics (magn. effect of electr. current, magn. field strength, magn. flux density, magnetic flux law, Lorentz force, matter in the magn. field, inductivity/inductor)
  • Elektrodynamics (self-induction, law of induction, Lenz's Rule, magn. coupling of electric circuits, mutual induction, inductance in the iron circle, magn. energy)

Lernziele / learning objectives
Faktenwissen:
factual knowledge
  • Verständnis der Begriffswelt der Elektrotechnik, der grundlegenden elektrotechnischen Phänomene und Zusammenhänge (Begriffe, Größen, Methoden, Materialien, Bauelemente, Komponenten, Systeme, Normen)
  • Kenntnisse der Eigenschaften der wichtigsten elektrotechnischen Bauelemente, Komponenten und Systeme
  • Understanding the concepts of electrical engineering, the basic phenomena and interrelationships of electrical engineering (terms, quantities, methods, materials, devices, components, systems, standards)
  • Knowledge of the properties of the most important electrical elements, components, and systems

Methodenwissen:
methodic competence
  • Sicherer Umgang mit den elektrotechnischen Grundgesetzen
  • Anwendung mathematischer Methoden auf Fragestellungen der Elektrotechnik: Matrizenrechnung, komplexe Rechnung, Differenzial-, Integralrechnung, Differenzialgleichungen
  • Strukturierung und Bemessung einfacher elektrotechnischer Komponenten und Systeme nach gegebenen Anforderungen
  • Methoden zur systematischen Analyse von elektrischen Netzwerken
  • Methoden zur Modellierung technischer Systeme
  • Confident application of the basic laws of electrical engineering
  • Application of mathematical methods to electrical problems: matrices, complex computations, calculus, differential equations
  • Structuring and dimensioning simple electrical components and systems according to given specifications
  • Methods for systematically analyzing electctrical networks
  • Methods for modelling technical systems

Transferkompetenz:
transfer competence
Übertragung der vermittelten Methoden zur Analyse und Synthese auf verwandte Problemstellungen
Transferring the acquired analysis and synthesis methods to related problems


Methodische Umsetzung / methodic implementation
  • Inhalte werden im Rahmen einer Vorlesung eingeführt
  • Konkretisierung von theoretischen & methodischen Konzepten an praktischen Beispielen (wenn möglich aus der Erfahrungswelt der Studierenden) und durch Analogien zu anderen technischen Disziplinen
  • Vertiefung der Inhalte in Präsenzübungen
  • Introduction of contents as part of the lecture
  • Confirmation of theoretical & methodic concepts by using practical examples (if possible from the students' realm of experiences) as well as through analogies involving other technical disciplines
  • Reinforcement of contents through labs


Inhaltliche Voraussetzungen / prerequisites
Folgende Module sind Voraussetzung für dieses Modul / the following modules are prerequisites:
  • Keine Vorkenntnisse auf dem Gebiet Elektrotechnik notwendig
  • Jedoch Kenntnisse der Mathematik und der Physik auf dem Niveau der Hochschulreife
  • Beständiges Aufgreifen der in den parallel laufenden Veranstaltungen zur Physik und der Mathematik vermittelten Kenntnisse
  • No prior knowledge of electrical engineering required
  • Knowledge of mathematics and physics at the level of the university entrance qualification
  • Continuous picking up of the knowledge acquired in simultaneous physics and mathematics courses

Kombinationshinweise - Überschneidungen / overlapping modules
Die Kombination mit folgenden Modulen ist nicht zulässig / it is not feasible to combine with these modules:

Keine / None


Prüfungsmodalitäten / assessments
 
1.
100%
Schriftliche Prüfung / written exam
Summe / sum
100%


Unterrichtssprache / teaching language
Deutsch / German

Lernmaterialien, Literaturangaben / learning material, literature
Bereitstellung eines Skripts, Hinweise auf Lehrbücher aus der Lehrbuchsammlung (Auszug)
Allocation of a script, information on textbooks stocked in the textbook collection (excerpt)
  • Mertsching, Bärbel: Materialien zur Vorlesung Grundlagen der Elektrotechnik A (Skript)
  • Albach, Manfred: Grundlagen der Elektrotechnik 1. Pearson Studium, 2004
  • Hugel, Jörg: Elektrotechnik. Teubner-Verlag, 1998
  • Pregla, Reinhold: Grundlagen der Elektrotechnik. Hüthig-Verlag, 6. Edition, 2001

Ablaufinformationen, Terminplan, etc. / practical implementation, schedule

Bemerkungen / comments