Grundlagen der Elektrotechnik A / Fundamentals of Electrical Engineering A

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

• 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)
• Electrodynamics (self-induction, law of induction, Lenz's Rule, magn. coupling of electric circuits, mutual induction, inductance in the iron circle, magn. energy)

Fachkompetenz / Domain competence:

• 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
• 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

• 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 system
• 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

Fachübergreifende Kompetenzen / Key qualifications:

Übertragung der vermittelten Methoden zur Analyse und Synthese auf verwandte Problemstellungen

Transferring the acquired analysis and synthesis methods to related problems

• 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

• 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

Keine / None

Bonussystem, Zwischentests und schriftliche oder mündliche Prüfung

Bonus system, intermediate exams, and written or oral exam

Deutsch / German

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, 3. Edition, 2011
• Paul, Steffen; Paul, Reinhold: Grundlagen der Elektrotechnik und Elektronik 1 und 2. Springer, 2014 bzw. 2012
• Pregla, Reinhold: Grundlagen der Elektrotechnik. VDE Verlag GmbH, 9. Edition, 2016