vorläufiges Skript zur Vorlesung ES1 - Elektrotechnik
vorläufiges Skript zur Vorlesung ES1 - Elektrotechnik vorläufiges Skript zur Vorlesung ES1 - Elektrotechnik
Skript zur Vorlesung ES1, Fassung vom 9.Mai 2006, Prof.Dr.Arnold, FB1, FH-Ge 4 1 Allgemeines Zum Verständnis dieser Vorlesung sind folgende Vorkenntnisse in dieser Reichenfolge notwendig: 1. logisches Denken, gesunder Menschenverstand und Spass an technischen Zusammenhängen 2. Grundlagen Mathematik 3. Grundlagenvorlesungen Elektrotechnik + Praktikum 4. elementare Physikkenntnisse 1.1 Internationale Einheiten (SI-Einheiten) Zusammenfassung des internationalen Einheitensystems. Man unterscheidet die folgenden sieben SI-Basiseinheiten: Basis SI-Einheiten Bezeichnung(Formelzeichen) Einheit Symbol Länge (l) Meter m Masse (m) Kilogramm kg Zeit (t) Zeit s Strom (I) Ampère A Temperatur (T) Kelvin K Lichtstärke (I) Candela cd Sto¤menge Mol mol Die Basiseinheiten sind in Deutschland in dem Gesetz über Einheiten im Meßwesen vom 2.Juli 1969 (BGBl. I S.709) in der Fassung der Bekantmachum vom 22. Februar 1985 (BGBl. I S.408) festgeschrieben und ihre Einhaltung wird von der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt in Braunschweig (kurz: PTB) gesetzlich überwacht. Die PTB stellt auf ihrer Homepage (www.ptb.de) zahlreiche Informationen über SI-Einheiten und deren Umfeld bereit. Die SI-Einheiten können durch Vorsätze (z.B. k für die Multiplikation mit 1000: 1000m = 1km) multipliziert werden. In der folgenden Tabelle sind alle erlaubten Vorsätze aufgeführt. SI-Vorsätze: Potenz Name Zeichen Potenz Name Zeichen 10 24 Yotta Y 10 1 Dezi d 10 21 Zetta Z 10 2 Zenti c 10 18 Exa E 10 3 Milli m 10 15 Peta P 10 6 Mikro 10 12 Tera T 10 9 Nano n 10 9 Giga G 10 12 Piko p 10 6 Mega M 10 15 Femto f 10 3 Kilo k 10 18 Atto a 10 2 Hekto h 10 21 Zepto z 10 1 Deka da 10 24 Yokto y In der folgenden Tabelle sind die wichtigsten elektrotechnischen Einheiten, die aus den Basiseinheiten abgeleitet werden:
Skript zur Vorlesung ES1, Fassung vom 9.Mai 2006, Prof.Dr.Arnold, FB1, FH-Ge 5 abgeleitete SI-Einheiten Bezeichnung(Formelzeichen) Einheit Symbol Formel in SI-Einheiten Frequenz (f) Herz Hz s 1 Kraft (K) Newton N kg m s 2 Energie (E) Joule J N m Leistung (P) Watt W J s 1 Ladung (Q) Coulomb C A s Spannung (U) Volt V W A 1 Widerstand (R) Ohm V A 1 Leitfähigkeit (G) Siemens S A V 1 Kapazität (C) Farad F C V 1 magnetischer Fluss ( ) Weber Wb V s Induktivität (L) Henry H Wb A 1 Benutzt man zur Berechnung ausschließlich SI-Einheiten, so ist das Ergebnis auch eine SI-Einheit mit dem Vorteil, dass man sich auf die Berechnung des Zahlenwertes konzentrieren kann und die Einheiten nicht mehr berücksichtigen muss. 1.2 Wichtige Konstanten In der folgenden Tabelle sind die wichtigsten in der Elektrotechnik gebräuchlichen Konstanten zusammengestellt: Bezeichnung Symbol (Formel) Zahlenwert Lichtgeschwindigkeit im leeren Raum c0 bzw. c 2:99792458 108 m s 1 Magnetische Feldkonstante, Induktionskonstante 0 = 1 0 c2 4 10 7 N A 2 Elektrische Feldkonstante, In‡uenzkonstante 0 = 1 0 c2 8:854187817 10 12 F m 1 Elementarladung, Ladung des Elektrons e 1:6021765314 10 19 C Boltzmann Konstante k in J K 1 1:3806568 10 23 J K 1 k in eV K 1 8:617385 10 5 eV K 1 Temperatur am absoluten Nullpunkt Tabs 0 K = 273:2 C Erdbeschleunigung, Normalfallbeschleunugung gn 9:80665 m s 2 Avogadro Zahl, Avogadro Konstante NA 6:0221367 1023 mol 1 Gaskonstante R 8:314510 J mol 1 K 1 1.3 Umrechnung von Energie und Leistungseinheiten Je nach Anwendungsgebiet werden verschiedene Energie- und Leistungseinheiten verwendet. Im folgenden sind einige in der Elektrotechnik wichtige Umrechnungen angegeben.
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<strong>Skript</strong> <strong>zur</strong> <strong>Vorlesung</strong> <strong>ES1</strong>, Fassung vom 9.Mai 2006, Prof.Dr.Arnold, FB1, FH-Ge 4<br />
1 Allgemeines<br />
Zum Verständnis dieser <strong>Vorlesung</strong> sind folgende Vorkenntnisse in dieser Reichenfolge notwendig:<br />
1. logisches Denken, gesunder Menschenverstand und Spass an technischen Zusammenhängen<br />
2. Grundlagen Mathematik<br />
3. Grundlagenvorlesungen <strong>Elektrotechnik</strong> + Praktikum<br />
4. elementare Physikkenntnisse<br />
1.1 Internationale Einheiten (SI-Einheiten)<br />
Zusammenfassung des internationalen Einheitensystems.<br />
Man unterscheidet die folgenden sieben SI-Basiseinheiten:<br />
Basis SI-Einheiten<br />
Bezeichnung(Formelzeichen) Einheit Symbol<br />
Länge (l) Meter m<br />
Masse (m) Kilogramm kg<br />
Zeit (t) Zeit s<br />
Strom (I) Ampère A<br />
Temperatur (T) Kelvin K<br />
Lichtstärke (I) Candela cd<br />
Sto¤menge Mol mol<br />
Die Basiseinheiten sind in Deutschland in dem Gesetz über Einheiten im Meßwesen vom<br />
2.Juli 1969 (BGBl. I S.709) in der Fassung der Bekantmachum vom 22. Februar 1985 (BGBl.<br />
I S.408) festgeschrieben und ihre Einhaltung wird von der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt<br />
in Braunschweig (kurz: PTB) gesetzlich überwacht. Die PTB stellt auf ihrer<br />
Homepage (www.ptb.de) zahlreiche Informationen über SI-Einheiten und deren Umfeld bereit.<br />
Die SI-Einheiten können durch Vorsätze (z.B. k für die Multiplikation mit 1000: 1000m = 1km)<br />
multipliziert werden. In der folgenden Tabelle sind alle erlaubten Vorsätze aufgeführt.<br />
SI-Vorsätze:<br />
Potenz Name Zeichen Potenz Name Zeichen<br />
10 24 Yotta Y 10 1 Dezi d<br />
10 21 Zetta Z 10 2 Zenti c<br />
10 18 Exa E 10 3 Milli m<br />
10 15 Peta P 10 6 Mikro<br />
10 12 Tera T 10 9 Nano n<br />
10 9 Giga G 10 12 Piko p<br />
10 6 Mega M 10 15 Femto f<br />
10 3 Kilo k 10 18 Atto a<br />
10 2 Hekto h 10 21 Zepto z<br />
10 1 Deka da 10 24 Yokto y<br />
In der folgenden Tabelle sind die wichtigsten elektrotechnischen Einheiten, die aus den Basiseinheiten<br />
abgeleitet werden:
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