Grundlagen der Elektrotechnik A / Fundamentals of Electrical Engineering A

L.048.10101 Grundlagen der Elektrotechnik A: 4V + 2Ü (90 h / 150 h / P / 0)

L.048.10101 Fundamentals of Electrical Engineering A: 4L + 2Ex (90 h / 150 h / C / 0)

Keine / None

• Keine Vorkenntnisse auf dem Gebiet Elektrotechnik notwendig
• Beständiges Aufgreifen der in den parallel laufenden Veranstaltungen zur Physik und der Mathematik vermittelten Kenntnisse

• No prior knowledge of electrical engineering required
• Continuous picking up of the knowledge acquired in simultaneous physics and mathematics courses

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 / Contents

• 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

Modulabschlussprüfung / Final modul exam

Klausur / 120-180 min / 100%

Written Examination / 120-180 min / 100%

Keine / None

Keine / None

Die Vergabe der Leistungspunkte erfolgt, wenn die Modulabschlussprüfung (MAP) bestanden ist.

The credit points are awarded after the module examination (MAP) was passed.

Das Modul wird mit der Anzahl seiner Credits gewichtet (Faktor 1).

The module is weighted according to the number of credits (factor 1).

EBA, WGBAET, CEBA, BA LABKET

EBA, WGBAET, CEBA, BA LABKET

Mertsching, Bärbel Prof. Dr.-Ing.

Modulseite / Module Homepage

http://getwww.uni-paderborn.de/teaching/get

Methodische Umsetzung / 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

Lernmaterialien, Literaturangaben / Teaching 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: Elektrotechnik 1 - Erfahrungssätze, Bauelemente, Gleichstromschaltungen. 4., aktualisierte Auflage. Pearson Studium, 2020.
• Paul, Steffen; Paul, Reinhold: Grundlagen der Elektrotechnik und Elektronik 1 (Gleichstromnetzwerke und ihre Anwendungen, 2014) und 2 (Elektromagnetische Felder und ihre Anwendungen, 2019). Springer Verlag.
• Pregla, Reinhold: Grundlagen der Elektrotechnik. 9., durchgesehene Auflage. VDE Verlag, 2016.