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GET I Informatik – WS 08/09 – V01 Dr. Klaus Mayer Grundlagen der Elektrotechnik I für Informatik Vorlesung:16.10.2007 Do. 8:15 – 9:45, Uhr R. 1603 (Hörsaal)

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1 GET I Informatik – WS 08/09 – V01 Dr. Klaus Mayer Grundlagen der Elektrotechnik I für Informatik Vorlesung: Do. 8:15 – 9:45, Uhr R (Hörsaal) Dr. Klaus Mayer Tel.: ; Fax: URL:http://www.tet.e-technik.uni-kassel.dehttp://www.tet.e-technik.uni-kassel.de Universität Kassel FB16: Elektrotechnik / Informatik FG TET: Theoretische Elektrotechnik Büro: Wilhelmshöher Allee 71, Raum 2114 D Kassel 1

2 GET I Informatik – WS 08/09 – V01 Dr. Klaus Mayer Grundlagen der Elektrotechnik I für Informatik Vorlesung:Do. 08:15 – 9:45, Uhr R (Hörsaal) Übung:Mo. 08:15 - 9:00 Uhr, R Mo. 09:15 -10:00 Uhr, R Dr. Oliver Haas Tutorium: Do. 14: :00 Uhr R Do. 16: :00 Uhr R Dr. Oliver Haas / Dipl. Ing. Gregor Ballier Dipl. Ing. Yanna Mikhlina 2

3 GET I Informatik – WS 08/09 – V01 Dr. Klaus Mayer Grundlagen der Elektrotechnik I Skript Quellen: H. Clausert, G. Wiesemann, Grundgebiete der Elektrotechnik, 9. Auflage, Bd. I, Oldenburg Verlag, München Wien R. Marklein, Skript zur Vorlesung GET I, Universität Kassel, 2006 L. Brabetz: Skript zur Vorlesung GET I, Universität Kassel, 2007 S. Heier: Skript zur Vorlesung GET I, (Inf, Mech, Wir) 2006 Legende: Text: Lehrinhalte und Erläuterungen Text: Beispiele und Übungen Gleichungen: Grundlegende Beziehungen Nummerierung entsprechend CW Bilder : Quellenangabe oder bei Nummerierung, CW Gleichungen: Ergebnis für ein Beispiel oder eine Übung Gleichungen: Wiederholung 3

4 GET I Informatik – WS 08/09 – V01 Dr. Klaus Mayer Die GET I- und GET II-Vorlesung baut auf den folgenden Lehrbüchern auf: Clausert, H. und G. Wiesemann [CW, Band I]: Grundgebiete der Elektrotechnik I. Gleichstromnetze, Operationsverstärkerschaltungen, elektrische und magnetische Felder. 9. durchgesehene Auflage, R. Oldenbourg Verlag, München, S., Broschur, (EUR) 24.80, ISBN Clausert, H. und G. Wiesemann [CW, Band II]: Grundgebiete der Elektrotechnik II. Wechselströme, Drehstrom, Leitungen, Anwendungen der Fourier-, der Laplace- und der Z-Transformation. 9. durchgesehene Auflage, R. Oldenbourg Verlag, München, S., Broschur, (EUR) 34.80, ISBN

5 GET I Informatik – WS 08/09 – V01 Dr. Klaus Mayer Weitere Literaturempfehlung … Albach, Manfred: Grundlagen der Elektrotechnik 1. Erfahrungssätze, Bauelemente, Gleichstromschaltungen. Pearson Studium, München, S., Gebunden, (EUR) 29,95, ISBN Albach, Manfred: Grundlagen der Elektrotechnik 2. Periodische und nicht periodische Signalformen. Pearson Studium, München, S Gebunden, (EUR) 29,95, ISBN

6 GET I Informatik – WS 08/09 – V01 Dr. Klaus Mayer Weitere Literaturempfehlung … Hagmann, Gert: Grundlagen der Elektrotechnik. 11 Aufl., AULA-Verlag, Wiebelsheim, Seiten, bunden, (EUR) 19,80, ISBN Hagmann, Gert: Aufgabensammlung zu den Grundlagen der Elektrotechnik. Mit Lösungen und ausführlichen Lösungswegen. 11 Aufl., AULA-Verlag, Wiebelsheim, Seiten, (EUR) 19,80, ISBN

7 GET I Informatik – WS 08/09 – V01 Dr. Klaus Mayer Warum sind Sie/Wir hier? Kompetenzen von Morgen Ingenieure: Sie entwerfen Schaltungen, entwickeln die Hard- und Software elektronischer Geräte, sind für die Automatisierung von Kraftfahrzeugen oder Großkraftwerken zuständig, konzipieren und realisieren Computernetze oder sorgen für sichere Verbindungen im Internet. Bedarf: Der Aufschwung in der Branche führt dazu, dass der Bedarf an qualifizierten Nachwuchskräften die Zahl der Absolventen bei weitem übersteigt. Die Berufsaussichten für heutige Studieneinsteiger sind ausgezeichnet. Beispiel: von der WWW-Seite des VDE (Der VDE ist der Verband der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik, ihrer Wissenschaften, der darauf aufbauenden Technologien und Anwendungen) VDE / HSS - Jugendforum – Systems ] Die Zahl der Ingenieure in Deutschland reicht nicht mehr aus, um die Produkte der Zukunft zu entwickeln! Daher will das Jugendforum 2007 junge Menschen aufrufen, in die attraktiven und aussichtsreichen technischen Berufe einzusteigen. ] 7

8 GET I Informatik – WS 08/09 – V01 Dr. Klaus Mayer Warum sind Sie/Wir hier? Elektroingenieure arbeiten im Vergleich zu Ingenieuren anderer Fachrichtungen bedeutend häufiger im Bereich Forschung und Entwicklung – ein Trend mit steigender Tendenz. Mit ebenso steigender Tendenz werden Elektroingenieure für den Marketing- und Vertriebsbereich eingestellt..( Quelle: Fachschaft Elektro- Informationstechnik, Uni-Karsruhe) 8

9 GET I Informatik – WS 08/09 – V01 Dr. Klaus Mayer (Technische) Informatik – Ihr Arbeitsfeld Die Informationstechnik hat die Welt in wenigen Jahren verändert und wird sie weiter verändern. Dabei werden die Rechnersysteme immer komplexer und greifen in alle Lebensbereiche ein. In der Industrie reichen die Anwendungen von der Steuerung einzelner Maschinen bis zu computerintegrierter Fertigung und zu Leitsystemen für umfangreiche Prozesse. Vernetze Bordrechnerstrukturen gehören bei Zügen und Flugzeugen inzwischen zum Standard, Sie kennen sie möglicherweise auch bereits aus dem eigenen Auto oder dem Ihrer Eltern. Mit Mobiltelefon und MP3-Player prägt die Kommunikationstechnik unseren Alltag und kaum noch ein Arbeitsplatz kommt ohne Computer aus.

10 GET I Informatik – WS 08/09 – V01 Dr. Klaus Mayer Aber je komplexer die Technik wird, desto schwerer fällt der Überblick, wie sie funktioniert und welche Auswirkungen sie jeweils für den Menschen hat. Damit Systeme betriebssicher und effektiv bleiben, müssen Entwurfsverfahren angewendet werden, die die Hardwareseite ebenso berücksichtigen wie die Software. Als Ingenieurin oder Ingenieur brauchen Sie dafür einen Gesamtüberblick. Sie müssen mit der Elektrotechnik vertraut sein und zugleich die Informatik verstehen, um zum Beispiel entscheiden zu können, welche Teile eines Systems günstiger als Hard- und welche besser als Softwarekomponente ausgeführt werden sollten

11 GET I Informatik – WS 08/09 – V01 Dr. Klaus Mayer Die Praxis zeigt, dass es nicht ausreicht, nach einem abgeschlossenen Elektrotechnikstudium einfach programmieren zu lernen. Denn im Studium der Elektrotechnik fehlen Grundlagen der diskreten Mathematik und Kenntnisse diskreter Strukturen mit den zugehörigen Algorithmen und es fehlt die Erfahrung, wie man komplexe Systeme entwirft. Ebenso wenig reicht es andererseits aus, wenn man Informatik studiert hat, einfach einen Kurs über Elektronik zu belegen. Im Studium der Informatik fehlen Teile der Ingenieurmathematik, die für die Modellbildung wesentlich sind, wie z. B. die Theorie der Differentialgleichungen und Integraltransformationen, Teile der angewandten Physik sowie ein systemtheoretisches Verständnis der Elektrotechnik.

12 GET I Informatik – WS 08/09 – V01 Dr. Klaus Mayer Projektion auf den Fachbereich (FB16) Elektrotechnik / Informatik 12 Physik z.B. Chemie Mathematik Datenbanken Digitaltechnik Eingebettete Systeme Kommunikationstechnik Neuronale Netze Programmierspachen/-methodik Rechnerarchitektur + Sys..Prog Software Engineering Technische Informatik Verteilte Systeme Wissensverarbeitung Mechatronik Elektrotechnik Elektrochemie Grundlagen Maschinenbau Informatik Elektrotechnik Ingenieur Wissenschaften Kommunikation Energie Mobilität Datenverarbeitung Maschinen Medizin Datenerfassung Fertigung … … Anwendungen

13 GET I Informatik – WS 08/09 – V01 Dr. Klaus Mayer GET I – Mechatronik / Wirtschaftsingenieurwesen – Übersicht 0. Einheiten und Gleichungen 1. Grundlegende Begriffe 2.Berechnung von Strömen und Spannungen in elektrischen Netzen 3.Elektrostatische Felder 4. Stationäre elektrische Strömungsfelder 5.Stationäre Magnetfelder 6.Zeitlich veränderliche magnetische Felder 13

14 GET I Informatik – WS 08/09 – V01 Dr. Klaus Mayer GET II – Mechatronik/Wirtschaftsingenieurwesen – Übersicht 7.Wechselstromlehre komplexe Rechnung, Schaltungen mit R,L und C Bauelementen, Schwingkreise 8.Mehrphasensysteme Drehstrom 11.Nichtsinusförmige Vorgänge Fourier-Reihen, Fourier-Transformation, Abtastung 14

15 GET I Informatik – WS 08/09 – V01 Dr. Klaus Mayer 2. Berechnung von Strömen und Spannungen in elektrischen Netzen 15 Übersicht

16 GET I Informatik – WS 08/09 – V01 Dr. Klaus Mayer 3. Elektrostatische Felder Geometrie des parallelen Plattenkondensators Skalarfeld: Elektrostatisches Potenzial (2D-Darstellung) 16 Übersicht

17 GET I Informatik – WS 08/09 – V01 Dr. Klaus Mayer 3. Elektrostatische Felder Vektorfeld: Elektrostatische Feldstärke (2D-Darstellung) Geometrie des parallelen Plattenkondensators 17 Übersicht

18 GET I Informatik – WS 08/09 – V01 Dr. Klaus Mayer 5. Stationäre Magnetfelder Erde Bild 5.1. Magnetnadel richtet sich im Erdmagnetfeld (vgl. Bild 5.1. in Clausert & Wiesemann [2005, S. 211]) 18 Übersicht


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