Wesentliche Ausbildungsinhalte
und -ziele meiner Vorlesungen
"Grundlagen der Elektrotechnik" |
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Ladung, Strom, Potenzial, Spannung, Energie, Leistung
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Zählpfeile und Zählpfeilsysteme
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Lineare und nichtlineare elektrische Widerstände und Leitwerte
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Ideale, lineare und reale elektrische Quellen
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Ohmsches Gesetz, Kirchhoffsche Gesetze, Spannungsteilerregel, Stromteilerregel
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Berechnung der umgesetzten Leistung bei Quellen und Widerständen,
Wirkungsgrad, Leistungsbilanz
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Begriff des linearen zeitinvarianten Systems, Idee der Modellierung realer
elektrischer Anordnungen
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Analyse von Gleichstromnetzwerken mit Ersatz-Quellen, Überlagerungssatz,
Knotenpotentialanalyse, Maschenstromanalyse
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Kenngrößen von periodischen elektrischen Größen
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Klemmenverhalten von Kapazitäten und Induktivitäten
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Bedeutung und Berechnung von Wirk-, Bild- und Scheinleistung
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Mathematische Beschreibung linearer zeitinvarianter Systeme
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Vorgehensweise bei der Modellierung realer elektrischer Anordnungen, Berücksichtigung
parasitärer Effekte
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Analyse einfacher Sinusstromnetzwerke mit der komplexen Rechnung
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Transformatormodelle
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Grundlagen der Drehstromtechnik
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Grundbegriffe der Übertragungsvierpole
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Unterschiede und Gemeinsamkeiten von elektrostatischem Feld, stationärem
elektrischem Strömungsfeld und magnetischem Feld
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Ursachen und Wirkungen der einzelnen Feldtypen, Leistungs- und Energiebetrachtungen,
Kraftwirkungen
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Modellierung und überschlägige Analyse einfacher elektrischer
und magnetischer Anordungen, Auswirkungen parasitärer Effekte
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Wechselwirkung zwischen den elementaren Feldtypen, allgemeines elektromagnetisches
Feld
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Übergeordnete Ausbildungsziele der
Vorlesungen:
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Ich verstehe meine Vorlesungen in den ersten Semestern als Beitrag zur
Denkerziehung. Ingenieure müssen in der Lage sein, abstrahierte
Zusammenhänge zu verstehen und praktische Anordnungen zu abstrahieren,
um sie sinnvoll zu modellieren. Sie müssen sich der Grenzen der Gültigkeit
der fundamentalen Gesetzmäßigkeiten (Ohmsches Gesetz, Kirchhoffsche
Gesetze) in der Praxis bewusst sein.
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Ich möchte Verständnis für die grundlegenden Begriffe
und Zusammenhänge der Elektrotechnik wecken und möglichst
auch die Fähigkeit, das Verhalten einfacher, praxisrelevanter Anordnungen
qualitativ und quantitativ zu beurteilen. Das Einüben von Rechenfertigkeit
ist mir weniger wichtig.
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Ich lege Wert auf die fachliche Richtigkeit und die mathematische
Untermauerung des vermittelten Stoffs. Die Theorie ist für mich
aber nicht Selbstzweck, sondern Voraussetzung zur Erzeugung von echtem
Verständnis.
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Die Klausuren zu den Vorlesungen enthalten viele Verständnisfragen,
wenige Kenntnisfragen sowie Aufgaben, die an einer einfachen,
möglichst auch praxisrelevanten Anordnung die Fähigkeit zur
Anwendung der gelehrten Verfahren abprüfen. Meine Klausuren gelten
unter den Studierenden als anspruchsvoll, da sie nicht mit Rechenfertigkeit
allein zu lösen sind und nur ein Minimum an Unterlagen zugelassen
ist.
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Wer die Prüfungen zu meinen Vorlesungen mit guten Noten absolviert,
sollte auch die entsprechenden Prüfungen an einer Universität
ohne großen Zusatzaufwand bestehen können.
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Zentrale Begriffe, die ich in allen meinen Vorlesungen immer wieder
aufgreife, sind System, Analogie, Linearität,
Modellieren,
Parasitäre
Effekte, Plausibilität.
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Es ist aus meiner Sicht für eine/n Ingenieur/in ungemein hilfreich,
wenn er/sie ein "Gefühl" für die Grundlagen der Dinge entwickelt,
mit denen er/sie arbeitet. Ein Diplom-Ingenieur der Elektrotechnik sollte
mindestens in der Lage sein, einfachste Schaltungen in der Praxis ohne
Formelsammlung und Taschenrechner überschlägig zu berechnen.
Ein Ergebnis in der richtigen Größenordnung ist allemal wertvoller
als ein Ergebnis mit 6 Ziffern, das um Größenordnungen falsch
ist. Umfangreiche Schaltungen werden in der Praxis sowieso mit Software
analysiert. Da ist es wichtiger, beurteilen zu können, ob ein von
einem Programm geliefertes Ergebnis überhaupt plausibel ist oder ob
es falsch sein muss.
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