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AET (Allgemeine Elektrotechnik)

AET wird im ersten und zweiten Semester unterrichtet und soll den Studenten die Grundlagen der Elektrotechnik vermitteln.

Das Skript, die Aufgaben, Übungen und auch Lösungen können heruntergeladen werden (Downloads AET).

Themen der Unterrichtsblöcke im ersten Semester:

1. Einführung

Die geschichtliche Entwicklung der Elektrotechnik wird kurz zusammengefasst (kein Prüfungsstoff). Der Umgang mit physikalischen Grössen und Einheiten und der Gebrauch von Gleichungen und Formeln wird gezeigt. Es wird sehr grossen Wert auf korrekte Darstellung, Umformung und Manipulation von Termen, Gleichungen und Resultaten gelegt. Hier wird ein Grundpfeiler des Ingenieurhandwerks geübt und verankert.
Zusätzlich werden die Grundphänomene der “Elektrizität“ eingeführt (Ladung, Strom, Aufbau der Materie, Ladungsträger, usw.)

2. Grundbegriffe und Grundgesetze (Gleichstrom)

Zusammen mit dem Feldbegriff und der „Arbeit im Feld“ werden die elektrische Spannung und das Potential definiert. Beim einfachen Gleichstromkreis werden Grundbegriffe und Grundgesetze definiert und alle notwendigen Konventionen festgelegt (Zählpfeile, Ohmsches Gesetz, Kirchhoffsche Gesetze, usw.). Ersatzschaltungen von linearen Netzwerken (1-Tore) nehmen einen wichtigen Teil ein und stellen häufig schon eine grosse Schwierigkeit für die Studierenden dar (Modellbildung und Abstraktion). Systematische Verfahren zur Behandlung von Gleichstromnetzwerken sind der Kern dieses Kapitels.

3. Einfache RLC-Netzwerke im Zeitbereich

Für beliebige Zeitabhängigkeit werden die Grundgesetze für Widerstand, Spule und Kondensator eingeführt. Für die periodische Zeitabhängigkeit werden die verschiedenen Mittelwerte behandelt. Besonderen Wert wird auf ein anschauliches Verständnis der Definition des Effektivwertes gelegt. Da die Differential- und Integralrechnung an dieser Stelle noch nicht verfügbar ist, muss in diesem Kapitel didaktisch äusserst sorgfältig und mit viel Anschaulichkeit gearbeitet werden. Ein- und Ausschaltvorgänge von RC- und RL-Netzwerken bilden den Abschluss des Kapitels (1 Speicherelement). Wiederum stehen Anschaulichkeit und graphische Verläufe von Strom und Spannung im Vordergrund. Die zugehörige mathematischen Abhandlungen (DGL’s) sind auf ein Minimum beschränkt.

4. Harmonische Zeitabhängigkeit, Grundgesetze bei „Sinusstrom“

Für den wichtigsten Spezialfall der harmonischen Zeitabhängigkeit werden die Grundgesetze für Widerstand, Spule und Kondensator ausführlich diskutiert und veranschaulicht (Form bleibt erhalten, aber Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung). Der Begriff der Momentanleistung wird definiert und ausführlich untersucht (Extremalwerte, Mittelwert, trigonometrische Zusammenhänge, usw.).