So wird der Semesterstart zum Kinderspiel!Das Studium der Elektrotechnik hält so manche Herausforderung bereit, und zwar von Beginn an. Bereiten Sie sich gezielt vor: Spüren Sie Wissenslücken aus dem »Schulstoff« auf und schließen sie auch gleich.Uwe Post klärt wichtige Grundkonzepte anschaulich und verständlich. Nutzen Sie Simulationssoftware, um Schaltungen ohne spezielle Hardware direkt am Computer zu testen.Mit Selbsttests und Erklärungen zu den unverzichtbaren mathematischen Grundlagen, allen wichtigen physikalischen Themen rund um Spannung, Strom, Induktion und Co. bis zu praktischen Projekten mit Mikrocontrollern.Übungen und Lösungen machen das Buch ideal fürs Selbststudium. So gehen Sie gut vorbereitet an den Start! Aus dem Inhalt: Mathematische Grundlagen Spannung, Strom und Widerstand Magnetfelder und Induktion Gleich- und Wechselrichter Wie Motoren und Generatoren funktionieren Digitale Schaltkreise und Logikbausteine Praktische Projekte mit Mikrocontrollern
Mit vielen Beispielen, Aufgaben und ausführlichen Lösungen
Inhalt
1. Einführung ... 12 2. Zahlen, bitte: Ein paar Mathe-Grundlagen ... 18 2.1 ... Rechengesetze ... 19 2.2 ... Einheiten und Vorsilben ... 21 2.3 ... Gleichungen ... 23 2.4 ... Funktionsgraphen in kartesischen Koordinaten ... 27 2.5 ... Differenzialrechnung ... 31 2.6 ... Integralrechnung ... 36 2.7 ... Koordinatensysteme und Vektoren ... 41 2.8 ... Trigonometrie und komplexe Zahlen ... 47 2.9 ... Entspannungsübungen ... 54 2.10 ... Lösungen ... 55 3. Voll geladen: Von Coulomb zum Kondensator ... 60 3.1 ... Ladungen und Coulomb-Kraft ... 61 3.2 ... Potenzial und elektrostatisches Feld ... 66 3.3 ... Plattenkondensator und Kapazität ... 72 3.4 ... Entspannungsübungen ... 77 3.5 ... Lösungen ... 78 4. Das Kribbeln beginnt: Von Spannung und Strom ... 82 4.1 ... Spannung verursacht Strom ... 83 4.2 ... Widerstand und ohmsches Gesetz ... 86 4.3 ... Kirchhoffsche Regeln und Spannungsteiler ... 91 4.4 ... Halbleiter ... 95 4.5 ... Optoelektronik ... 103 4.6 ... Messgeräte ... 107 4.7 ... Entspannungsübungen ... 111 4.8 ... Lösungen ... 113 5. Echt anziehend: Magnetfeld und Lorentzkraft ... 116 5.1 ... Physikalische Grundlagen ... 117 5.2 ... Lorentzkraft ... 122 5.3 ... Maxwell-Gleichungen ... 128 5.4 ... Entspannungsübungen ... 130 5.5 ... Lösungen ... 131 6. Aufgerollt: Spule und Induktion ... 134 6.1 ... Induktion und lenzsche Regel ... 135 6.2 ... Induzierte Wirbelströme ... 138 6.3 ... Transformator ... 140 6.4 ... Selbstinduktion ... 143 6.5 ... Dämpfung durch Induktivität ... 145 6.6 ... Spulen in Schaltungen ... 146 6.7 ... Entspannungsübungen ... 148 6.8 ... Lösungen ... 149 7. Messen -- Steuern -- Regeln ... 152 7.1 ... Wer misst, misst Mist ... 153 7.2 ... Multimeter ... 159 7.3 ... Oszilloskop ... 162 7.4 ... Biosensoren ... 167 7.5 ... Steuer- und Regelkreise ... 168 7.6 ... Entspannungsübungen ... 171 7.7 ... Lösungen ... 172 8. Harmonisch: Schwingkreis und Resonanz ... 176 8.1 ... Hin und her im Schwingkreis ... 177 8.2 ... Praktische Anwendungen für Schwingkreise ... 183 8.3 ... Radio Ga Ga ... 186 8.4 ... Entspannungsübungen ... 189 8.5 ... Lösungen ... 190 9. Aus der Steckdose: Hoch- und Wechselspannung ... 192 9.1 ... Wechselstrom ... 193 9.2 ... Drehstrom ... 198 9.3 ... Netzbrummen und andere Störungen ... 199 9.4 ... AC/DC ... 201 9.5 ... DC/AC ... 203 9.6 ... Entspannungsübungen ... 205 9.7 ... Lösungen ... 205 10. In Bewegung: Motoren und Generatoren ... 208 10.1 ... Motor ist nicht gleich Motor ... 209 10.2 ... Drehstrommotoren ... 220 10.3 ... Generatorprinzip ... 223 10.4 ... Entspannungsübungen ... 229 10.5 ... Lösungen ... 229 11. An oder aus: Digitale Schaltkreise ... 230 11.1 ... Boolesche Logik ... 231 11.2 ... Logikbausteine ... 234 11.3 ... Schaltungen mit Gattern & Co. ... 238 11.4 ... Entspannungsübungen ... 251 11.5 ... Lösungen ... 251 12. Vom NAND zum Prozessor ... 256 12.1 ... Aufbau eines Mikroprozessors ... 257 12.2 ... Klein, aber oho: Raspberry Pi ... 268 12.3 ... Hallo, ist da jemand? ... 276 12.4 ... Entspannungsübungen ... 286 12.5 ... Lösungen ... 286 13. Klein, billig, überall drin: Mikrocontroller ... 290 13.1 ... Über Mikrocontroller ... 291 13.2 ... C mit dem Arduino ... 301 13.3 ... Entspannungsübungen ... 319 13.4 ... Lösungen ... 319 14. Smart Home: Ein Profi-Projekt ... 324 14.1 ... Anforderungen und Planung ... 325 14.2 ... Schrittweise Entwicklung ... 334 Index ... 341
Mit vielen Beispielen, Aufgaben und ausführlichen Lösungen
Inhalt
1. Einführung ... 12 2. Zahlen, bitte: Ein paar Mathe-Grundlagen ... 18 2.1 ... Rechengesetze ... 19 2.2 ... Einheiten und Vorsilben ... 21 2.3 ... Gleichungen ... 23 2.4 ... Funktionsgraphen in kartesischen Koordinaten ... 27 2.5 ... Differenzialrechnung ... 31 2.6 ... Integralrechnung ... 36 2.7 ... Koordinatensysteme und Vektoren ... 41 2.8 ... Trigonometrie und komplexe Zahlen ... 47 2.9 ... Entspannungsübungen ... 54 2.10 ... Lösungen ... 55 3. Voll geladen: Von Coulomb zum Kondensator ... 60 3.1 ... Ladungen und Coulomb-Kraft ... 61 3.2 ... Potenzial und elektrostatisches Feld ... 66 3.3 ... Plattenkondensator und Kapazität ... 72 3.4 ... Entspannungsübungen ... 77 3.5 ... Lösungen ... 78 4. Das Kribbeln beginnt: Von Spannung und Strom ... 82 4.1 ... Spannung verursacht Strom ... 83 4.2 ... Widerstand und ohmsches Gesetz ... 86 4.3 ... Kirchhoffsche Regeln und Spannungsteiler ... 91 4.4 ... Halbleiter ... 95 4.5 ... Optoelektronik ... 103 4.6 ... Messgeräte ... 107 4.7 ... Entspannungsübungen ... 111 4.8 ... Lösungen ... 113 5. Echt anziehend: Magnetfeld und Lorentzkraft ... 116 5.1 ... Physikalische Grundlagen ... 117 5.2 ... Lorentzkraft ... 122 5.3 ... Maxwell-Gleichungen ... 128 5.4 ... Entspannungsübungen ... 130 5.5 ... Lösungen ... 131 6. Aufgerollt: Spule und Induktion ... 134 6.1 ... Induktion und lenzsche Regel ... 135 6.2 ... Induzierte Wirbelströme ... 138 6.3 ... Transformator ... 140 6.4 ... Selbstinduktion ... 143 6.5 ... Dämpfung durch Induktivität ... 145 6.6 ... Spulen in Schaltungen ... 146 6.7 ... Entspannungsübungen ... 148 6.8 ... Lösungen ... 149 7. Messen -- Steuern -- Regeln ... 152 7.1 ... Wer misst, misst Mist ... 153 7.2 ... Multimeter ... 159 7.3 ... Oszilloskop ... 162 7.4 ... Biosensoren ... 167 7.5 ... Steuer- und Regelkreise ... 168 7.6 ... Entspannungsübungen ... 171 7.7 ... Lösungen ... 172 8. Harmonisch: Schwingkreis und Resonanz ... 176 8.1 ... Hin und her im Schwingkreis ... 177 8.2 ... Praktische Anwendungen für Schwingkreise ... 183 8.3 ... Radio Ga Ga ... 186 8.4 ... Entspannungsübungen ... 189 8.5 ... Lösungen ... 190 9. Aus der Steckdose: Hoch- und Wechselspannung ... 192 9.1 ... Wechselstrom ... 193 9.2 ... Drehstrom ... 198 9.3 ... Netzbrummen und andere Störungen ... 199 9.4 ... AC/DC ... 201 9.5 ... DC/AC ... 203 9.6 ... Entspannungsübungen ... 205 9.7 ... Lösungen ... 205 10. In Bewegung: Motoren und Generatoren ... 208 10.1 ... Motor ist nicht gleich Motor ... 209 10.2 ... Drehstrommotoren ... 220 10.3 ... Generatorprinzip ... 223 10.4 ... Entspannungsübungen ... 229 10.5 ... Lösungen ... 229 11. An oder aus: Digitale Schaltkreise ... 230 11.1 ... Boolesche Logik ... 231 11.2 ... Logikbausteine ... 234 11.3 ... Schaltungen mit Gattern & Co. ... 238 11.4 ... Entspannungsübungen ... 251 11.5 ... Lösungen ... 251 12. Vom NAND zum Prozessor ... 256 12.1 ... Aufbau eines Mikroprozessors ... 257 12.2 ... Klein, aber oho: Raspberry Pi ... 268 12.3 ... Hallo, ist da jemand? ... 276 12.4 ... Entspannungsübungen ... 286 12.5 ... Lösungen ... 286 13. Klein, billig, überall drin: Mikrocontroller ... 290 13.1 ... Über Mikrocontroller ... 291 13.2 ... C mit dem Arduino ... 301 13.3 ... Entspannungsübungen ... 319 13.4 ... Lösungen ... 319 14. Smart Home: Ein Profi-Projekt ... 324 14.1 ... Anforderungen und Planung ... 325 14.2 ... Schrittweise Entwicklung ... 334 Index ... 341
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