So gelingt der erfolgreiche SemesterstartDas Studium der Elektrotechnik hält so manche Herausforderung bereit, und zwar von Beginn an. Bereiten Sie sich gezielt vor: Mit diesem Buch 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 Übungen und Lösungen, ideal zum Selbststudium. So gehen Sie gut vorbereitet an den Start!Grundlagen verstehen, technisches Verständnis schärfen und lösungsorientiertes Denken trainierenMathematische Begriffe, physikalische Grundlagen, Halbleitertechnik, Generatoren, Schaltungen, Mikrocontroller u. v. m.Mit vielen Beispielen, Aufgaben und ausführlichen LösungenAus dem Inhalt:Mathematische GrundlagenSpannung, Strom und WiderstandMagnetfelder und InduktionGleich- und WechselrichterWie Motoren und Generatoren funktionierenDigitale Schaltkreise und LogikbausteinePraktische Projekte mit Mikrocontrollern
Mit vielen Beispielen, Aufgaben und ausführlichen Lösungen
Autorentext
Uwe Post hat ein Diplom in Physik und Astronomie und entwickelt Smartphone-Apps und -Spiele. Er schreibt Fachartikel in Computerzeitschriften, allerdings deutlich mehr Science-Fiction-Geschichten. Sein Roman »Walpar Tonnraffir und der Zeigefinger Gottes« gewann 2011 den Kurd-Laßwitz-Preis und den Deutschen Science-Fiction-Preis. Wenn er nicht gerade neue Android- und Computerspiele oder Bücher schreibt, ist er anderweitig hyperaktiv.
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
Autorentext
Uwe Post hat ein Diplom in Physik und Astronomie und entwickelt Smartphone-Apps und -Spiele. Er schreibt Fachartikel in Computerzeitschriften, allerdings deutlich mehr Science-Fiction-Geschichten. Sein Roman »Walpar Tonnraffir und der Zeigefinger Gottes« gewann 2011 den Kurd-Laßwitz-Preis und den Deutschen Science-Fiction-Preis. Wenn er nicht gerade neue Android- und Computerspiele oder Bücher schreibt, ist er anderweitig hyperaktiv.
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
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