Theoretische Grundlagen der Elektrotechnik 1

Herausgegeben von Priv.-Doz. Dr.-Ing. habil. Roland Süße, Technische universität Ilmenau, Institut für Informationstechnik, Fachgebiet Theoretische Elektrotechnik Die Autoren: Dr.-Ing. Peter Burger, Technische Universität Ilmenau Dr.-Ing. habil. Ute Diemar, Steinbeiß GmbH, Ilmenau Univ.-Prof. Dr. rer. nat. habil. Bernd Marx, Technische Universität Ilmenau Dr.-Ing. Tom Ströhla, Technische Universität Ilmenau Priv.-Doz. Dr.-Ing. habil Roland Süße, Technische Universität Ilmenau

1 Einleitung und Zielstellung.- 2 Begriffe, Wissenschaft und Prinzipien.- 2.1 Definition des Begriffes Wissenschaft.- 2.2 Beobachtung, Problem und Hypothese.- 2.3 Theorem, Methode, Theorie und Gesetz.- 2.4 Analyse, Synthese und Prinzip.- 3 Berechnung linearer elektrischer Netzwerke.- 3.1 Elektrische Netzwerke und ihre Grundgesetze.- 3.2 Methoden zur Berechnung linearer Gleichstromnetzwerke.- 3.3 Berechnung von linearen Netzwerken mit zeitabhängigen Strömen.- 4 Netzwerke, Topologie, Zweitore und Filter.- 4.1 Zur Topologie elektrischer Netzwerke.- 4.2 Gleichungssysteme zur Analyse linearer Netzwerke.- 4.3 Netzwerktheoreme.- 4.4 Zweitore.- 4.5 Grundlagen elektrischer Filter.- 5 Nichtlineare Netzwerke und ihre Berechnung.- 5.1 Beschreibung nichtlinearer Netzwerke.- 5.2 Normierung von Kennlinien, Kennlinienfunktionen und Netzwerksgleichungen.- 5.3 Methoden zur Approximation nichtlinearer Bauelementekennlinien.- 5.4 Approximation von Bauelementekennlinien mit Mathematica.- 5.5 Approximation von hysteresebehafteten Bauelementekennlinien.- 5.6 Klassische Berechnungsmethoden.- 5.7 Symbolische Analyseverfahren.- 6 Mathematik - Ausgewählte Gebiete.- 6.1 Variationsrechnung.- 6.2 Vektoren und Tensoren.- 6.3 Grundbegriffe der Funktionalanalysis.- 7 Untersuchung nichtlinearer Netzwerke.- 7.1 Die Duffinggleichung.- 7.2 Bifurkationen in skalaren Differenzialgleichungen.- 7.3 Folgerungen für die Synthese.- 8 Lagrange- und Hamilton-Formalismus.- 8.1 Hamiltonsches Prinzip und Legendre-Transformation.- 8.2 Hamilton-Funktion und kanonische Gleichungen.- 8.3 Dissipations- und erweiterte Hamilton-Funktion.- 8.4 Legendre-Transformation, Verluste und dissipative Impulse.- 9 {L, D}-Modelle von Bauelementen erster und höherer Ordnung.- 9.1 Aufstellung von {L, D}-Modellen.- 9.2 Elementehöherer ganzzahliger Ordnung.- 9.3 {L, D}-Modelle für Elemente höherer ganzzahliger Ordnung.- 9.4 Hamilton-Funktion für Systeme mit Elementen höherer Ordnung.- 9.5 Analyse, Analogien und Anwendungen.- 9.6 Elektrotechnische Anwendungen.- 9.7 Anpassung des Hamilton-Formalismus an den Tensorkalkül.- 10 Wandler und ihre Behandlung als Variationsaufgabe.- 10.1 Systematisierung der Wandler.- 10.2 Lineare Wandler.- 10.3 Nichtlineare Wandler.- 10.4 Transistoren.- 11 Synthese analoger Schaltungen.- 11.1 Syntheseproblem und die Syntheseetappen.- 11.2 Mathematische Synthese.- 11.3 Struktursynthese.- 11.4 Synthese nichtlinearer Schaltungen mit linearen Methoden.- 11.5 Die Äquivalenzetappe.- 12 Synthese von Schaltungen für vorgegebenes Bifurkationsverhalten.- 12.1 Entwurf von Schaltungen mit Bifurkationsverhalten.- 12.2 Gleichgewichtszustände und deren charakteristische Eigenschaften.- 12.3 Synthese durch die Formung der Differenzialgleichung.- 12.4 Einzugsbereiche, Einschaltzustand und Einschaltverhalten.- 12.5 Schaltungssynthese.- A.1 Modelle in verallgemeinerten Koordinaten.- A.2 Modelle in Ladungsformulierung.