Aufbaumodul I Grundgebiete der Elektrotechnik B
| Credits | Workload | Kontaktzeit | Selbststudium | Dauer | Semester-Zeitraum | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 12 CP | 360 h | 9 SWS (135 h) | 225 h | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
Teilnahmevoraussetzungen
Das Praktikum ist gemäß § 6 anwesenheitspflichtig.
Lehrveranstaltungen
| Veranstaltung/ Lehrform | CP | SWS | Semester | Häufigkeit | |
|---|---|---|---|---|---|
| Vorlesung und Übung Grundgebiete der Elektrotechnik 3 | 9 CP | 6 SWS | 3. Sem. | WS, jährlich | |
| Praktikum Elektrotechnik 1 oder Praktikum Informationstechnik 1 | 3 CP | 3 SWS | 4. Sem. | SoSe, jährlich | |
Prüfungsleistung
Grundgebiete der Elektrotechnik 3
Klausur (90 Minuten); Anrechnung einer Übungsklausur (Midterm-Klausur) gemäß §5 Abs. 2 der ÜPO.
Praktika
Teilnahmenachweis basiert auf
- Anwesenheit und Mitarbeit im Team während der gesamten Projektdurchführung;
- Abgabe einer vollständigen Dokumentation und Interpretation der Ergebnisse
- Beteiligung an der Abschlusspräsentation.
Note
Die Modulnote ist die Note der Klausur Grundgebiete der Elektrotechnik III.
Bonuspunkteregelung Übungsklausur:
Eine Anrechnung der in der korrigierten Übungsklausur erbrachten Leistung kann bei der Ermittlung der Klausurnote mit einem Einfluss von bis zu 20% erfolgen. Auch ohne Bonuspunkte können in der regulären Klausur 100% der Punkte erreicht werden. Die Notenverteilung wird ausschließlich anhand der Ergebnisse aus der regulären Klausur festgelegt. Hat ein Studierender auf Basis dieser Notenverteilung die Klausur mit mindestens 4,0 bestanden, so werden ihm seine in der Übungsklausur erreichten Bonuspunkte angerechnet. Aus der Summe der Klausur- und Bonuspunkte ergibt sich nach der zuvor festgelegten Notenverteilung die Endnote. Jeder Studierende ha tauch ohne Teilnahme an der Übungsklausur die Möglichkeit, die Prüfung mit einer 1,0 abzuschließen. Eine Anrechnung des Ergebnisses auf die Gesamtnote ist nur möglich, wenn Übungsklausur und Prüfungsklausur im selben Semester stattfinden, außerdem darf es sich nur um den ersten Versuch der Prüfungsklausur handeln.
Lernergebnisse / Kompetenzen
Grundgebiete der Elektrotechnik 3
Nach erfolgreicher Teilnahme an dem Modul sind die Studierenden mit den Grundlagen der Maxwellschen Gleichungen vertraut. Sie kennen die ingenieurmäßige Motivation und DIN-gerechte Definition der drei grundlegenden Feldtypen sowie der zugehörigen Feldgrößen und Begrifflichkeiten und sind mit der Herleitung der elementaren physikalischen Gesetzmäßigkeiten vertraut.
Die Studierenden kennen Problemlösungstechniken zur Anwendung dieser Gesetzmäßigkeiten und können Feldkonfigurationen für einfache statische und quasistatische Problemstellungen anschaulich qualitativ herleiten und formal quantitativ berechnen.
Praktikum Elektrotechnik 1
Nach erfolgreicher Teilnahme an den Modulveranstaltungen sind die Studierenden in der Lage,
- reale Strom- und Spannungsquellen zu verwenden (u.a. Batterien und Solarzellen) und deren Innenwiderstände rechnerisch und grafisch zu ermitteln,
- die Möglichkeiten eines verstellbaren Spannungsteilers zu verstehen und in der Praxis zu nutzen,
- die Entwicklungssoftware PSpice zu verstehen und anzuwenden, um
- die Komplexität von Netzwerken zu reduzieren (unter Zuhilfenahme von vorgegebenen Regeln, z.B. Stern-Dreieck-Transformation) und
- die Auswirkungen verschiedener Randbedingungen bei den Simulationen zu untersuchen,
- einen Messrechner zu verwenden, um die zuvor genannten Simulationsergebnisse bei der Netzwerkreduktion vergleichen zu können,
- Halbleiterbauelemente (Diode und Transistor) zu nutzen (u.a. zum Aufbau einer Gleichrichterschaltung) und den Umgang mit einem Oszilloskop zu verstehen,
- das reale Verhalten von Operationsverstärkern zu untersuchen (u.a. zur Analyse des tatsächlichen Verstärkungsfaktors),
- das Verhalten von kommerziellen Dehnungsmessstreifen zu untersuchen und die Anwendung der Wheatstoneschen Brückenschaltung zu vertiefen,
- komplexe technische Sachverhalte strukturiert und verständlich in Versuchsprotokollen zu dokumentieren,
- die Aufgabenstellungen der einzelnen Versuche im Team zu diskutieren, einen Lösungsweg zu entwickeln, eine Aufgabenteilung vorzunehmen und die Aufgaben lösungsorientiert unter Beachtung enger zeitlicher Vorgaben umzusetzen.
Praktikum Informatik 1
Das Praktikum betrifft die 'Programmierung im Kleinen'. Es vermittelt Kenntnissen und Fertigkeiten mit dem Ziel, den Weg von der Beschreibung und Spezifikation einer Funktion geringer Komplexität bis zur Ausführung eines Programms nebst Bewertung der Lösung vollständig inhaltlich auszufüllen und Dritten gegenüber begründen zu können. Es wird die arbeitsteilige Erarbeitung der Fragestellungen in befristeter Zeit in kleinen Arbeitsgruppen (max. 5 Teilnehmer) und die schriftliche Darstellung und Präsentation der Ergebnisse geübt. Es werden die Fähigkeiten zur Teamarbeit gefördert sowie Projektkompetenz und praxisnahes Lösen von Problemen aus der Ingenieurspraxis. Nach erfolgreichem Abschluss des Praktikums sind die Studierenden in der Lage,
- zu erklären, welche Schritte unter Bezugnahme auf ein Vorgehensmodell erforderlich sind, um von einer Funktionsspezifikation zu einem ausführbaren Programm zu gelangen,
- die Bestandteile einer Entwicklungsumgebung und deren Bedeutung für eine Programmentwicklung zu erklären und zu bedienen,
- eine Anforderungsspezifikation zur Realisierung einer Funktion oder von Verhalten zu erstellen,
- Programme zu dokumentieren und dabei die Rolle eines Metamodells zu erklären,
- häufig verwendete Grundelemente der Programmiersprache C/C++ ohne Verwendung weiterer Unterlagen zu benutzen,
- Sprachelemente zur Schleifenbildung zur Reduktion der Ausführungskomplexität optimal einzusetzen,
- Sprachelemente zur Ablaufkontrolle zur Reduktion der Ausführungskomplexität optimal einzusetzen,
- Programmtests zu spezifizieren, zu realisieren und zu bewerten,
- zu erklären, was Programmverifikation, Programmvalidierung und Programmevaluierung bedeuten und welche Handlungen damit in der Programmentwicklung verbunden sind.
Inhalte
Zur der Vorlesung werden zudem freiwillige Kleingruppenübungen angeboten und eine Midterm-Klausur.
Grundgebiete der Elektrotechnik 3
Die elektrische Ladung; Das elektrostatische Feld: Coulomb-Kraft, Feldkonzept, elektrische Feldstärke, elektrische Materialeffekte in Isolatoren, elektrische Flussdichte, elektrischer Fluss, das Gaußsche Gesetz der Elektrostatik, Arbeit im elektrostatischen Feld, das Grundgesetz der Elektrostatik, elektrische Spannung, elektrostatisches Potential, Poisson-Gleichung, Laplace-Gleichung, Beispiele zur Berechnung elektrostatischer Felder, Kapazität, Verschiebungsstrom, kapazitive Energiespeicherung, elektrische Energiedichte, elektrostatische Kräfte; Das stationäre elektrische Strömungsfeld: elektrische Materialeffekte in Leitern, Driftstrom, elektrische Stromstärke, elektrische Stromdichte, das Ohmsche Gesetz, elektrischer Widerstand, Leitwert, Ladungserhaltung, Energieumsatz im elektrostatischen Strömungsfeld, Leistungsbilanz im elektrostatischen Strömungsfeld; Das magnetostatische Feld: Lorentzkraft, magnetisches Feld, magnetische Feldstärke, Arbeit im magnetostatischen Feld, Durchflutungsgesetze, magnetische Materialeffekte, magnetische Flussdichte, magnetischer Fluss, magnetisches Vektorpotential, das Biot-Savart- Gesetz, magnetische Spannung, magnetischer Widerstand, magnetischer Kreis, Induktionseffekte: das Induktionsgesetz, Lenz'sche Regel, Induktivität, Induktionskoeffizienten, induktive Energiespeicherung, magnetische Energiedichte, Kräfte im magnetischen Feld, Anwendungen in elektromechanischen Wandlern; Die Maxwellschen Gleichungen: Zusammenstellung der Maxwellschen Gleichungen, einfache Anwendungsbeispiele: Felder an Grenzflächen, Dipole, Ausblick: stationäre, quasistationäre, nichtstationäre Felder.
Praktikum Elektrotechnik 1
Aufbau einfacher Schaltungen aus linearen Bauelementen, Dioden und Transistoren
Einführung in die Schaltungssimulation (PSpice, lineare Netzwerke, nichtlineare Bauelemente) Schaltungsanalyse und Messungen mit Oszilloskop, Multimeter, Messrechner: NuDAM-System, Agilent VEE Pro
Fehlerrechnung: Messvorgang und Messfehler, Vergleich mit Simulation und Fehlerkorrektur; Umgang mit Messwandlern, Messung nichtelektrischer Größen
Praktikum Informatik 1
Definition einer semesterübergreifenden Programmieraufgabe und deren systematische Erarbeitung in Einzelmodulen, Diskussion alternativer und generischer Lösungen z.B. zur Lösung eines mathematischen Anwendungsproblems (Lineare Algebra, Vektoren, Matrizen, Sortierverfahren, Operationen auf Bitebene) oder einer Steuerungsaufgabe.
- Eclipse-Umgebung - Einrichtung und Benutzung;
- vom logischen Verarbeitungsmodell zum ausführbaren Programmmodul (Datenstrukturen und Operationen, Ablaufstrukturen, Ablaufkontrolle eines Programmoduls);
- Testen und Debuggen, Profiling, Codeoptimierung;
- von der Verhaltensspezifikation zum ausführbaren Programm (komplexe und dynamische Datenstrukturen, Wiederholungen, Zeiger, Referenzen);
- Programmmodule und Programme wiederverwendbar machen (Abstrakte Datentypen, Klassen, Namensraum, Initialisierung und Auflösung; Schnittstellen, Spezifikation, Implementierung, Bibliotheken, Regeln);
- Systemprogrammierung, Systemschnittstellen, Adapter (Socket Programmierung).
Modulzuordnung
Bachelor of Science: Fach Grundlagen der Elektrotechnik
Disclaimer
Bitte beachten Sie, dass im Zweifel (z.B. sich widersprechende Angaben auf der Website und dem Modulhandbuch) für Ihr Studium immer die Angaben in der aktuellen Bachelorprüfungsordnung mit den entsprechenden Anhängen verbindlich sind. Wenden Sie sich bitte an die Fachstudienberatung, wenn Ihnen Unstimmigkeiten auffallen.
