Vorlesung "Physikalische und Elektronische Grundlagen der Informatik" für Studenten des Studienganges Informatik

Zeitraum:       Wintersemester 2017/18

Ort:               HTWK Leipzig (FH)
                     Neues Laborgebäude Gustav-Freytag-Strasse
                     Postfach  301166
                     04251 Leipzig

                     Tel.: (0341) 3076 3340

Literatur: Da der Lehrinhalt stark auf die Anforderungen Ihrer Studienrichtung zugeschnitten ist, sind die einschlägigen Lehrbücher für Physik und Elektronik nur bedingt(!) zum Selbststudium geeignet. Die in der Modulbeschreibung zusammengestellten Titel sollen als Richtlinie dienen. Speziell für diese Lehrveranstaltung zusammengestelltes Material zur Nacharbeit und Übung kann als Skripte von der Fachschaft kostengünstig bezogen werden. Einzelne Lehrbriefe hiervon sind den entsprechenden Kapiteln zugeordnet.
Sehr empfohlen wird die Teilnahme am Tutorium für die Physik-Grundlagenausbildung.
Ein virtueller Elektronik-Tutor hält auch viele Antworten auf Ihre Fragen bereit. Das elektronik-kompendium ist auch sehr inhaltsreich.

Voraussetzungen: Grundlagen der Differential- und Integralrechnung sowie der Physik im Rahmen des Abiturstoffes;

Einige der abrufbaren Dateien werden im PDF-Format angeboten. Der hierzu notwendige Betrachter "Adobe Acrobat Reader" kann kostenlos aus dem Netz geladen werden. Die Dateien sind in diesem Format wesentlich kleiner und plattformunabhängig.

Klausur: Prüfungstermine werden in jedem Jahr zweimal angeboten, während der Prüfungsperiode gegen Abschluss des Wintersemesters und im Verlauf des Sommersemesters. Es stehen 120 Minuten zur Verfügung. Als Hilfsmittel können Sie den Taschenrechner benutzen sowie eine nach eigenem Ermessen zusammengestellte handschriftliche Formelsammlung im Umfange einer A4-Doppelseite. Es sind hierbei ausschließlich formale Zusammenhänge zulässig, keine Skizzen, Übersichten, Schemata, Lösungsansätze,...
Die Aufgaben der Prüfung 2009 können als Orientierungshilfe für die individuelle Prüfungsvorbereitung eingesehen werden.
 

Stoffverteilungsplan

 

Woche, Beginn

Lehrinhalte

Selbststudium

Experimente

Praxisbezug/Videos

41 , 09. 10.

   Wiederholung
   -  Vektorrechnung,
   -  Infinitesimalrechnung

  1. Elektrische Ladung
  2. Elektrostatisches Feld

Mathematische Ergänzungen


Elektrostatik 


Übungsaufgaben 1

Studenten!

2544 Pong!
2111 Ladungstrennung 
2121 Coulombkraft
2114 Van de Graaff-Generator

Elektrostatischer Rauchfilter

Elektrostatische Abschirmung
Handling von HL-Bauelementen
Elektrostatisches Voltmeter
Luftstrahlen
E-Feld-Frisur

42 , 16. 10.


3. Elektrostatisches Potential, Spannung
4. Elektrische Flußdichte
5. Der Kondensator



Übungsaufgaben 2

2161 Polarisation 
2151 Plattenkondensator
2152 Kondensatormodelle

Kondensator-Energie1
Kondensator-Energie2
Franklin-Motor
Elektrischer Verschiebungsstrom

43 , 23.10.

1. E-Feld im Leiter
2. Das Ohmsche Gesetz

Gleichstromkreis 1

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Übungsaufgaben 3

2211 Ampèredefinition 
2241 spezif. Widerstand 
2242 R(T) für Metall, Heißleiter

Strom, Widerstand,
Thermosensoren
Widerstand
kalter Kupfer

Georg Simon Ohm
Resistors

André-Marie Ampère



44 , 30. 10.

3.Kirchhoffsche Gesetze
4. Spannungsquellen
5. Innenwiderstand
6. Arbeit und Leistung bei Gleichströmen

Gleichstromkreis 2 

Mathematische Hilfsmittel



Übungsaufgaben 4


2251 Spannungsteiler

2252 Innenwiderstand 

2243 Wheatstone-Brücke

Batterien und Akkus, Innenwiderstand, Leistungsanpassung, Brückenschaltung,
Berechnung von Netzwerken
Zitronenbatterie
Brennstoffzelle
Potentiometer
LiPo-Explosion

    45 , 06. 11.


1. Statisches Magnetfeld
2. Feld eines stromdurchflossenen Leiters
3. Lorentz-Kraft 

Magnetfeld


Übungsaufgaben 5

2711 Luftspule 
2713 Feldapparat 
2731 Hallsonde
2744 Ablenkmagnet
2743 Rollbügel

magnet. Störfeld
magnetische Sensorik,
Elektromagnet, Permanentmagnet,

hüpfender Draht
Feldlinien
Synchrotron
Riesenmagnet

46 , 13. 11.

4. Induktionsgesetz
5. Selbstinduktion



Induktion, Wechselstrom


Übungsaufgaben 6

2815 Fallmagnet 
2821 Ringversuch 
2823 Wirbelstromrinne 

Lorentzkraft
Elektromotor,
Antenne
Generator

Induktorradio
Antennen
Hochspannungsschalter
Elektromotor DIY
Elektrosmog

47 , 20.11.
Seminar findet
am Dienstag statt!!

6. Energie des Magnetfeldes
7. Magnetfeld in Materie 
8. Magnetspeicher
9. Wechselstrom

zeitabhängige Ströme und Spannungen


Mathematische Hilfsmittel


Übungsaufgaben 7

2714 Weißsche Bezirke
2751 Hysterese 
2752 Curie-Temperatur
2754 Ferritkernspeicher
2813/14 Trafomodelle

Wirbelstrombremse,
Selbstinduktion-Zündspule
Erdschleifen(Entstörung)
Weich- und Hartmagnete
Ferritkernspeicher, Festplatte, Videoband
Trafo-Anwendungen
glühendes Eis
Meißner-Ochsenfeld-Effekt

48 , 27.11.

1. Festkörperstruktur
2. Welle-Teilchen-Dualismus   
3. äußerer lichtelektr. Effekt

Ladungsträger im Festkörper

 Übungsaufgaben 8

Berechnung des Volumens eines Torus

6375 Flüssigkristallzelle
7571 Planck-Wirkungsquant
6351 Spaltbeugung
2745 Elektronenbeugung

Phasenübergang isotrop-nematisch
LC-Display,
LC-Thermosensoren
Physik

49 , 04. 12.


5. Bändermodell
6. Elektronen und Löcher
7. pn-Übergang

Bändermodell
Halbleiter


Übungsaufgaben 9

2521 Ge-Bandabstand 
2531 IR-Transmission 
2732 Thermomagnet
2511 Diodenkennlinie 

Halbleiter: elektronische Eigensch.
Infrarotfenster, Thermosensor,
Seebeck-Effekt (Thermospannung)
Peltier-Kühlelemente

50 , 11.12.

1. Herstellungstechnologien 
2. Gleichrichterdiode
3. Z-Diode 
4. Solarzelle

Halbleiterbauelemente
Dioden



Übungsaufgaben 10

2512 Zweiweggleichrichtung
2514 KLSolarzelle, Ph.-diode 
2518 Zenerdiode

Was ist eine Brogolie?

Gleichrichtung, Glättung, Spannungsstabilisierung, Spannungsverdopplung, Kaskadenschaltung, HF-Gleichrichtung, Diodenlogik

Selen-Gleichrichter
Hg-Gleichrichter


53, 01. 01.

5. LED 
6. Laserdiode, 
7. Diode als Schalter
8. Diodenlogik
9. Optoelektronik



Übungsaufgaben 11

2517 Diode - Schaltverhalten
2541 Diodenlogik
6151 Lichtleitermodell

Photodiode, LED, Laserdiode, Laserprinzip, Solarzelle (Wirkungsgrad) Lichtleiter (Ein- und Mehrmodenfasern)

54, 08. 01.

1. Aufbau und Funktionsweise
2. Betriebsarten
3. Grundschaltungen

Bipolartransistoren

Übungsaufgaben 12


2513 Transistorkennlinie
Kennlinienfeld

Transistor

55, 15. 01.

4. Der Transistor als    Kleinsignalverstärker 
5. Schalttransistor
6. Transistorlogik


Übungsaufgaben 13

2516 Transistorverstärker
???? Transistorlogik
2542 astabiler Multivibrator
2543 Monoflop

Grundschaltungen, A- und B-Verstärker, Schalttransisor, Mit- und Gegenkopplung,
TT-, TD-Logik

56, 22. 01.

1. Aufbau und Funktionsweise
2. Anwendung als Schalter
3. CMOS-Logik

Feldeffekttransistoren

Übungsaufgaben 14

2519 Kennlinie SFET
2515 Berührungssensor

MOSFET als Analogverstärker
MOSFET-Schalter
CMOS-Logik


06. 02. 2018
08:00 Uhr
LNW 006
LNW 310


Prüfung Physik

 

 

 



Prüfungsschwerpunkte