Übung zur Vorlesung
Grundgebiete der Elektrotechnik 1
Univ.-Prof. Dr. rer. nat. Dirk Uwe Sauer
Ansprechpartner: Globalübungsleiter*innen
Willkommen zur Veranstaltung Grundgebiete Elektrotechnik 1 (GET1)!
Diese Aufgabensammlung wird in der Globalübung und den Übungsvideos genutzt. Die
Globalübung findet dienstags zwischen 10:30 und 12:00 Uhr statt. Die Lösungen zu den
vorgerechneten Aufgaben werden ebenfalls in den Lernraum (RWTHmoodle) gestellt. Die
Aufgaben sind so konzipiert, dass Sie unter Zuhilfenahme der Vorlesung und des Skripts
(und ggf. weiterer Literatur/Lehrbücher) selbst versuchen sollen, sie zu lösen, bevor Sie
sich die Übungsvideos anschauen. In der Übung wird dann eine Lösungsmöglichkeit vor-
gestellt.
Die Übung ist als Ergänzung zu Vorlesung gedacht - der Besuch der Übung allein reicht
nicht aus. Die Übungsaufgaben haben weder den Schwierigkeitsgrad noch den Umfang
einer Klausuraufgabe.
Zusätzlich zu dieser Übung werden daher Kleingruppenübungen (KGÜ) mit Aufgaben
angeboten, die in etwa das Niveau von Klausuraufgaben haben. In den KGÜ können Sie
den gelesenen Stoff unter Anleitung von älteren“ Studierenden anwenden. Bei Fragen zur
”
Vorlesung oder Übung können Sie die Sprechstunden nutzen, für die Sie sich per E-Mail
an anmelden können. Kurze Fragen können Sie auch direkt per
E-Mail stellen, wir werden uns um eine schnelle Beantwortung bemühen. Allgemein rele-
vante Fragen und Antworten werden wir ins FAQ auf RWTHmoodle übernehmen.
Wir wünschen viel Spaß und Erfolg mit unseren Veranstaltungen,
Dirk Uwe Sauer
Übung Grundgebiete der Elektrotechnik 1
WS 2023/2024 - Seite 1
,Übungen zu Kapitel 02 - Beschreibung
physikalischer Grundprinzipien
1 SI-Einheiten
Lernziel: Kenntnis von SI-Einheiten, SI-Einheitenvorsätzen sowie Umrechnung zwischen Einheiten.
Die hier gestellten Fragen dienen der Selbstkontrolle. Sofern sie nicht schon durch ihre
schulische Vorbildung oder aus der Vorlesung bekannt sind, lassen sich die Fragen sich
leicht mit den Vorlesungsunterlagen beantworten.
1.1. Was wird unter dem Système international d’unités (Internationales Einheitensys-
tem SI) verstanden?
Metrisches System (auf der Basiseinheit Meter aufbauend)
Alle Größenangaben bestehen aus einem Zahlenwert und einer definierten Ein-
heit. Einheiten werden mit ganzzahligen Zehnerpotenzen versehen (10x , x ∈ Z)
Basisgrößen sind Größen eines Systems, die nicht durch andere Basisgrößen
ausdrückbar sind. Andere Größen leiten sich aus den Basisgrößen ab.
Basisgrößen haben Basiseinheiten. Basiseinheiten sind nicht allein durch andere
Basiseinheiten ausdrückbar (ggf. aber durch Naturkonstanten in Verbindung mit
anderen Basisgrößen).
1.2. Geben Sie die 7 Basisgrößen und deren Basiseinheiten an.
Länge l, Weg s, Radius r in Meter m
Zeit t in Sekunden s
Masse m in Kilogramm kg
elektrische Stromstärke I in Ampere A
absolute Temperatur T in Kelvin K
Lichtstärke Iν in Candela cd
Stoffmenge n in Mol mol
1.3. Vervollständigen Sie die nachfolgende Tabelle der SI-Einheiten. Geben Sie, die Dar-
stellung in SI-Basiseinheiten an und ggf. auch Ableitungen aus anderen SI-Einheiten
Übung Grundgebiete der Elektrotechnik 1
WS 2023/2024 - Seite 2
,(Merkhilfe, Praxis!).
Größe Formel- SI-Einheit, Ausgedrückt in in anderen
zeichen Zeichen SI-Basiseinheiten SI-Einheiten
Kraft F Newton, N 1 N = 1 kgm/s2
Energie W Joule, J 1 J = 1 kgm2 /s2 = 1Nm = 1Ws
Leistung P Watt, W 1 W = 1 kgm2 /s3 = 1 Nm/s = 1 V A
Druck p Pascal, Pa 1 Pa = 1 kg/(ms2 ) = 1 N/m2
Ladung Q Coulomb, C 1C = 1As
Spannung U Volt, V 1 V = 1 kgm2 /(s3 A) = 1 J/C
Widerstand R Ohm, Ω 1 Ω = 1 kgm2 /(s3 A2 ) = 1 V/A
Kapazität C Farad, F 1 F = 1 A2 s4 /(kgm2 ) = 1 As/V
Induktivität L Henry, H 1 H = 1 kgm2 /(s2 A2 ) = 1 Vs/A
magn. Fluss φ Weber, Wb 1 Wb = 1 kgm2 /(s2 A) = 1Vs
magn. Ind. B Tesla, T 1 T = 1 kg/(s2 A) = 1 Vs/m2
Tabelle 1: Lösung SI-Einheiten.
Übung Grundgebiete der Elektrotechnik 1
WS 2023/2024 - Seite 3
, 2 Rechnen mit Einheiten
Lernziel: Berechnung mit SI-Einheiten und SI-Einheitenvorsätzen mit und
ohne Taschenrechner.
Führen Sie folgende Berechnungen durch und geben Sie die Ergebnisse in SI-Einheiten
unter Verwendung geeigneter Einheitenvorsätze an.
2.1.
1 kV
5 nV =
= 200 · 109
2.2.
99 mV
33 nA =
= 3 MΩ
2.3.
300 fF · 200 µV =
= 60 aC
2.4.
(125 kA)2 · 25 mΩ =
= 390,625 MW u 391 MW (3 signifikante Stellen!)
2.5.
P = 33 kW + 17 mW =
= 33 000,017 W ≈ 33,0 kW (3 signifikante Stellen!)
2.6.
1 N · 1 C + 1 Wb · 3 s =
= 1 kgm/s2 As + 3 kgm2 /(s2 A)s = 1 kg m A s−1 + 3 kgm2 /(sA)
keine gemeinsame Einheit!
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WS 2023/2024 - Seite 4
Grundgebiete der Elektrotechnik 1
Univ.-Prof. Dr. rer. nat. Dirk Uwe Sauer
Ansprechpartner: Globalübungsleiter*innen
Willkommen zur Veranstaltung Grundgebiete Elektrotechnik 1 (GET1)!
Diese Aufgabensammlung wird in der Globalübung und den Übungsvideos genutzt. Die
Globalübung findet dienstags zwischen 10:30 und 12:00 Uhr statt. Die Lösungen zu den
vorgerechneten Aufgaben werden ebenfalls in den Lernraum (RWTHmoodle) gestellt. Die
Aufgaben sind so konzipiert, dass Sie unter Zuhilfenahme der Vorlesung und des Skripts
(und ggf. weiterer Literatur/Lehrbücher) selbst versuchen sollen, sie zu lösen, bevor Sie
sich die Übungsvideos anschauen. In der Übung wird dann eine Lösungsmöglichkeit vor-
gestellt.
Die Übung ist als Ergänzung zu Vorlesung gedacht - der Besuch der Übung allein reicht
nicht aus. Die Übungsaufgaben haben weder den Schwierigkeitsgrad noch den Umfang
einer Klausuraufgabe.
Zusätzlich zu dieser Übung werden daher Kleingruppenübungen (KGÜ) mit Aufgaben
angeboten, die in etwa das Niveau von Klausuraufgaben haben. In den KGÜ können Sie
den gelesenen Stoff unter Anleitung von älteren“ Studierenden anwenden. Bei Fragen zur
”
Vorlesung oder Übung können Sie die Sprechstunden nutzen, für die Sie sich per E-Mail
an anmelden können. Kurze Fragen können Sie auch direkt per
E-Mail stellen, wir werden uns um eine schnelle Beantwortung bemühen. Allgemein rele-
vante Fragen und Antworten werden wir ins FAQ auf RWTHmoodle übernehmen.
Wir wünschen viel Spaß und Erfolg mit unseren Veranstaltungen,
Dirk Uwe Sauer
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,Übungen zu Kapitel 02 - Beschreibung
physikalischer Grundprinzipien
1 SI-Einheiten
Lernziel: Kenntnis von SI-Einheiten, SI-Einheitenvorsätzen sowie Umrechnung zwischen Einheiten.
Die hier gestellten Fragen dienen der Selbstkontrolle. Sofern sie nicht schon durch ihre
schulische Vorbildung oder aus der Vorlesung bekannt sind, lassen sich die Fragen sich
leicht mit den Vorlesungsunterlagen beantworten.
1.1. Was wird unter dem Système international d’unités (Internationales Einheitensys-
tem SI) verstanden?
Metrisches System (auf der Basiseinheit Meter aufbauend)
Alle Größenangaben bestehen aus einem Zahlenwert und einer definierten Ein-
heit. Einheiten werden mit ganzzahligen Zehnerpotenzen versehen (10x , x ∈ Z)
Basisgrößen sind Größen eines Systems, die nicht durch andere Basisgrößen
ausdrückbar sind. Andere Größen leiten sich aus den Basisgrößen ab.
Basisgrößen haben Basiseinheiten. Basiseinheiten sind nicht allein durch andere
Basiseinheiten ausdrückbar (ggf. aber durch Naturkonstanten in Verbindung mit
anderen Basisgrößen).
1.2. Geben Sie die 7 Basisgrößen und deren Basiseinheiten an.
Länge l, Weg s, Radius r in Meter m
Zeit t in Sekunden s
Masse m in Kilogramm kg
elektrische Stromstärke I in Ampere A
absolute Temperatur T in Kelvin K
Lichtstärke Iν in Candela cd
Stoffmenge n in Mol mol
1.3. Vervollständigen Sie die nachfolgende Tabelle der SI-Einheiten. Geben Sie, die Dar-
stellung in SI-Basiseinheiten an und ggf. auch Ableitungen aus anderen SI-Einheiten
Übung Grundgebiete der Elektrotechnik 1
WS 2023/2024 - Seite 2
,(Merkhilfe, Praxis!).
Größe Formel- SI-Einheit, Ausgedrückt in in anderen
zeichen Zeichen SI-Basiseinheiten SI-Einheiten
Kraft F Newton, N 1 N = 1 kgm/s2
Energie W Joule, J 1 J = 1 kgm2 /s2 = 1Nm = 1Ws
Leistung P Watt, W 1 W = 1 kgm2 /s3 = 1 Nm/s = 1 V A
Druck p Pascal, Pa 1 Pa = 1 kg/(ms2 ) = 1 N/m2
Ladung Q Coulomb, C 1C = 1As
Spannung U Volt, V 1 V = 1 kgm2 /(s3 A) = 1 J/C
Widerstand R Ohm, Ω 1 Ω = 1 kgm2 /(s3 A2 ) = 1 V/A
Kapazität C Farad, F 1 F = 1 A2 s4 /(kgm2 ) = 1 As/V
Induktivität L Henry, H 1 H = 1 kgm2 /(s2 A2 ) = 1 Vs/A
magn. Fluss φ Weber, Wb 1 Wb = 1 kgm2 /(s2 A) = 1Vs
magn. Ind. B Tesla, T 1 T = 1 kg/(s2 A) = 1 Vs/m2
Tabelle 1: Lösung SI-Einheiten.
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, 2 Rechnen mit Einheiten
Lernziel: Berechnung mit SI-Einheiten und SI-Einheitenvorsätzen mit und
ohne Taschenrechner.
Führen Sie folgende Berechnungen durch und geben Sie die Ergebnisse in SI-Einheiten
unter Verwendung geeigneter Einheitenvorsätze an.
2.1.
1 kV
5 nV =
= 200 · 109
2.2.
99 mV
33 nA =
= 3 MΩ
2.3.
300 fF · 200 µV =
= 60 aC
2.4.
(125 kA)2 · 25 mΩ =
= 390,625 MW u 391 MW (3 signifikante Stellen!)
2.5.
P = 33 kW + 17 mW =
= 33 000,017 W ≈ 33,0 kW (3 signifikante Stellen!)
2.6.
1 N · 1 C + 1 Wb · 3 s =
= 1 kgm/s2 As + 3 kgm2 /(s2 A)s = 1 kg m A s−1 + 3 kgm2 /(sA)
keine gemeinsame Einheit!
Übung Grundgebiete der Elektrotechnik 1
WS 2023/2024 - Seite 4
