PresseBLICK-Rezensionen Elektrotechnik



Paul Waldner

Grundlagen der Elektrotechnik und Elektronik

460 S., Werner-Verlag 1999, DM 86.-


Obwohl wir heute von Elektrogeräten geradezu umstellt sind - ein einziger Haushalt bringt es schnell auf über hundert - ist der Zugang zur Elektrotechnik nicht gerade leichter geworden. Schuld daran ist die immer stärkere Spezialisierung der Bauteile und die immer kompaktere Bauweise der Geräte. Vor allem bei elektronischen Bauteilen wurde inzwischen eine Miniaturisierung erreicht, die Schaltungen von der Größe eines Postpakets auf Fingernagelformat schrumpfen ließ.

Man hat sich deshalb daran gewöhnt, die vielen Geräte als "black box" zu betrachten, die entweder funktionieren oder aus irgendeinem Grund kaputt sind. Nicht mal der Reparaturdienst braucht noch groß Bescheid zu wissen: Er wechselt einfach das Modul aus, in dem irgendwo der Fehler steckt. Immer häufiger verzichtet man sogar ganz auf Ursachenforschung, weil die Reparatur teurer käme als ein neues Gerät. Vorbei sind die Zeiten, als passionierte Bastler für jedes ausrangierte Gerät dankbar waren, das sie entweder "ausschlachten" oder wieder in Gang bringen konnten. Der Farbfernseher auf dem Sperrmüll bleibt heute unbeachtet und ist nur noch Elektronik-Schrott.

Früher war das anders: Da konnte sogar ein elektrotechnisch vorgebildeter Laie einem komplizierten Gerät wie dem Radio mit Schraubenzieher und Lötkolben zu Leibe rücken. Man brauchte nur die Rückwand zu entfernen und ein paar Schrauben am Chassis zu lösen, um Zugriff auf sämtliche Bauteile zu haben. Ein Fehler konnte punktgenau ermittelt und beseitigt werden: mal war es ein Wackelkontakt, mal ein kaputter Kondensator, ein durchgeschmorter Widerstand oder eine defekte Röhre. Die Schaltungen waren noch nicht auf Miniaturgröße geschrumpft. Das Labyrinth aus verlöteten Drähten und Bauteilen war bis ins letzte Detail zugänglich, und für Sachkundige wurde die Bewegung durch dieses Labyrinth zu einem sinnlichen Erlebnis, wie es gedruckte Schaltungen oder gar integrierte Schaltkreise nie ermöglichen können.

Einen nostalgischen Nachgeschmack dieser dinglichen Faszination der Elektrotechnik vermitteln bis heute die vorzüglich redigierten Zeitschriften "Funkgeschichte" der GFGF und "Kleeblatt-Radio" des Fördervereins des Rundfunkmuseums der Stadt Fürth. - Vermutlich bleibt es aber für Außenstehende, zu denen generell die jüngere Generation gehören dürfte, völlig uneinfühlbar, was die alten Hasen mit ollen Röhren wie der RV 12 P 2000 verbindet oder weshalb sie sich noch für die vorsintflutliche Rückkopplung beim VE 301 interessieren...

Klassiker der populären Elektrotechnik

Es war früher sicher auch noch leichter, ein fachfremdes Publikum mit den Grundlagen der Elektrotechnik vertraut zu machen: "Du und die Elektrizität" und "Wunder der Wellen" hießen die bekanntesten Bücher dieser Art, mit denen der Ullstein-Redakteur Eduard Rhein vor sechzig Jahren seinen Ruhm als populärwissenschaftlicher Autor begründete. Der studierte Elektrotechniker Rhein machte nebenbei auch Erfindungen wie das Füllschriftverfahren für die Langspielplatte. Noch mehr verstand er allerdings vom Journalismus: Nach dem Krieg gründete und leitete er bis 1965 die Programmzeitschrift "Hör zu", für die er unter wechselnden Pseudonymen die meisten Fortsetzungsromane verfaßte und den Igel "Mecki" als Maskottchen erfand.

Hervorragend waren vor allem die elektrotechnischen Einführungen von Hanns Günther (alias Walter de Haas), die ab 1912 in der Franckh‘schen Verlagshandlung bzw. der populärwissenschaftlichen "Kosmos"-Reihe erschienen. Sie reichten vom leicht verständlichen Bastelbuch für Jungen bis zur anspruchsvollen "Schule des Funktechnikers" in zwei Bänden. Hanns Günther hat über Jahrzehnte sowohl zahllose Amateure begeistert als auch viele Profis durch das immer größer werdende Gebiet der Elektrotechnik begleitet.

Damit sind Vorbilder genannt, an denen sich heute ein Buch messen lassen muß, das die Grundlagen der Elektrotechnik in allgemeinverständlicher Weise darzustellen versucht. Dieser Anspruch unterscheidet nämlich die vorliegenden "Grundlagen der Elektrotechnik und Elektronik" von einem üblichen Lehrbuch. Der Autor ist an der Fachhochschule Münster tätig, wo er fachfremden Ingenieur-Studenten das notwendige elektrotechnische Wissen beibringt. Von daher weiß er, dass die Elektrotechnik als "trocken, abstrakt und schwer verständlich" und die Elektronik gar als "Geheimwissenschaft" gilt. Gerade deshalb packte ihn aber auch der Ehrgeiz, ein Buch über Elektrotechnik und Elektronik zu schreiben, "das sowohl populärwissenschaftlich unterhaltsam und informativ als auch gleichzeitig ein seriöses Fachbuch sein sollte". - Dass er sich damit etwas ähnliches wie die Quadratur des Kreises vorgenommen hat, weiß er allerdings auch, und so wäre er schon vollkommen zufrieden damit, wenn sein Werk "von den Lesern als gelungener Kompromiß zwischen diesen beiden im Prinzip unvereinbaren Anforderungen aufgenommen würde".

Ganz ohne Vorkenntnisse geht es nicht

Beim Durchblättern zeigt sich, dass dieser Kompromiß eher auf der Seite des Fachbuchs liegt. Eine populär-unterhaltsame Einführung in die Elektrotechnik, wie sie seinerzeit Hanns Günther mit "Elektrotechnik für alle" (1922) oder Eduard Rhein mit "Du und die Elektrizität" (1940) verfaßten, ist es jedenfalls nicht geworden. Man merkt, dass es auf Skripten und Vorlesungsunterlagen basiert, die aus dem Zwang zur schnellen und doch gründlichen Vermittlung von recht komplizierten Sachverhalten entstanden sind. Man wird es deshalb kaum jemandem empfehlen können, dessen Wissensdurst von keiner Vorkenntnis getrübt wird. Wer nur mal wissen will, ob Strom wirklich gelb ist oder was die Elektrizitätswerke eigentlich mit dem vielen Strom machen, der nicht verbraucht wird, sollte die Finger von diesem Buch lassen.

Recht nützlich und informativ kann dieses Buch hingegen für alle sein, die mit dem Ohmschen Gesetz und ähnlichem Grundlagenwissen bereits vertraut sind. Denn ein reines Fachbuch ist es auch wieder nicht. Der Autor bemüht sich durchaus und nicht ohne Erfolg, unnötiges Fachchinesisch zu vermeiden und an den Wissensstand eines technisch interessierten Zeitgenosssen anzuknüpfen. Wer Spaß an Physik und anderen Naturwissenschaften hat, ohne auf Elektrotechnik spezialisiert zu sein, wird wahrscheinlich den größten Nutzen davon haben.

Gewöhnungsbedürftig sind zunächst die Hervorhebungen durch Fettdruck, die schätzungsweise ein Viertel des Textes betreffen. - Typografisch eigentlich eine Todsünde. Im Vorwort räumt der Verfasser ein, daß Fettschreibung in diesem Ausmaß mitunter sehr störend wirken kann. Bei einer wirklich populärwissenschaftlichen Darstellungsweise wäre eine solche Inflation von fettgedruckten Textteilen in der Tat mehr verwirrend als erhellend. Da es sich aber eher um einen lexikalischen, auf Kernaussagen verdichteten Text handelt, kann man sich damit arrangieren. Am Ende empfindet man sie vielleicht sogar als hilfreich.

Auf jeder Seite ist die außen liegende Spalte für grafische Darstellungen reserviert: Das können Bauteile sein ("UKW-Doppel-Drehkondensator"), Schaltungen ("Prinzipschaltung einer Temperaturregelung"), Diagramme ("Lade/Entladekennlinie eines 12-V-Akkumulators"), Porträts von Wissenschaftlern ("Max Planck schuf die Quantentheorie") oder auch reine Symbolbilder wie die Abbildung einer Schnecke, welche die Driftgeschwindigkeit eines Elektrons veranschaulicht. Insgesamt begleiten etwa 2000 schwarz-weiße Abbildungen auf diese Weise den Text und tragen zum besseren Verständnis bei.

Der Verfasser beläßt es nicht beim Pflichtpensum. Er behandelt auch Spezialgebiete wie Kernkräfte, Supraleitfähigkeit, elektrische Maschinen, Elektrochemie, Elektrophysiologie oder die elektromagnetische Verträglichkeit. Ebenso geht er auf Grundbegriffe der Rechner-Technik ein, die als jüngster Sprößling der Elektrotechnik derzeit die Welt in ähnlicher Weise umkrempelt wie dies vor über hundert Jahren der Dynamo und der Elektromotor taten.

Stichproben zur Energietechnik

Bei insgesamt 460 Seiten Umfang und der immensen Fülle des angeschnittenen Stoffes muß sich der Verfasser bei den einzelnen Punkten sehr kurz fassen. Dennoch findet man hier z.B. das Prinzip der Tonfrequenz-Rundsteuerung auf 13 Zeilen besser beschrieben als in weit längeren Texten - wobei diese Technik nicht isoliert behandelt wird, sondern im Kontext von Resonanzschwingungen und Saugkreisen, was dem Verständnis ebenfalls dienlich ist.

Auch andere Stichproben zu Themen der Energietechnik überzeugen. Beispielsweise zum Problem der Oberwellen, die in wachsendem Maße zur "Netzverschmutzung" beitragen: Man erfährt, daß ungeradzahlige Oberwellen vor allem beim Magnetisieren von Eisenkernen auftreten, während Zweiweggleichrichter geradzahlige Oberwellen erzeugen. Welche Relevanz das Problem der Oberwellen hat, belegt der Autor mit Erfahrungswerten für ungeradzahlige Oberwellen im Niederspannungsnetz: Demnach haben die dritte und die fünfte Oberwelle (150 und 250 Hertz) einen Anteil von je etwa acht Prozent an der Netzspannung von 230 Volt. Die siebte, elfte und dreizehnte Oberwelle (also 350, 550 und 650 Hertz) tragen immer noch je fünf Prozent zur Netzspannung bei. Erst nach der 23. Oberwelle sinkt der Anteil unter ein Prozent. Kein Wunder, dass bei diesem starken Anteil höherer Frequenzen so mancher Kondensator überfordert wird. - Wer übrigens mit der Funktionsweise und den unterschiedlichen technischen Konstruktionsmerkmalen von Kondensatoren nicht vertraut sein sollte, findet dieses grundlegende Bauteil der Elektrotechnik auf siebzehn Seiten in aller Ausführlichkeit beschrieben.

Gut erläutert werden auf knapp zwei Seiten beispielsweise auch Stromwandler, die in Verbindung mit niederohmigen Meßgeräten die genaue Ermittlung und Abrechnung von Stromflüssen im Hochspannungsnetz ermöglichen. Der Autor legt dar, was Stromwandler mit Transformatoren gemein haben und was sie unterscheidet - etwa der faktische Kurzschluß auf der Sekundärseite, an der nur das Meßinstrument liegt, und die Notwendigkeit, diesen Kurzschluß vor Arbeiten am Sekundärkreis in jedem Fall zu gewährleisten, um nicht das Risiko eines tödlichen Stromschlags einzugehen.

Die Elektronik gehört zur Elektrotechnik wie die Mechanik zur Physik

Einen Großteil des Buches beanspruchen elektronische Bauelemente auf Halbleiter-Basis, die in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts sämtliche Bereiche der Elektrotechnik revolutioniert haben. An erster Stelle ist hier natürlich der Transistor zu nennen, der nicht nur die Elektronenröhre weitgehend ersetzt hat, sondern auch qualitativ völlig neue Anwendungen wie die moderne Datenverarbeitung ermöglichte. Ähnlich wichtig wurden im Bereich der Energietechnik die Thyristoren, die die Umrichtung von Wechsel- und Gleichstrom ohne größere Probleme und Verluste bewerkstelligen.

Der Titel des Buches unterstreicht die immense Bedeutung der Elektronik, indem er ausdrücklich von "Grundlagen der Elektrotechnik und Elektronik" spricht. Rein logisch ist dies allerdings doppelt gemoppelt: Die Elektronik gehört seit jeher als Teilgebiet zur Elektrotechnik wie die Mechanik zur Physik. "Grundlagen der Elektrotechnik" wäre deshalb kürzer und zugleich präziser. Die Redundanz im Titel läßt sich aber rechtfertigen mit der Rücksichtnahme auf das angestrebte breite Leserpublikum, das bei Elektrotechnik zunächst mal an vergleichsweise langweilige Dinge wie Stromleitungen und Glühbirnen denkt, während der Begriff Elektronik sofort aufregende Assoziationen zu High tech und rasantem Fortschritt auslöst. Dem zeitgeistigen Verständnis erscheint die Elektronik als moderner, quasi eigenständiger Anbau ans alte Gebäude der Elektrotechnik, in dem noch immer, wie zu Opas Zeiten, die Starkstrom- und die Schwachstromtechnik zugange sind.

Unlängst hat sogar der traditionsreiche "VDE - Verband Deutscher Elektrotechniker" dem Glitzerwort Elektronik seinen Tribut entrichtet, indem er sich in "Verband der Elektrotechnik, Elektronik, Informationstechnik" umbenannte. - Eine gleich zweifache Wiederholung, da die Informationstechnik heutzutage auschließlich auf der Elektronik basiert und damit ebenfalls zur Elektrotechnik gehört.

Ungeachtet des redundanten Titels leistet dieses Buch einen Beitrag zum besseren Verständnis der Elektronik als integrierendem Teil der Elektrotechnik. Es macht klar, daß ein Transistor auch nicht mehr kann als eine Röhre (zum Teil sogar weniger), und daß ein Thyristor nichts anderes ist als eine steuerbare Diode. Und wer es bisher für ein Sakrileg hält, die elektronische Informationsverarbeitung in den Niederungen der Elektrotechnik anzusiedeln, wird diesem Buch entnehmen können, daß jeder Computer aus einer Unzahl von recht einfachen elektrotechnischen Bauelementen und Schaltungen besteht.

Fazit: Ein Nürnberger Trichter, der blutige Laien im Handumdrehen zu Elektrotechnikern macht, ist dieses Buch sicher nicht. Trotz der mitunter saloppen Sprache ("Kein Quark, die Quarks") ist es auch nicht so unterhaltsam und leicht verständlich wie die schon erwähnten Klassiker nach Art von "Du und die Elektrizität". Den im Untertitel erhobenen Anspruch, die Grundlagen der Elektrotechnik "anwendungsbezogen, umfassend, verständlich" darzustellen, erfüllt es aber vollauf. Vor allem in Verbindung mit anderer einschlägiger Literatur kann es vorzügliche Dienste beim Selbststudium leisten, indem es einzelne Aspekte und Zusammenhänge erhellt, die orthodoxe Fachbücher nicht oder nicht in dieser Weise behandeln.

(PB 5/00/*leu)