Archiv der Kategorie: Elektrotechnik

Die Reihenschaltung

Die Reihenschaltung

Es liegt eine Reihenschaltung vor, wenn durch alle Verbraucher der gleiche Strom fließt!

Strom

Der Strom ist an allen Stellen der Schaltung gleich groß !

Beispiel :

Iges = 40 mA

I1 = 40 mA / I2 = 40 mA / I3 = 40 mA / I4 = 40 mA / I5 = 40mA

Formel : Iges. = I1 = I2 = I3 = I4 = I5…..

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Spannung

Die Teilspannungen addieren sich zur Gesamtspannung

Beispiel :

Uges = 130 V

U1 = 45 V / U2 = 30 V / U3 = 30 V / U4 = 15 V / U5 = 10

Formel : Uges. = U1 + U2 + U3 + U4 + U5…..

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Widerstand

Die Summe der Teilwiderstände ist gleich dem Gesamtwiderstand .

In der Reihenschaltung verhalten sich die Spannungen wie die zugehörigen Widerstände.

Beispiel :

Rges = 130 O

R1 = 45 O / R2 = 30 O / R3 = 30 O / R4 = 15 O / R5 = 10 O

Formel : Rges. = R1 + R2 + R3 + R4 + R5…..

Die Parallelschaltung

Parallelschaltung

Eine Parallelschaltung liegt dann vor, wenn die Ströme sich durch die Widerstände aufteilen und die Spannung an allen Stellen gleich groß ist.

Strom

Der Gesamtstrom ist die Summe aller Teilströme !

Beispiel :

Iges = 40 mA

I1 = 10 mA / I2 = 5 mA / I3 = 5 mA / I4 = 10 mA / I5 = 10mA

Formel : Iges. = I1 + I2 + I3 + I4 + I5…..

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Spannung

Die Spannung ist an allen Stellen der Schaltung gleich groß.

Beispiel :

Uges = 130 V

U1 = 130 V / U2 = 130 V / U3 = 130 V / U4 = 130 V / U5 = 130 V

Formel : Uges. = U1 = U2 = U3 = U4 =U5…..

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Widerstand

Der Gesamtwiderstand ist kleiner als der kleinste Teilwiderstand !

Formel : 1/Rges = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + 1/R4 + 1/R5

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Verhältnisse

R1 / R2 = I2 / I1

Rges = ( R1 * R2 ) / ( R1 + R2 )

 

Elektrische Ladung

Elektrische Ladung

Alle elektrischen Erscheinungen lassen sich auf die Ladung zurückführen.
Die Ladung hat als Formelzeichen Q und als Maßeinheit Coulomb abgekürzt C. Ein C entspricht einer Amperesekunde As.
Man unterscheidet zwischen positiver(+) und negativer(-) Ladung.
Alle Elemente bestehen aus Atomen. Ein Atom besteht gemäß einer Modellvorstellung aus einem Atomkern und der Atomhülle. Der Atomkern setzt sich aus positiv geladenen Protonen und elektrisch neutralen Neutronen zusammen. Die Hülle besteht aus negativ geladene Elektronen, die sich um diesen Kern bewegen.
Der Betrag der Ladung eines Protons ist gleich dem Betrag der Ladung eines Elektrons, lediglich die Vorzeichen ( + und – ) unterscheiden sich. Das Elektron wird als kleinste negative Ladung und das Proton wird als kleinste positive Ladung angenommen.

Die Elementarladung e des Elektrons bzw. Protons beträgt:
Elektron Proton
– 1,602 · 10-19 C + 1,602 · 10-19 C

Wenn in einem Körper bzw. in einem Atom die Anzahl der Protonen gleich der Anzahl der Elektronen ist, dann ist der Körper elektrisch neutral. Überwiegt die Anzahl der positiven Protonen dann ist der Körper positiv geladen. Überwiegt hingegen die Anzahl der negativen Elektronen, dann ist der Körper negativ geladen.
Zwischen Körpern mit unterschiedlicher elektrischer Ladung wirken Anziehungskräfte und zwischen Körpern mit gleicher Ladung wirken Abstoßungskräfte. Ursache der elektrischen Spannung ist das Vorhandensein eines Ladungsunterschiedes zwischen zwei Punkten.
Ladung
Formelzeichen Maßeinheit
Q C

Die Ladung Q berechnet sich aus der Stromstärke I mal Zeit t in der Einheit Sekunden.
Q = I · t
Maßeinheitengleichung
[Q] = [I] · [t]
[Q] = A · s
[Q] = C
Häufig gebräuchlich für die Ladungsmenge ist auch die Einheit Amperestunde Ah.
1 Ah = 3600 As

Die Einheit Coulomb ist nach dem französischen Physiker Charles Augustin de Coulomb *1736 +1806 benannt.

Strom

Was ist Strom?

Strom ist die gerichtete Bewegung von Ladungsträgern.

Bedingt durch eine Spannungsdifferenz sind die elektrischen Ladungsträger bestrebt ihre Ladungsdifferenz auszugleichen.

Dadurch kommt es zu einem Fluß von Ladungsträgern, man nennt dies elektrischen Strom.

Die Einheit Ampere ist nach dem französischen Physiker André-Marie Ampère *1775 +1836 benannt.

Was ist Spannung?

Was ist Spannung ?

Zwischen 2 Punkten mit unterschiedlicher elektrischer Ladung besteht eine elektrische Spannung. Diese Spannungsdifferenz ist bestrebt sich auszugleichen.

Beispiel : Ihr steigt aus dem Auto aus und bekommt einen „gewischt“. Während der Fahrt lädt sich das Auto auf und hat eine anderes Potential als die Erde auf der es steht. Beim Aussteigen findet durch gleichzeitiges Anfassen des Autos und dem Stand auf der Erde ein Ladungsaustausch statt.

Die Einheit der Spannung ist das Volt abgekürzt durch V. Das Formelzeichen der elektrischen Spannung ist U.

Die Einheit Volt ist nach dem italienischen Physiker Alessandro Volta * 1745 +1827 benannt.

Widerstand

Was ist der elektrische Widerstand?

Dem Fluss des elektrischen Stromes durch ein bestimmtes Material wird ein mehr oder weniger grosser Widerstand entgegengesetzt. Dieser ist beispielsweise abhängig von der Art des Materials oder der Temperatur.

Die Einheit des elektrischen Widerstandes ist das Ohm, abgekürzt mit dem griechischen Buchstaben Omega Ohm.

Georg Simon Ohm ist als Physiker Namensgeber.

Elektrische Ladung

Elektrische Ladung

Alle elektrischen Erscheinungen lassen sich auf die Ladung zurückführen.
Die Ladung hat als Formelzeichen Q und als Maßeinheit Coulomb abgekürzt C. Ein C entspricht einer Amperesekunde As.
Man unterscheidet zwischen positiver(+) und negativer(-) Ladung.
Alle Elemente bestehen aus Atomen. Ein Atom besteht gemäß einer Modellvorstellung aus einem Atomkern und der Atomhülle. Der Atomkern setzt sich aus positiv geladenen Protonen und elektrisch neutralen Neutronen zusammen. Die Hülle besteht aus negativ geladene Elektronen, die sich um diesen Kern bewegen.
Der Betrag der Ladung eines Protons ist gleich dem Betrag der Ladung eines Elektrons, lediglich die Vorzeichen ( + und – ) unterscheiden sich. Das Elektron wird als kleinste negative Ladung und das Proton wird als kleinste positive Ladung angenommen.

Die Elementarladung e des Elektrons bzw. Protons beträgt:
Elektron Proton
– 1,602 · 10-19 C + 1,602 · 10-19 C

Wenn in einem Körper bzw. in einem Atom die Anzahl der Protonen gleich der Anzahl der Elektronen ist, dann ist der Körper elektrisch neutral. Überwiegt die Anzahl der positiven Protonen dann ist der Körper positiv geladen. Überwiegt hingegen die Anzahl der negativen Elektronen, dann ist der Körper negativ geladen.
Zwischen Körpern mit unterschiedlicher elektrischer Ladung wirken Anziehungskräfte und zwischen Körpern mit gleicher Ladung wirken Abstoßungskräfte. Ursache der elektrischen Spannung ist das Vorhandensein eines Ladungsunterschiedes zwischen zwei Punkten.
Ladung
Formelzeichen Maßeinheit
Q C

Die Ladung Q berechnet sich aus der Stromstärke I mal Zeit t in der Einheit Sekunden.
Q = I · t
Maßeinheitengleichung
[Q] = [I] · [t]
[Q] = A · s
[Q] = C
Häufig gebräuchlich für die Ladungsmenge ist auch die Einheit Amperestunde Ah.
1 Ah = 3600 As

Die Einheit Coulomb ist nach dem französischen Physiker Charles Augustin de Coulomb *1736 +1806 benannt.

Kondensator

Ein Kondensator ist ein Bauteil, welches elektrische Energie kurzzeitig speichern kann.
Er nimmt die Energie auf und gibt sie wieder ab. Dieser Effekt kann z.B. für kurze Spannungsaussätze genutzt werden um „Spannungslöcher“ aufzufüllen. Schlimmes Wort, aber für die Erklärung ok.
Er besteht aus 2 elektrisch leitenden, meist metallischen Belägen und einem isolierenden Zwischenraum. -> dem Dielektrikum.
Die Fähigkeit des Kondensators, elektrische Energie zu speichern, wird Kapazität genannt. Je größer der Kondensator, – desto größer die Kapazität.

Parallelschaltung von Kondensatoren:
Schaltet man Kondensatoren Parallel verdoppelt sich die Fläche der Platten, die Kapazität des Kondensators nimmt daher zu. Parallelschaltung – Erhöhung der Kapazität. ( Energieaufnahme )
Bei der Parallelschaltung von vielen Kondensatoren spricht man auch von Kondensatorbatterien.

Cges = C1 + C2 + C3 +C4 …
Cges = n * C
( n = Anzahl der gl. Kondensatoren )

Reihenschaltung von Kondensatoren:

Bei der Reihenschaltung der Kondensatoren verkleinert sich die Kapazität, da der Abstand der Platten zunimmt.-> Vergrößerung.

1:Cges = 1: C1 +1:C2 + 1:C2
Der Kehrwert der Gesamtkapazität ist die Summe der Kehrwerte der Teilkapazitäten.
Reihenschaltungen mit Kondensatoren werden u.a. für hohe Spannungen durchgeführt.