Elektrotechnik

Technische:

Die Richtung des elektrischen Stroms ist durch die Bewegungsrichtung der positiven Ladungsträger festgelegt

vom Pluspol zum Minuspol (+ -> -)

Physikalische:

Die physikalische Stromrichtung beschreibt die Bewegung negativer Ladungen (Elektronen).

vom Minuspol zum Pluspol (− → +).

Menge an Ladungen die in einer gewissen Zeit einen definierten Leiterquerschnitt durchlaufen

• Der Strom fließt von einem Pol der Steckdose zum elektrischen Gerät und wieder zurück zum anderen Pol der Steckdose.

• fließen kleine Teilchen (Elektronen) in diese Richtung.

• Die Steckdose dient dabei als Stromquelle. Es gibt dabei einen Pluspol und einen Minuspol.

Spannung U = W / Q

W = elektrische Arbeit

Q = Ladung

P = U*I

P = W / t

der elektrische Strom wächst proportional zu eletrischen Spannung

daher muss der elektrische Widerstand eine konstante Größe sein

U = R * I

Knotensatz:

Summe aller zufließdenden Ströme = Summe aller abfließenden Ströme oder

Summe aller Ströme = 0 (unter Richtungsberücksichtigung)

Maschensatz:

Summe aller Spannungen innerhalb einer geschlossenen Masche sind = 0 unter Berücksichtigung der Spannungspfeile

Widerstände in Reihe vom selben Strom durchflossen

Widerstände sind parallel = gleiche Spannung

mit G als elektrischer Leitwert

Nach dem Coloumbschen Gesetz:

Durch diese Kraftwirkung entsteht ein elektrisches Feld

Haben Anfang und Ende, gehen von positiv nach negativ, stehen senkrecht auf der Oberfläche

Homegene Feldstärke überall gleich

Fluss: alle elektrischen Feldlinien die von einer Quellladung ausgehen

Flussdichte: Fluss druch einie senkrechte Fläche

Wie viel Ladung je Spannung gespeichert werden kann

C = Q / U

(Kondensatoren können diese Ladung speichern)

Magnetfelder werden von bewegten Ladungen erzeugt wie z.B. stromdurchflossener Leiter

• tritt bei der Magnetisierung ferromagnetischer Stoffe auf

• Ferromagneten bestehen aus unterschiedlich ausgerichteten Dipole,

• die sich bei einer Magnetisierung enorm schnell ausrichten

• die Hysteresekurve besagt, dass wenn man die Feldstärke erhöht, sich auch die Flussdichte erhöht

• Reduziert man die Feldstärke aber wieder bleibt eine Restflussdichte übrig (also Restmagnetismus)

• So sind auch Dauermagneten entstanden

Durch Induktionsstrom erzeugtes Magentfeld wirkt stets entgegen der Ursache

Bewegter Leiter muss somit gegen eine Kraftwirkung bewegt werden

Daumen in Bewegungsrichtung des Stroms

Hand zeigt Bewegung der Feldlinien an

Änderung des magnetischen Flusses erzeugt Spannung in der Spule

Periodischer Verlauf der Spannung und des Stroms

nach Periodendauer T beginnt der Verlauf von neuem

Kraft, die auf einen Leiter wirkt, wenn Strom hindurch fließt

Nach der Rechten-Hand-Regel wirkt sie abhängig von der Stromrichtung

Wirkwiderstand = Ohm´sche Widerstand (Realteil)

Bildwiderstand = Imaginärteil

Scheinwiderstand = pythagoräische Summe aus den beiden (auch Impedanz genannt)

Induktivität: Spannung eilt Strom um pi/2 voraus

Kapazität: Strom eilt Spannung um pi/2 voraus

Hochpass: Schaltung aus RC oder RL

Tiefpass: Schaltung aus CR oder LR

Dienen zur Verstärkung von elektrschen Signalen

Lässt den Stromfluss in eine Richtung fast ungehindert zu, in die andere Richtung nicht

• die Luft um eine Freileitung wirkt wie ein Isolator

• sie isoliert eine Feldstärke von bis zu 3.000 V/mm

• bei höherer Feldstärke findet ein Ladungsaustausch mit der Luft statt (Überschreitung der Isolation),

• welcher durch die Wechselspannung als Knistern zu hören und als Blitze um die Leitungen zu sehen ist

Erklärung auf Leifiphysik!

• setzt sich aus zwei Komponenten zusammen

• Außen sitzt Permanentmegnet (Stator)

• und innen ein Anker mit Spule

• durch Einleiten von Strom in den Anker beginnt seine Rotationsbewegung, da in der Spule ein Magnetfeld entsteht,

• das sich mit dem Magnetfeld des Stators überlagert

• durch Ändern der Stromrichtung kann eine dauerhafte Drehbewegung erzeugt werden

Sie beschreiben den Zusammenhang zwischen Elektrischem Strom und Magnetismus (Elektromagnetismus).

• Ursache für Elektrozität sind elektrische Ladungen (positiv und negativ)

  • diese sind quantifiziert (Vielfaches der Elementarladung e=1,602*10^-19 A s) & an Materie gebunden

• Ursache für Magnetismus sind bewegte Ladungen

gleichnamig geladene Körper stoßen sich ab

ungleichnamig geladene Körper ziehen sich an

Kraftwirkungen des elektrischen Feld werden durch Feldlinien beschrieben

• tangential zu den Feldlinien verläuft die elektrische Kraft

• haben Anfang & Ende und verlaufen von positiven zur negativen Ladung

• schneiden sich nicht

• bei Leitern stehen sie stets senkrecht zur Oberfläche

• ich Richtung der Feldlinie herrscht “Zug”, quer zu ihnen “Druck”

• ist Quotient aus elektrischer Kraft und Ladung

• im homogenen Feld zwischen Spannung und Abstand (zweier Platten)

eine Ladung 1 Coulomb (C) entspricht einer Ladung von etwa 6,24 *10^18 Elektronen

Quotient aus Arbeit W (notwendig zur Ladungsverschiebung) und der elektrischen Arbeit Q

• Stromstärke überall gleich

in einem verzweigen Stromkreis ist die Summe der Zweigströme gleich dem Gesamtstrom Iges

Summe aller Spannungen eines Stromkreises (Masche) ist null

im Wechselstromkreis sind Spannung und Ströme eine Funktion der Zeit

• Maximalwert wird Amplitude genannt

• Effektivwert sind die Werte gleichwertiger Gleichstromleistung

Man unterscheide Wirkwiderstände (ohmsche Widerstände) und Blindwiderstände (keine Umwandlung elektrischer Energie)

Die Vektorsumme beider ist der Scheinwiderstand

• magnetische Feld wird von elektrischen Strömen (bewegten elektrischen Ladungen) verursacht

• Magn. Feldlinien beschreiben Wirkungslinien der magnetischen Kräfte in Betrag und Richtung

• Magnete besitzen zwei Pole (Nord- und Südpol)

  • es gibt kein mangnetischesn Monopol)

• gleichnamige Pole stoßen sich ab

• ungleichnamige Pole ziehen sich an

• magnetische Feldlinine sind in sich geschlossen