Elektrotechnik

Einige Materialen erlauben den Transport von Ladung. Ein derartiger Fluss an elektrischer Ladung wird „elektrischer Strom“ genannt

Materialien, die Ladung nicht transportieren können sind „Isolatoren“ (manchmal auch „Nichtleiter“ oder „dielektrisches Material“ genannt) (Hinweis: viele Gläser, Kunststoffe und Keramiken sind Isolatoren)

Die zweite Punktladung baut natürlich ebenfalls ein elektrisches Feld auf. Bringt man sie in den Raum der ersten Ladung, überlagern sich die Felder zu einem Gesamtfeld (Superpositionsprinzip)

Quelle (Anfang) & Senke (Ende)

Die Platten werden in ein elektrisches Feld eingebracht, die Ladungsträger verschieben sich (Influenz). • Trennt man die Platten im elektrischen Feld, so ist der Feldraum dazwischen feldfrei. • Bringt man die Platten außerhalb des Feldes, bleibt die Ladung erhalten und zwischen den Platten kann ein Feld gemessen werden.

Studyflix: Die Influenz oder auch elektrostatischeInduktion, bezeichnet die, durch in der Nähe befindlicher elektrischer Ladungen bedingte, Umverteilung von Ladungsträgern in einem Objekt.

 ist die Permittivität und sie verknüpft die Fähigkeiten des elektrischen Feldes, Kraftwirkungen auszuüben mit der Fähigkeit Ladung zu influenzieren . Die Permittivität des Vakuums beträgt:

Zur Beschreibung der potentiellen Energie einer Ladung an einem Punkt im elektrischen Feld wird das elektrische Potential j eingeführt

Flächen gleichen Potentials werden Äquipotentialflächen genannt. Feldlinien zeigen immer in die Richtung des größten Gradienten. Somit stehen Feldlinien immer senkrecht auf den Äquipotentialflächen

Die elektrische Feldstärke E beschreibt die Kraftwirkung 2 auf eine Probeladung und damit die Intensität Die Flussdichte eines elektrischen Feldes (materialabhängig über epsilon).

Die Flussdichte D ist ein Maß für die an einem Metall influenzierbare Ladungen und damit ein Maß für die Ursache (nicht materialabhängig!).

Leistung ist Arbeit pro Zeiteinheit

SPANNUNGSQUELLE

STROMQUELLE

KONDENSATOR

Starre oder ideale elektrische Spannungsquellen sind Spannungsquellen, die belastungsunabhängig -also unabhängig von der Stromstärke- eine konstante Spannung u0 aufweisen.

Ideale Spannungsquellen haben einen Innenwiderstand von null.

Starre oder ideale elektrische Stromquellen sind Stromquellen, die unabhängig von der Belastung eine konstante Stromstärke i0 aufweisen.

Ideale Stromquellen haben einen Innenwiderstand von unendlich.

Bezugspfeile für Spannung und Stromstärke bei Verbrauchern zeigen in dieselbe Richung

=> Produkt p = u * i ist dann positiv

Bezugspfeile für Spannung und Stromstärke zeigen in entgegen gesetzter Richtung

=> weil Quellen elektrische Leistung abgeben

Durch die Ermittlung der Potentialdifferenz zwischen zwei Punkten des Netzwerks

• passives Bauelement

• Verbraucher-Bezugspfeilsystem (d.h. Strom und Spannung zeigen in dieselbe Richung)

• passives Bauelement

• Verbraucher-Bezugspfeilsystem

V = J/C

[J] = Joule

[C] = Coulomb

Spannung ist die Differenz zweier Potentiale bipolarer Platten in einem gewissen Abstand d.

Die Positiv geladene Platte hat ein höheres Potential als die negativ geladene Platte. Dementsprechend zeigt die Richtung des elektrischen Felds vom Positiven in die Negative.

Summe der auf den Knoten zufließenden Ströme = Summe der von Knoten abfließenden Ströme

• Gesamtwiderstand = Summe der Einzelwiderstände

Charakteristisch für eine Reihenschaltung ist, das durch alle Teilwiderstände derselbe Strom fließt:

• Gesamtkapazität C_ges < als jede einzelne Kapazität C

• Ladung auf allen Platten gleich groß (q=const.)

Allgemein: Ströme addieren sich: i = i_1 + i_2

• Gesamtkapazität C_ges = Summe der einzelnen Kapazität C

• Gesamtladung = Summe der Ladungen auf allen Platten

Ideale Spannungsquellen liefern belastungsunabhängig (unabhängig vom entnommenen Strom) immer die gleiche Spannung

• kommt zu inneren Verlusten, falls der Quelle Strom entnommen wird

• jede reale Spannungsquelle ist ein Energiewandler

• elektrische Leistung setzt sich aus der aufgenommen Leistung unter Berücksichtigung dessen Wirkungsgrads

• Innenwiderstand erfasst alle inneren Verluste in der Quelle

• ideale Spannungsquellen haben einen Innenwiderstand von null

• Strom I = 0 —> Innenwiderstand U_i = 0

• maximale Strom I_K

• Klemmenspannung U_K = 0

Er besagt, dass jeder (lineare) Zweipol als reale Span nungsquelle (Thévenin-Äquivalent) beschrieben werden kann. Dies bedeutet insbesondere, dass jedes Netzwerk aus einer beliebigen Kombination von Widerständen, Strom- und Spannungsquellen bezüglich zweier beliebiger Pole durch eine äquivalente reale Spannungsquelle ersetzt werden kann.