Einheiten und Formeln

T

10^12

1.000.000.000.000

G

10^9

1.000.000.000

M

10^6

1.000.000

K

10^3

1.000

d

10^-1

0,1

c

10^-2

0,01

m

10^-3

0,001

μ

10^-6

0,000.001

n

10^-9

0,000.000.001

ρ

10^-12

0,000.000.000.000.001

Formelzeichen: I

Einheit: Ampere

Einheitenzeichen: A

Maß dafür, wie viel elektrische Ladung (also wie viele Elektronen) pro Sekunde durch den Querschnitt eines Leiters (zum Beispiel ein Kabel) fließt.

I = Q / t

und

A = C / s

Formelzeichen: U

Einheit: Volt

Einheitenzeichen: V

Die elektrische Spannung ist die treibende Kraft, die den elektrischen Strom durch einen geschlossenen Stromkreis drückt

U = E / Q

und

V = J / C

Formelzeichen: R (Resistance)

Einheit: Ohm

Einheitenzeichen: Ω

Maß dafür, wie stark ein Material oder Bauteil den Fluss von elektrischem Strom hemmt. Widerstand verringert primär den Strom im Stromkreis, sorgt aber gleichzeitig durch das Ohmsche Gesetz für einen Spannungsabfall am Bauteil.

R = U / I

und

Ω = V / A

Formelzeichen: Q (Quantum = Menge)

Einheit: Coulomb

Einheitenzeichen: C

Ladung Q (auch Elektrizitätsmenge genannt) ist einfach die Gesamtmenge aller Energie, die sich an einem Ort befinden oder durch ein Kabel wandern. Die Formel zur errechnung lautet:

Q = N * e

Formelzeichen: P (Power)

Einheit: Watt

Einheitenzeichen: W

gibt an, wie viel elektrische Energie in einer bestimmten Zeit erzeugt oder verbraucht wird.

P = U * I

und

W = J / s

Beispiel: Ein Staubsauger mit 230 V und einer Stromstärke von 4 A hat eine Leistung von 920 W (0,92 kW).

Formelzeichen: W (Work)

Einheit: Joule

Einheitenzeichen: J

Elektrische Energie ist die gespeicherte Fähigkeit, Arbeit zu verrichten, während elektrische Arbeit (W) genau der Prozess ist, bei dem diese Energie in eine andere Form (wie Licht, Wärme oder Bewegung) umgewandelt wird

W = P * t

Formelzeichen: C

Einheit: Farad

Einheitenzeichen: F

Fähigkeit eines Körpers oder einer Anordnung von Leitern, elektrische Ladung und damit Energie in einem elektrischen Feld zu speichern. Die Kapazität gibt an, wie viel Ladung (Q) pro Volt elektrischer Spannung (U) auf einem System gespeichert werden kann.

C = Q / U

Formelzeichen: L

Einheiten: Henry

Einheitenzeichen: H

Die elektrische Induktivität ist die Fähigkeit eines Leiters oder einer Spule, elektrische Energie in Form eines Magnetfelds zu speichern und einer Änderung des Stromflusses entgegenzuwirken.

Grundlegendes Prinzip:

Fließt Strom durch einen Leiter, baut sich um ihn herum ein Magnetfeld auf. Ändert sich die Stärke dieses Stroms, verändert sich auch das Magnetfeld.

Nach dem Gesetz der Induktion erzeugt ein sich änderndes Magnetfeld eine Spannung (Selbstinduktion).

Diese induzierte Spannung ist immer so gerichtet, dass sie ihrer Ursache – der Stromänderung – entgegenwirkt (Lenzsche Regel).

Die Induktivität L ist der Proportionalitätsfaktor für diesen Effekt. Je größer die Induktivität, desto träger reagiert der Stromkreis auf Stromänderungen.

𝐿 =(Φ ⋅ 𝑁) / 𝐼

(Magnetischer Fluss Φ mal Windungszahl N, geteilt durch den Strom I)

Formelzeichen: G

Einheit: Siemens

Einheitenzeichen: S

Kehrwert des elektrischen Widerstands. Gibt an, wie gut ein Bauteil oder Körper den elektrischen Strom leitet.

G = 1 / R

Formelzeichen: f

Einheiten: Hertz

Einheitenhzeichen: Hz

Anzahl der Schwingungen oder Zyklen, die ein Wechselstrom oder eine Wechselspannung in einer Sekunde durchläuft.

f = 1 / t

(Wie viel Zeit wird für eine Schwingung benötigt? Wir dann normalerweise auf 1 Sekunde hochgerechnet.)

Formelzeichen: E

Einheit: Volt pro Meter

Einheitenzeichen: V/m

Maß für die Stärke und Richtung eines elektrischen Feldes und beschreibt, wie stark eine Kraft auf geladene Teilchen wirkt.

Sie ist der Quotient aus der elektrischen Kraft 𝐹⃗el und der Ladung q einer Probeladung:

Formelzeichen: B

Einheit: Tesla

Einheitenzeichen: T

Maß für die Stärke und Richtung eines Magnetfelds

Formelzeichen: Φ

Einheit: Weber

Einheitenzeichen: Wb

Gesamtzahl aller magnetischen Feldlinien, die durch eine bestimmte Fläche treten

Formelzeichen: ρ

Einheit: Ohm · Meter

Einheitenzeichen: Ω · m

stoffspezifische Materialkonstante, die angibt, wie stark ein bestimmter Stoff dem elektrischen Stromfluss entgegengesetzt ist.

Der Knotensatz besagt, dass die Summe aller Ströme, die in einen Verzweigungspunkt (Knoten) eines Stromkreises hineinfließen, genau gleich der Summe aller Ströme ist, die aus diesem Knoten herausfließen:

∑𝐼zu = ∑𝐼ab

Was an Strom in einen Knoten hineingeht, muss diesen auch wieder vollständig verlassen. Es bleibt keine Ladung im Knoten zurück.

Der Maschensatz besagt, dass die Summe aller elektrischen Spannungen in einem geschlossenen Stromkreis (einer Masche) gleich Null ist.

∑Ueinspeisung = ∑Uverbrauch

Die Summe der Quellspannung (z.B. Batterie) ist gleich der Summe aller Spannungsabfälle (z.B. Verbraucher). Die Verbraucher nehmen also die gesamte hineingegebene Spannung auf.

elektrischer Leiter, der den Stromkreis mit einem nicht-metallischen Medium verbindet – wie einer Flüssigkeit, einem Gas, dem Vakuum oder Gewebe.

Meistens bestehen Elektroden aus Metall oder Graphit. Sie sorgen dafür, dass geladene Teilchen (Elektronen oder Ionen) zwischen den festen Leitern und der Umgebung übergehen.

Elektrode in einem elektrischen oder elektrochemischen System, an der immer eine Reduktion stattfindet – das bedeutet, dass hier Elektronen aufgenommen werden.

Beim Entladen (z.B. Batterie, Akku): Die Kathode ist der Pluspol. Sie gibt Elektronen in das jeweilige Bauteil ab. Die Elektronen wandern von der Kathode zur Anode.

Beim Laden (z.B. Akku): Die Kathode ist der Minuspol. Sie zieht Elektronen an. Die Elektronen wandern erzwungenermaßen von der Anode zur Kathode.

Elektrode, an der Elektronen an einen Stromkreis oder ein System abgegeben werden. Sie ist das Gegenstück zur Kathode.

Beim Entladen (z. B. Akku, Batterie): Die Anode ist der Minuspol, sie nimmt Elektronen auf. Die Elektronen wandern von der Kathode zur Anode.

Beim Laden (z.B. Akku): Die Anode ist mit dem Pluspol der Stromquelle verbunden. Beim Laden werden Elektronen abgegeben. Die Elektronen wandern erzwungenermaßen von der Anode zur Kathode.

Elektronen fließen von + nach -

v = I / n * e * A

v = Dirftgeschwindigkeit (m/s)

I = Stromstärke (A)

n = Elektronendichte des Leiters (m^3)

e = Ladung eines Elektrons (1,602 * 10^19 C)

A = Querschnitt des Leiters (m^2)