Elektrik Flashcards
Was versteht man unter dem Begriff “elektrischer Strom”?
Elektronen die sich in einem Leiter mit relativer kleiner Geschwindigkeit vorwärts bewegen. Diese so genannten freien Elektronen haben sich dem Atomverband gelöst.
Welche Wirkungen kann elektrischer Strom ausüben?
- Wärmewirkung
- chemische Wirkung
- magnetische Wirkung
Wie ist die elektrische Stromstärke definiert?
Ein Ampere (A) ist die Stärke eines elektrischen Stroms, der durch zwei geradlinige parallele Leiter mit einem Abstand von einem Meter fließt und der zwischen den Leitern je Meter Länge eine Kraft von 2*10^-7 N hervorruft. => SI-Einheit mit Formelzeichen I
Was versteht man unter einer elektrischen Ladung?
Das Produkt aus Stromstärke und Zeit. Sie heißt auch Elektrizitätsmenge oder Ladungsmenge.
-> Q=It [Einheit: As => Coulomb (C)]
=> Die kleinste elektrische Ladung besitzen die Elementarteilchen Elektron (negativ) und Proton (positiv) -> elektrische Elementarladung e=1,602*10^-19 C
=> jede elektrische Ladung ist ein ganzzahliges Vielfaches der elektrischen Elementarladung e.
Was ist die Ursache des elektrischen Stroms?
Die Quellenspannung U[q] (Urspannung) zwischen den Polen einer Spannungsquelle.
-> am Minuspol besteht ein Elektronenüberschuss
-> am Pluspol besteht ein Elektronenmangel
=> beide Zustände werden durch Vorgänge im Inneren der Spannungsquelle erzeugt und aufrechterhalten.
=> Elektronen fließen außerhalb der Spannungsquelle vom Elektronenüberschuss zum -mangel, also vom Minus- zum Pluspol (technische Stromrichtung: Strom fließt vom Plus- zum Minuspol)
Was versteht man unter einem Spannungsabfall / wie ist die Spannung definiert?
Spannungsabfall U -> Spannung zwischen zwei beliebigen Punkten eines stromdurchflossenen Leiters (stets kleiner als die Quellspannung).
-> entsteht in Folge eines elektrischen Stroms
-> Verhältnis der in diesem Leiterteil umgesetzten Leistung zu der Stromstärke im Leister
=> [U]=W/A=Volt (V)
[Das Volt ist die elektrische Spannung zwischen zwei Punkten eines metallischen Leiters, in dem bei einem konstanten Strom von 1A zwischen den beiden PUnkten eine Leistung von 1W umgesetz wird.
Wie ist der elektrische Widerstand definiert?
Er bestimmt die Stärke des Stroms, der bei einer bestimmten Spannung durch den Stromkreis fließt.
-> Verhältnis der Spannung zwischen den Enden eines Leiters zur Stärke des Stroms im Leiter.
=> Ohm´sches Gesetz: R=U/I
-> [R]=V/A=Ohm (Omega)
-> In einem Leiter ist die Stromstärke der Spannung direkt und dem Widerstand umgekehrt proportional.
-> der Widerstand ist temperaturabhängig
-> der Kehrwert des Widerstandes R bezeichnet man als elektrischen Leitwert G=1/R -> [G]=1/Omega=Siemens (S)
[Das Ohm ist der elektrische Widerstand zwischen zwei Punkten eines metallischen Leiters, durch den bei der Spannung 1V zwischen den beiden Punkten ein Strom von 1A fließt]
Wie ist der spezifische elektrische Widerstand definiert?
R=rho*l/A
[mit rho-> spezifischer Widerstand des Materials (temperaturabhängig); l-> Gesamtlänge des Leiters und A-> Querschnittsfläche des Leiters]
-> den Kehrwert des spezifischen Widerstandes rho bezeichnet man als elektrische Leitfähigkeit chi=1/rho.
Welchen Einfluss hat die Temperatur auf den Widerstand?
- Der Widerstand eines metallischen Leiters wächst mit der Temperatur.
- Bei Halbleitern sinkt der große Widerstand beim Erwärmen beträchtlich.
- Bei einigen Metallen sinkt der Widerstand in der Nähe des absoluten Nullpunktes sprunghaft auf annähernd null -> Supraleitung
[Ursache der Temperaturabhängigkeit sind die Stöße der freien Elektronen mit anderen Elektronen, Atomrümpfen und Phononen. Dadurch vergrößert sich die Eigenschwingung und damit die Querschnittsfläche für mögliche Stöße. Die Elektronen werden durch diese Wechselwirkung dauernd abgebremst.]
Was ist ein elektrischer Stromkreis?
Ein System in dem die Elektronen außerhalb der Spannungsquelle vom Minus- zum Pluspol und innerhalb der Spannungsquelle vom Plus- zum Minuspol (technische Stromrichtung entgegengesetzt) wieder zurück fließen.
-> In einem unverzweigten elektrischen Stromkreis ist an allen Stellen die Stromstärke gleich groß.
=> I=U[q]/R[i]+R[a] (Ohm´sches Gesetz)
[mit U[q]-> Quellspannung, R[i]-> Innenwiderstand und R[a]-> äußere Widerstände]
Was besagt das 2. Kirchhoff´sche Gesetz?
Auch Maschensatz genannt.
-> In einem unverzweigten Stromkreis bzw. in jeder Masche eines verzweigten Netzwerkes ist die algebraische Summe aller Quellspannungen gleich der Summe aller inneren und äußeren Spannungsabfälle.
Was besagt das 1. Kirchhoff´sche Gesetz?
Auch Knotensatz genannt.
-> In einer Stromverzweigung ist die Summe der Zweigströme gleich dem Gesamtstrom.
oder
-> In jedem Verzweigungspunkt (Knotenpunkt) eines Stromkreises ist die Summe der zufließenden Störme gleich der Summe der abfließenden Ströme.
=> I[ges]=I[1]+I[2]+I[3]+…
Was ist eine Reihenschaltung?
In dieser Schaltung werden die Widerstände hintereinander geschaltet, d.h., jeder von ihnen wird nacheinander vom gleichen Strom durchflossen.
-> Bei der Reihenschaltung von Widerständen ist der Gesamtwiderstand gleich der Summe der Einzelwiderstände
=> R[ges]=R[1]+R[2]+R[3]+… und
I=U[1]/R[1]=U[2]/R[2]=U[3]/R[3]=… -> U[1]/U[2]=R[1]/R[2]
=> Bei einer Rehenschaltung verhalten sich die Spannungsabfälle über den Widerständen wie die Widerstände selbst
Was ist eine Parallelschaltung
In dieser Schaltung sind die Widerstände nebeneinander geschaltet (alle gleichnamigen Pole sind jeweils gemeinsam verbunden). An allen Elementen der Parallelschaltung liegt dieselbe elektrische Spannung an, auch wenn deren Stromaufnahme unterschiedlich ist (ein typisches Beispiel ist die Netzspannungsversorgung (im Haushalt 230V)). Die Parallelschaltung mehrer elektrischer Verbraucher ist unanfällig für Ausfälle einzelner Verbraucher (im Sinne einer Stromunterbrechung) -> alle intakten Verbrauchen werden unverändert versorgt.
-> Der Kehrwert des Gesamtwiderstandes ist gleich der Summe der Kehrwerte der Einzelwiderstände: 1/R[ges]=1/R[1]+1/R[2]+1/R[3]+… und
I[1]/I[2]=R[2]/R[1]
=> Bei einer Parallelschaltung verhalten sich die Ströme in den Widerständen umgekehrt wie die Widerstände selbst.
Was versteht man unter dem Begriff “elektrische Arbeit”?
Unter der Kraftwirkung eines elektrischen Feldes bewegen sich die Ladungsträger durch den Leiter.
-> W=UIt=U²t/R=I²rt [Einheit: J=Ws]
-> gilt nur, wenn die Stromstärke I während der Zeit t konstant ist. Dann bewegen sich die Ladungsträger mit konstanter Geschwindigkeit, die gesamte elektrische Arbeit wird in Wärme umgewandelt (Stromwärme).
=> Elektrische Energie entsteht aus anderen Energiearten und lässt sich wieder in andere umwandeln.
=> Es gilt das Energieerhaltungsgesetz
