Zusammenfassung Elektrizitätslehre - philipprogramm · 2018. 11. 21. · Zusammenfassung...

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Zusammenfassung Elektrizitätslehre Copyright by philipprogramm Seite 1 Zusammenfassung Elektrizitätslehre 1. Grundlagen der Elektrizitätslehre 1.1 Die Schaltsymbole Um die Schaltkreise darzustellen, verwendet man sogenannte Schaltpläne. Um einzelne Bauelemete zu kennzeichnen, verwendet man die Schaltsymbole. 1.1 Regeln der Elektrizitätslehre Elektrizität strömt von stellen hohen Potentials zu stellen tiefen Potentials. Der elektrische Strom ist ein Kreislauf, aber die Energie wird von der Spannungsquelle zum Verbraucher transportiert. 1.2 Größen in der Elektrizitätslehre Spannung/Potential Die elektrische Spannung (=Potentialunterschied) gibt an, wie stark der Antrieb des elektrischen Stromes ist. Formelzeichen: U Einheit: Volt, V (1V, 2V, 112V,…) Stromstärke Die elektrische Stromstärke gibt an, wie viel Elektrizität pro Zeit strömt. Formelzeichen: I Einheit: Ampere, A (1A, 2A, 112A ,…)

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    Zusammenfassung Elektrizitätslehre

    1. Grundlagen der Elektrizitätslehre

    1.1 Die Schaltsymbole

    Um die Schaltkreise darzustellen, verwendet man sogenannte Schaltpläne. Um einzelne Bauelemete

    zu kennzeichnen, verwendet man die Schaltsymbole.

    1.1 Regeln der Elektrizitätslehre

    Elektrizität strömt von stellen hohen Potentials zu stellen tiefen Potentials.

    Der elektrische Strom ist ein Kreislauf, aber die Energie wird von der Spannungsquelle zum

    Verbraucher transportiert.

    1.2 Größen in der Elektrizitätslehre

    Spannung/Potential

    Die elektrische Spannung (=Potentialunterschied) gibt an, wie stark der Antrieb des elektrischen

    Stromes ist.

    Formelzeichen: U

    Einheit: Volt, V (1V, 2V, 112V,…)

    Stromstärke

    Die elektrische Stromstärke gibt an, wie viel Elektrizität pro Zeit strömt.

    Formelzeichen: I

    Einheit: Ampere, A (1A, 2A, 112A ,…)

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    Widerstand

    Der elektrische Widerstand ist ein Maß dafür, welche elektrische Spannung erforderlich ist, um eine

    bestimmte elektrische Stromstärke durch einen elektrischen Leiter (Widerstand) fließen zu lassen.

    Formelzeichen: R

    Einheit: Ohm, Ω (1Ω, …)

    1.3 Das Ohm’sche Gesetz

    U = R • I

    R = Widerstand (in Ω)

    U = Spannung (=Potentialunterschied in Volt)

    I = Stromstärke (in Ampere)

    Beispiel: U = 9V, I = 1A

    U = R * I |: I

    U: I = R

    9V: 1A = R

    R = 9Ω

    1.4 Die Kirchhoff’schen Regeln

    1.4.1 Die Knotenregel

    Der Strom, der in einen Knoten fließt, muss genauso groß sein, wie der Strom, der raus fließt.

    I1 + I2 + I4 = I3

    1.4.2 Die Maschenregel

    Die Maschenregel besagt, dass alle Teilspannungen einer Masche in einem elektrischen Kreis

    zusammen 0 ergeben.

    Beispiel: Wenn die Batterie 9V liefert, und die Widerstände alle

    gleich sind, so müssen an jedem Widerstand 3V abfallen, um auf

    insgesamt 0 zu kommen (9V – 3V – 3V – 3V = 0 V)

    Knoten

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    1.5 Ersatzwiderstände berechnen

    1.5.1 Reihenschaltung

    Eine Reihenschaltung erkennt man daran, dass die

    Widerstände hintereinander verbunden sind.

    Da man, wie man sehen kann, mehrere

    Widerstandswerte hat und nicht einen, kann man

    nicht mit Formeln arbeiten (diese arbeiten mit einem

    Ersatz-Widerstand). Um nun diesen Ersatzwiderstand

    (im Folgenden als 𝑅𝑒 bezeichnet) zu berechnen,

    verwendet man diese Formel:

    𝑅𝑒 = 𝑅1 + 𝑅2 + 𝑅3

    diese kann beliebig weiter fortgeführt werden mit weiteren in Reihe geschalteten Widerständen!

    1.5.2 Parallelschaltung

    Hier kann man gut erkennen, dass die

    Widerstände nicht hintereinander (wie bei der

    Reihenschaltung) sondern nebeneinander

    geschaltet sind.

    Das nennt man dann Parallelschaltung. Um hier

    den Gesamt-Widerstand zu berechnen,

    verwendet man folgende Formel:

    1.6 Komplexere Schaltungen

    Bei komplexeren Schaltungen, d.h. mit kombinierten Reihen- und Parallelschaltungen geht man wie

    folgt vor:

    Man berechnet (wie oben beschrieben) die Ersatzwiderstände (𝑅𝑒) von erkennbaren Teilen der

    Schaltung, welche entweder nur Parallel- oder Reihenschaltungen sind. (Herunterbrechen auf

    berechenbare Teil-Schaltung)

    Nun ersetzt man gedanklich diese Stücke durch diesen Ersatzwiderstand und kann so weitere Teile

    der Schaltung berechnen (immer wieder einzelne Teile ausrechnen).

    1.7 Der Draht als Widerstand

    Je länger der Draht, desto größer sein Widerstand (l = Länge)

    Je größer die Querschnittsfläche, desto kleiner sein Widerstand (A = Querschnittsfläche)

    Der Widerstand eines Drahtes hängt von dessen Material ab. (𝜌 beschreibt das Material)

    Leitungswiderstand: 𝑅 = 𝜌 ∗ 𝑙

    𝐴 (𝜌 ist ein Materialabhängiger Wert)

    𝑅𝑒 = 𝑅1 ∗ 𝑅2𝑅1 + 𝑅2

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    1.8 Elektrische Leistung

    Die elektrische Leistung gibt an, wie viel elektrische Arbeit der elektrische Strom in jeder

    Sekunde verrichtet bzw. wie viel elektrische Energie in andere Energieformen umgewandelt

    wird.

    Formelzeichen: P

    Einheit: W, Watt (1 W)

    Berechnung der elektrischen Leistung: P = U * I

    2. Halbleiter

    2.1 Die Diode

    Die Diode lässt die Elektrizität nur fließen, wenn an der Anode (A) ein höheres Potential anliegt als an

    der Kathode (K) .

    Anders gesagt: Der Strom kann nur in Richtung des

    Pfeils fließen.

    2.2 Der Transistor

    2.2.1 Der FET (=Feldeffektivitätstransistor)

    • Lässt die Elektrizität von Source nach Drain fließen, wenn an Gate positive Ladung anliegt

    G

    2.2 Der Bipolare Transistor

    • Lässt die Elektrizität vom Kollektor zum Emitter fließen, wenn an der Basis ein Strom fließt.

    C (Kollektor)

    A K

    S

    G

    D

    D

    G

    D

    E (Emitter)

    G

    D

    B (Basis)

    G

    D

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    3. Elektrostatik

    Bildquellen:

    www.frustfrei-lernen.de

    www.grund-wissen.de

    de.wikibooks.org

    www.hobby-bastelecke.de

    www.wikipedia.de

    http://www.frustfrei-lernen.de/http://www.grund-wissen.de/de.wikibooks.orghttp://www.hobby-bastelecke.de/http://www.wikipedia.de/