Elektrische Schaltungen: Typen, Komponenten, Strom

Was ist eine elektrische Schaltung?

Eine elektrische Schaltung ist eine Schaltung, in der Elektronen zirkulieren. Sie besteht aus den folgenden Elementen: einem Generator, der Strom liefert, einem Draht, einem Schalter und einem Verbraucher.

Was ist elektrischer Strom?

Elektrischer Strom ist die kontinuierliche Bewegung von Elektronen durch eine Schaltung.

Arten von Materialien

• Leiter: Elektronen können sich in ihrem Inneren leicht bewegen. Beispiel: alle Metalle.
• Isolatoren: Elektronen können sich in ihrem Inneren nicht frei bewegen. Beispiel: Holz, Glas, Kunststoff.
• Halbleiter: Sie haben Eigenschaften, die zwischen denen von Isolatoren und Leitern liegen. Beispiel: Silizium und Germanium. Sie werden bei der Herstellung von Mikroprozessoren und Computern verwendet.

Leitwert

Der Leitwert ist der Widerstand eines Materials gegen den Durchgang von elektrischem Strom.

• Metalle: haben einen fast nicht vorhandenen Widerstand.
• Isolatoren: haben einen sehr hohen Widerstand.

Komponenten einer elektrischen Schaltung

• Generatoren: Sie liefern die nötige Energie, damit sich die Elektronen bewegen können. Beispiel: Batterien.
• Verbraucher: Geräte, die elektrische Energie in eine andere Energieform umwandeln. Beispiel: Lampen, Motoren, Widerstände.
• Bedienelemente: Sie dienen dazu, den elektrischen Strom zu leiten und zu unterbrechen. Beispiel: Schalter, Taster.
• Schutzelemente: Wenn die Stromstärke in einer Schaltung sehr hoch ist, erwärmen sich die Kabel und Komponenten und können schmelzen oder nicht mehr funktionieren. Um dies zu vermeiden, werden Sicherungen verwendet.

Spannung oder Potenzialdifferenz

Die Spannung oder Potenzialdifferenz ist die Energiemenge, die eine Batterie oder ein Akku (Generator) jedem Elektron zur Verfügung stellt. Sie wird mit E bezeichnet und in Volt (V) gemessen.

Stromstärke

Die Stromstärke ist die Anzahl der Elektronen, die pro Sekunde einen Querschnitt eines Leiters durchqueren: I = Q / t

Ohmsches Gesetz

Der Widerstand eines Materials gegen den Durchgang von Elektrizität ist das Verhältnis zwischen der Spannung an seinen Enden und der Stromstärke, die es durchfließt.

Arten von elektrischem Strom

• Gleichstrom (DC): Wenn eine Lampe an eine Batterie angeschlossen wird, bewegen sich die Elektronen immer in die gleiche Richtung und mit der gleichen Intensität.
• Wechselstrom (AC): Die Elektronen ändern ihre Bewegungsrichtung 50 Mal pro Sekunde. Die Stromstärke ist nicht immer gleich.

Effektivwert

Der Effektivwert eines Wechselstromsignals ist der Wert, den ein Gleichstromsignal haben müsste, um die gleiche Energiewirkung zu erzielen.

Stromerzeuger

Der Stromerzeuger ist die Energie, die den Elektronen zur Verfügung gestellt wird, um sie in Bewegung zu halten. Diese Energie wird von den Verbrauchern verbraucht.

Elektrische Leistung

Die elektrische Leistung ist die Fähigkeit eines Verbrauchers, zu einem bestimmten Zeitpunkt elektrische Energie umzuwandeln.