Grundlagen der Elektrotechnik: Schaltungen, Strom & Widerstand

Grundlagen der Elektrotechnik und Schaltungen

Definitionen und Grundbegriffe

Elektrische Schaltung: Ein System von Zusammenschaltungen, das zur Erzeugung oder Nutzung elektrischer Energie geeignet ist. Hierfür werden minimal eine Stromquelle und eine Vorrichtung benötigt, um diese Energie in Arbeit umzuwandeln (Verbraucher).

Elektrischer Strom (Bewegung): Bewegung von Ladungsträgern in einem Leiter. Es gibt zwei Arten von Ladungsträgern: 1. Freie Elektronen in Materialien (Metalle); 2. Ionen (geladene Teilchen) in Materialien, die Ladungen transportieren (z. B. Elektrolyte).

Elektrischer Strom (Intensität): Die Menge an elektrischer Ladung, die pro Zeiteinheit durch einen Punkt fließt (Einheit: Ampere, A). Damit Strom fließen kann, muss der Stromkreis geschlossen sein.

Elektrisches Potenzial und Spannung: Die elektrische Kraft, die von einem Elektromotor ausgeübt wird, um eine Ladung aus dem Unendlichen zu gewinnen (Elektrisches Potenzial). Bei der Erzeugung nimmt sie den Namen Elektromotorische Kraft (EMK) an. Wenn Arbeit geleistet wird, wird sie als Potenzialdifferenz (DDP) oder Spannung bezeichnet (Einheit: Volt, V). Wird sie an einem Schaltelement angewandt, spricht man vom "Spannungsabfall".

Elektrischer Widerstand (R): Die Eigenschaft eines Materials, den Übergang des elektrischen Stroms zu behindern (Einheit: Ohm, Ω). Der Widerstand ist umgekehrt proportional zur Stromintensität: Je höher der Widerstand, desto geringer die Intensität und umgekehrt. Die Umkehrung dieser Eigenschaft ist der Leitwert (G), der die Fähigkeit eines Materials beschreibt, Strom zu leiten (Einheit: Siemens, S, früher Mho). Formel: G = 1 / R.

Schaltungsarten und Regeln

Serienschaltung: Liegt vor, wenn die Stromstärke nur einen einzigen Weg vom Generator weg und zu ihm zurück hat. Die in Reihe geschalteten Widerstände addieren ihre Wirkung auf den Strom (Gesamtwiderstand erhöht sich).

Parallelschaltung: Liegt vor, wenn zwei oder mehr Elemente zwischen zwei gemeinsamen Punkten verbunden sind.

Wichtige Regeln für Spannungen und Ströme

• Wenn Elemente parallel geschaltet sind, ist die Spannung über ihnen gleich.
• Wenn Elemente in Serie geschaltet sind, haben sie den gleichen Strom (I).

Formeln und Anmerkungen

Anmerkung zur Quelle: Wenn ich nichts sage, weil die Quelle nicht parallel geschaltet ist, muss ich feststellen, ob der Strom (I) mit dem Element ("es") zusammenfällt.

Spannungsabfall: Vbc = Vt - VR1

Stromverteilung (Kirchhoffsches Gesetz): IR2/3 = It - IR1

Ohm'sches Gesetz (Dreieck)

Das Ohmsche Gesetz beschreibt den Zusammenhang zwischen Spannung (V), Strom (I) und Widerstand (R).

    V
  -----
  I | R

Mnemotechnische Notizen (Unklar):

• ka einen MA MA
• K m M
• KV V MV