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Elektrotechnik

Stromkreisgesetze

 

 

Allgemein

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Im Kapitel "Stromkreisgesetze" wird der elektrische Stromkreis behandelt.
Das Fachgebiet ermöglicht es ihnen, Zusammenhänge im Stromkreis zu erkennen und auch zu verstehen. Es wird gezeigt wie sich die Grössen, Strom, Spannung und Widerstand im Stromkreis verhalten. Das Kapitel wird dazu die wichtigsten Gesetze und Zusammenhänge vermitteln. Diese Inhalte sind grundlegend. Ohne diese Kenntnisse werden kommende Inhalte nicht mehr verstanden.

Wer elektrische und elektronische Schaltungen verstehen oder gar entwerfen möchte, muss Kenntnisse über die Gesetze im Stromkreis haben. Vieles kann mit geringem Aufwand berechnet werden, wenn man die richtigen Formeln zur Hand hat.
Bild: Der Stromkreis; 1 Batterie (Spannungsquelle), 2 Plusklemme, 3 Minusklemme, 4 Plusleitung, 5 Minusleitung, 6 Schalter, 7 Lampe (Verbraucher)
 

Der Stromkreis

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Der einfache Stromkreis besteht aus einer Spannungsquelle (1), einem Verbraucher (2) und Leitungen, welche die Bauelemente untereinander verbinden.

Mit dem Schalter (3) kann der Stromkreis auf Wunsch geschlossen oder unterbrochen werden. Es fliesst erst ein Strom, wenn der Schalter geschlossen ist.
Damit ein Strom fliessen kann, muss der Stromkreis geschlossen sein.

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In der Regel wird der Stromkreis durch eine Sicherung (4) vor Überlastung geschützt.

Die Sicherung unterbricht den Stromkreis, ab einer bestimmten Stromstärke. In unserem Beispiel wird in erster Linie die Leitung vor Überlastung oder Kurzschluss geschützt.

Einen Kurzschluss entsteht, wenn Plus-Pol und Minus-Pol einer Spannungsquelle, ohne Verbraucher (0 Ω), eine Verbindung erhalten.

Bei hoher Spannung (Wechselspannung = 50 V, Gleichspannung = 120 V) ist die Sicherung kein Schutz für Lebewesen. In dieser Situation besteht Gefahr, dass ein zu grosser Strom über den Körper (Körperwiderstand ca. 1 bis 1,5 kΩ) fliessen kann.
Eine Leitungssicherung ist kein Personenschutz!
Elektroschema
Der Stromkreis kann mit einem Schema vereinfacht dargestellt werden. Dazu werden genormte Symbole (Schaltzeichen) verwendet, welche mit Verbindungslinien untereinander zusammen geschaltet werden.

Im Schaltschema ist der Schalter geöffnet dargestellt.
Schalter sind immer in der Ruhestellung gezeichnet. Das heisst, bei unserem geschlossenen Stromkreis muss man sich den Schalter als geschlossen vorstellen.

Folgende Symbole sollten Sie sich einprägen:

Elektrosymbole
Spannungsquelle Glühlampe Schalter (Schliesser) Sicherung
Batterie Glühlampe Schalter Sicherung
 

Georg Simon Ohm

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JahrBeschreibung
1789Georg Simon Ohm wurde in Erlangen in ärmlichen Verhältnisse geboren. Sein Vater (Schlossermeister) interessierte sich für Mathematik, Physik und Philosophie und vermittelte seinen Söhnen dieses Wissen.
1805 Nach dem Gymnasium begann er sein Studium an der Universität in Erlangen. Abbruch aus finanziellen Gründen nach einem Jahr.
1806 Mathematiklehrer im ehemaligen Kloster Gottstatt in der Schweiz
1811 Promoviert zum Doktor mit seiner Arbeit über Licht und Farben in Erlangen.
1813
bis 1826
Während dieser Zeit beschäftigten sich viele Wissenschaftler mit der elektromagnetischen Erscheinungen. Ohm widmete sich der Erscheinung der galvanischen Kette und stiess dabei auf das Ohmsche Gesetz.
1827 Erschient der Artikel mit dem Titel “Die galvanische Kette mathematisch bearbeitet”.
Dabei zeigt er den Zusammenhang zwischen Stromstärke I und Spannung U auf. Dank Ohm wurde es erstmals möglich, die kaum erforschte Elektrizitätslehre mathematisch zu erklären.
1833 Professor für Physik an der königlichen Schule in Nürnberg.
1842 Obwohl Anfangs die Anerkennung aus blieb und die Bedeutung des Ohmschen Gesetzes nicht erkannt wurde, bekam er Jahre später vom Ausland innerhalb kürzester Zeit viele Auszeichnungen und Ehrungen verliehen.
1854 Georg Simon Ohm gestorben.

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Zusammenfassung

Der elektrische Stromkreis und seine Gesetze.

Damit ein Strom fliessen kann muss der Stromkreis geschlossen sein. Das Ohmsche Gesetz besagt, wenn zwei Grössen des Ohmschen Gesetzes bekannt sind, kann die Dritte berechnet werden.
Im geschlossenen Stromkreis ist die Stromstärke direkt proportional zur Spannung (I · U) und umgekehrt proportional zum Widerstand des Leiters.

Die Reihenschaltung ist ein unverzweigter Stromkreis. Alle Bauteile werden vom gleichen Strom durchflossen.
Bei der Parallelschaltung liegt ein verzweigter Stromkreis vor. Der Strom teilt sich und zwei oder mehrere Stromkreise auf.
In gemischten Schaltungen gibt es mehrere Stromkreise die seriell oder parallel untereinander verbunden sind.

Es werden weitere Anwendungen und Verhalten wie Vorschaltwiderstände, Spannungsteiler und von Spannungsquellen behandelt.
Auch das Verhalten von kapazitiven (Kondensatoren) und induktiven (Spulen) Komponenten werden dargelegt.  

Hilfsmittel

Link

 

Quellen

ELEXS - Online-Magazin für Elektronik Schuler Lexikon TEC.Lehrerfreund Bildungsserver Elektronik Fachbuch Elektronik Kompendium Wikipedia Frustfrei-Lernen.de Elektronik Kurs DARC

 

Literatur

  • Elektrotechnische Grundlagen - Elektronik 1, Heinz Meister, Vogel Buchverlag, ISBN:. 978-3-8343-32
  • Basiswissen Schule - Physik 5. Klasse bis 10. Klasse - Lothar Meyer, Gerd-Dietrich Schmidt, Duden 4. Aufl.,
    ISBN: 978-3-411-71464-3
  • Elektrotechnik. Ein Grundlagenbuch, Dieter Zastrow, Vieweg-Verlag ISBN: 978-3-528-44034-3

 

Schlagwörter
Stromkreis - Verbraucher - Leitung - Schalter - Sicherung - Kurzschluss - linear - Spannung - Strom - Stromstärke - Knotenpunkt - Knotenregel - Maschenregel - Masche - Gruppenschaltung - Spannungsquelle - Georg Simon Ohm - Ohmsches Gesetz - Spannungsaufteilung - Gesamtstrom - Teilstrom - Grafik - Stromkennlinie - Spannungskennlinie - Reihenschaltung - Serieschaltung - Spannungsteiler - unbelasteter - belasteter - Gemischte Schaltungen - Vorwiderstand - Verlustleistung - Spannungsabfall - Potential - Parallelschaltung - Kirchhoffsche Regeln - Querstromverhältnis - Widerstand - Widerstadsbrücke - Messbrücke - Brückenschaltung - Wheatston - abgeglichen - reale Spannungsquelle - Ideale Spannungsquelle - Kondensator - Spulen - Induktiv - Kapazitiv - Arbeitspunkt - LED - Innenwiderstand

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Aktualisierung 05.05.2017 15:09
aktualisiert: 2017-05-04