Elektrizitätslehre Flashcards
Elementarladung von Elektronen/Protonen
e = 1,6 x 10^-19 (C)
Coulombkraft
Anziehungskraft bzw. Abstoßungskraft zwischen 2 Ladungen
Formel Coulombkraft
F(C) = (1/4π x e(0) x e(r)) x (Q1 x Q2 / r^2)
elektrische Feldkonstante
e(0) = 8,85 x 10^-12 (C^2/Nm^2)
elektrisches Feld
Feld, das durch die Coulombkraft auf elektrische Ladungen wirkt (Feldlinien verlaufen stets von der positiven zur negativen Ladung)
Formel elektrische Feldstärke
E = F/Q (V/m)
Influenz
Änderung der Ladungsverteilung auf einen Körper durch Annäherung eines geladenen Körpers
Formel elektrische Feldspannung
U = E x d (V)
elektrische Stromstärke
Maß für die elektrische Ladung, die pro Sekunde durch einen Leiterquerschnitt fließt
Stromrichtung
- technisch: von + zu -
- Elektronenstrom: von - zu +
Formel elektrische Stromstärke
I = Q/t (A) I = U/R (A)
elektrischer Leiter
Medium, welches frei bewegliche Ladungsträger besitzt -> Transport der Teilchen = elektrischer Strom
Nichtleiter
Elektronen sind fest an Atome gebunden -> kein Strom
Halbleiter
wenig frei bewegliche Elektronen (z.B. Silizium)
Dotieren
Einbau von Fremdatomen zur Beeinflussung elektrischer Eigenschaften
p-Halbleiter
Entstehung von Elektronenlöchern durch Verunreinigung mit Atomen mit weniger Valenzelektronen (z.B. Bor)
n-Halbleiter
Elektronenüberschuss durch Verunreinigung mit Atomen mit mehr Valenzelektronen (z.B. Phosphor)
Formel Ohm‘scher Widerstand
R = U/I (Ω)
Formel elektrische Leistung
P = W/∆t (W) P = U x I (W)
Formel elektrische Arbeit
W = Q x U = I x t x U (J)
Formel Ohm‘sches Gesetz
U = R x I (V)
Knotenregel
Summe aller in einen Knoten hineinfließenden Ströme = Summe aller abfließenden Ströme
ΣI = 0
Maschenregel
ΣU = 0
R1 x I1 = R2 x I2
Reihenschaltung
R(ges) = R1 + R2 + ... + Rn U(ges) = U1 + U2 I(ges) = I1 = I2
Parallelschaltung
1/R(ges) = 1/R1 + 1/R2 + ... + 1/Rn U(ges) = U1 = U2 I(ges) = I1 +I2
Magnetfeld
magnetische Feldlinien verlaufen in sich geschlossen vom Nord- zum Südpol
Lorentz-Kraft
Kraft, die ein magnetisches Feld auf eine bewegte Ladung ausübt
Formel Lorentz-Kraft
F(L) = q x v x B (N)
Richtung der Lorentz-Kraft
senkrecht zur Bewegungsrichtung (Rechte-Hand-Regel) bei Elektronenstrom von + nach -
Spule
Addition der Magnetfelder mehrerer nebeneinander liegender stromdurchflossener Leiter -> sehr starkes homogenes Magnetfeld
Permanentmagnet
besitzen Magnetfeld ohne elektrischen Stromfluss
- > übt Anziehung auf ferromagnetische Stoffe (z.B. Eisen) aus
- > Influenz: Eisen wird selbst zum Magneten
Wechselstrom
elektrischer Strom, der seine Richtung in regelmäßiger Wiederholung ändert
Effektivwert
zeitlich konstante Werte des Gleichstroms, die am gleichen Widerstand R in der gleichen Zeit die gleiche Energie wie Wechselstrom liefert
Formel Effektivwerte
U (eff) = U (max) / √2
I (eff) = I (max) / √2
Periodendauer
Zeit, welche für eine positive und negative Auslenkung benötigt wird
Frequenz
Anzahl sich wiederholender Vorgänge pro Sekunde
Formel Frequenz
f = 1/T (Hz)
Frequenzspektrum
- sichtbares Licht: 400nm - 700nm
- Rundfunk/Wechselströme: lange Wellenlängen, niedrige Frequenz
- Gamma-/Röntgenstrahlung: kurze Wellenlängen, hohe Frequenz
Wellenlänge
Abstand zwischen 2 maximalen Auslenkungen
Formel Ausbreitungsgeschwindigkeit von Wellen
c = f x λ (m/s)
Beispiele für Gleichstrom und Wechselstrom
- Gleichstrom: Akkus, Batterien
- Wechselstrom: Elektromotoren
Vorteile von Wechselstrom gegenüber Gleichstrom
besserer Transport durch Kraftwerke über weite Strecken
Amplitude
maximale Auslenkung einer Welle