Elektrizitätslehre & Magnetismus Flashcards
Stromstärke
Stromstärke I = Q : t
Q=Anzahl der Ladungen
t=Sekunden
Einheit: Coulomb
Widerstand
Widerstand R= (roh • l) : A
A=Querschnitt des Leiters (je dicker der Leiter desto weniger Widerstand)
l=Länge des Leiters
roh (~p)= spezifischer Widerstand eines Materials, genormt auf 1m Länge und 1mm^2 Querschnitt
Ohmsches Gesetz
Stromstärke I = U : R
U=Spannung
R=Widerstand
Parallelschaltung
1 : R(ges) = (1 : R(1)) + (1 : R(2)) + (1:R(3))
=> Gesamtwiderstand kleiner als jeder Widerstand einzeln
Elektrische Arbeit
Elektrische Arbeit W = U • I • t
U= Spannung I= Stromstärke t= Zeit Einheit: Wattsekunden [Ws] 1 Ws entspricht Energie von einem Joule
Elektrische Leistung
Elektrische Leistung P = U • I
U=Spannung (Volt)
I=Stromstärke (Ampere)
Kapazität
Kapazität C = Q : U
Q=Ladung
U=Spannung
Lorentzkraft
Lorentzkraft F(LO)= s • I • B
B= magnetische Induktion (Stärke des Magnetfeldes, Einheit Tesla [T]) I= Stromstärke s= Länge des Leiterstückes, das im Magnetfeld liegt
Induzierte Spannung
Induzierte Spannung U = N • v • B
N= Anzahl der Windungen der Spule
v=Geschwindigkeit, mit der sich die Spüle/ Magneten drehen
B= Stärke des Magnetfeldes
Elektrische Ladung: Einheit & Abkürzung
Elektrische Ladung Q, Einheit Coulomb C
Kleinste mögliche Ladung
Kleinste mögliche Ladung: Elementarladung (1,6 • 10^-19C), alle anderen Ladungen sind ganzzahlige Vielfache der Elementarladung
Ladungsmemge von 1 Coulomb
1 Sekunde lang Strom mit 1 Ampere
Elektrisches Feld
Elektrisches Feld: Raum, in dem die Kraft wirkt, Feldlinien laufen vom + zum - Pol (je näher zusammen desto stärker das Feld)
Äquipotenziallinien
Äquipotenziallinien: Ladungen, die gleich weit weg von einer anderen Ladung entfernt liegen, sind auf einer Äquipotenziallinie; um von einer Äquipotenziallinie zu kommen, muss man Arbeit verrichten
Grundgrößen in Elektrizitätslehre
Spannung U, Einheit Volt V
Stromstärke I, Einheit Ampere A
Widerstand R, Einheit Ohm
Spannung
Spannung U, Einheit Volt V
beschriebt den Ladungsunterschied zwischen 2 Polen: Gleichspannung (1 Pol positiv, einer negativ), Wechselspannung (Pole wechseln immer, Vorteil: Spannung kann für Transporte wie Stromkabel - Strommast ohne viele Verliste transformiert (Höhe verändert) werden
Stromstärke
Stromstärke I, Einheit Ampere A
gibt an, wie viele Ladungen in einem Zeitraum durch einen Leiterquerschnitt fließen
Widerstand
Widerstand R, Einheit Ohm
gibt an, wie stark die Elektronen beim Fließen durch einen Leiter behindert werden
Serienschaltung
Serienschaltung: ein Gerät fällt aus, ganzer Stromkreis durchbrochen -> ungünstig
Elektrische Verbraucher im Haushalt
Jeder elektrische Verbraucher im Haushalt ist ein Widerstand
Parallelschaltung
Parallelschaltung: Strom kann auch fließen, wenn nur ein Gerät aktiv ist (Gesamtwiderstand ist kleiner als jeder Widerstand einzeln)
- Kirchhoff‘sche Regel
- Kirchhoff‘sche Regel: bei Parallelschaltung
Stromstärke vor und Summen der Stromstärken nach einer Verzweigung müssen gleich sein (keine gehen verloren)
- Kirchhoff‘sche Regel
- Kirchhoff‘sche Regel: Serienschaltung
Summe der Spannungen gleich der außen angelegten Spannung; die Spannungen bei jedem einzelnen Widerstand zusammen sind so groß wie eine, die man außen herum anlegt
Sicherungen im Haus
Sicherungen im Haus: unterbinden zu hohe Stromstärken, die Leitungen schädigen oder zu Bränden führen können (früher Schmelzsicherungen), Sicherungsautomaten messen Magnetfeld (zu stark -> Stromkreis wird unterbrochen)
FI-Schalter
FI-Schalter: vergleicht Höhe des hinfliegenden & zurückfließenden Stromes, bei zu großen Unterschieden (Stron fließt durch menschlichen Körper oder beschädigte Isolierung) wird der Stromkreis unterbrochen
Definition: Elektrische Arbeit
Elektrische Arbeit W, Einheit Wattsekunden Ws
Arbeit, die durch Verbaucher im Stromkreis geleistet wird
Kondensator
2 Platten, die sich nicht berühren, auf denen elektrische Ladungen gespeichert werden können
bei Gleichstrom: Unterbrechung im Stromkreis
bei Wechselstrom: speichert kurzzeitig Ladungen
Kapazität C: wie viele Ladungen er speichern kann, hängt von Größe der Platten, Abstand (je weniger, desto mehr C), Material der & Material zwischen den Platten (Isolator erhöht C)
Definition: Lorentzkraft
Lorentzkraft: stromdurchflossene Leiter, die durch ein Magnetfeld laufen, werden durch Kraft der Magnetfelder bewegt
Lorentzkraft: Anwendung
Anwendung Lorentzkraft:
Teilchenbeschleuniger (Lorentzkraft hält Teilchen in der Bahn = Zentripetalkraft), Polarlichter
Magnete
Magnete: innerhalb einen Stoffes (zB Eisen) liegen viele kleine Elementarmagneten ungeordnet, durch einen Permanentmagneten oder ein durch Strom erzeugtes Magnetfeld kann man diese ordnen & den Stoff magnetisieren
3 Klassen der Magnete
Magnete: 3 Klassen
unmagnetische Stoffe
ferromagnetische Stoffe
permanenter Magnetismus
Unmagnetische Stoffe
Unmagnetische Stoffe: Elementarmagnete lassen sich nicht ordnen (Holz,..)
Ferromagnetische Stoffe
Ferromagnetische Stoffe: Elementarmagneten lassen sich für kurze Zeit ordnen (Eisen,..), werden für Elektromagneten verwendet
Permanenter Magnetismus
Permanenter Magnetismus: lässt sich dauerhaft magnetisieren (Stahl,..)
Spulen
Spülen: mit ferromagnetischen Stoffen kann man das magnetische Feld einer stromdurchlaufenden Spüle verstärken (Spule mit Eisenkern), so werden Elektromagneten aufgebaut
Magnetismus zerstören
Magnetismus zerstören: hohe Temperaturen (ab ~700°C durch hohe kinetische Energie), Erschütterungen, falsche Aufbewahrung
Einfachste Art elektromagnetischer Induktion
Einfachste Art elektromagnetischer Induktion (Stromerzeugung): Leiterschleife, die in einem Magnetfeld gedreht wird (Strom wird durch die Änderung der Anzahl der Feldlinien, die durch die Leiterschleife verlaufen, induziert)
Gleichstrom
Gleichstrom: + und - Pol im Stromkreis
Elektronen fließen gleichmäßig
Minuspol: Soeicher negativer Ladungen
Da der Strom in Generatoren durch die Drehbewegung der Spule erzeugt wird, wird nicht konstant gleich viel Spannung (Feldlinien in Spule)
Strom aus Steckdose: Frequenz von 50 Hz (50 Umdrehungen der Leiterschleife), max. Spannung: 325 V (230 V aus Steckdose)
Spannung aus Steckdose
Spannung aus Steckdose: 230 V
Transformator
Transformator: um Spannung des Stroms zu verändern
besteht aus 2 Spulen mit unterschiedlich vielen Windungen (Primärspule mit vielen, Sekundärspule mit weniger Windungen, verbunden durch Eisenkern);
fließt durch 1. Spule Strom -> Magnetfeld -> Spannung in 2. Spule (gleiches Verhältnis der Spannungen zu den Windungen)
Wieso hohe Spannung bei Transport von Strom?
Hohe Spannung bei Transport von Strom weil Verluste indirekt proportional zu Spannung ist
Elektrischer Schwingkreis
Elektrischer Schwingkreis: zur Erzeugung elektromagnetischer Wellen (Radio,..)
besteht aus Stromkreis mit Kondensator & Spule, Elektronen pendeln mit bestimmter Frequenz von einer Kondensatorseite zur anderen -> in Spule entstehen Schwingungen die an Umwelt abgegeben werden
Radiowellen
Radiowellen: hochfrequente Trägerschwingung + niederfrequente Tonschwingung (AM: amplitudenmodulierte Schwingung, FM: frequenzmodulierte Schwingung)
