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Das Ohmsche Gesetz beschreibt, dass der Quotient aus Spannung (U) und Stromstärke (I) eine Konstante ist. Diese wird als elektrischer Widerstand R bezeichnet und in Ohm angegeben (Ω in Symbolschreibweise). Als Formel lautet das Ohmsches Gesetz:
Je nachdem, welche Grösse berechnet werden soll, kannst du die Gleichung umstellen, sodass gilt:
Manchmal hast du es vielleicht auch mit dem Leitwert G zu tun – das ist aber nur der Kehrwert des Widerstandes (G = 1/R). Möchtest du nun beispielsweise den Strom berechnen, der durch einen an eine 10 Volt Spannungsquelle angeschlossenen Widerstand von 1000 Ω fliesst, berechnest du
Das Ohmsche Gesetz gilt nur für Stromkreise mit ohmschen Verbrauchern. Das sind Widerstände, bei denen es einen linearen Zusammenhang zwischen Spannung und Stromstärke gibt. Eine klassische Glühlampe ist etwa kein ohmscher Verbraucher, da ihr Widerstand nicht konstant, sondern temperaturabhängig ist. Je höher die an eine Glühlampe angelegte Spannung ist, desto wärmer wird sie und desto grösser wird ihr Widerstand – sie ist daher ein sogenannter Kaltleiter. Auch bei Impedanzen kann das Ohmsche Gesetz nicht angewendet werden. Damit sind Spulen und Kondensatoren gemeint, die keinen nennenswerten ohmschen Widerstand besitzen, sondern stattdessen einen Scheinwiderstand.
Ein elektrischer Stromkreis besteht zumindest aus einer Spannungsquelle und einem über Leitungen angeschlossenen Verbraucher, etwa einem Heizdraht. Ganz ohne Verbraucher (also bei einem Kurzschluss) kann ein elektrischer Stromkreis nicht lange bestehen, da dies die Spannungsquelle zerstört. Bei grossen Spannungen und Strömen besteht zudem die Gefahr eines Leitungsbrandes. Aus diesem Grund sind Stromkreise immer gegen einen Kurzschluss gesichert.
In der Praxis hat ein Elektrotechniker häufig mit komplexen Schaltungen mit vielen Bauelementen zu tun. So kann ein Stromkreis beispielsweise nicht nur eine, sondern mehrere Spannungsquellen haben. Um Strom- und Spannungswerte auszurechnen, kommst du dann mit dem Ohmschen Gesetz nicht mehr weiter. Stattdessen werden dann andere Gesetze, nämlich die Kirchhoffschen Regeln, angewandt.
Der Strom fliesst immer von dem Pol mit dem Elektronenüberschuss (Minuspol) zu dem Pol mit dem Elektronenmangel (Pluspol). Das ist die physikalische Stromrichtung, die der tatsächlichen Bewegungsrichtung der Elektronen entspricht. Dann gibt es noch die technische Stromrichtung: von Plus nach Minus. Diese Richtung hatte man festgelegt, als man noch nicht wusste, dass die negativ geladenen Elektronen für den Stromfluss verantwortlich sind. Aus praktischen Gründen hat man aber diese (falsche) Festlegung nicht aufgegeben und verwendet sie als "technische Stromrichtung" heute immer noch in Schaltplänen. Wenn nichts anderes angegeben ist, gilt immer die technische Stromrichtung.
Um den Widerstand eines Leiters berechnen zu können, benötigst du folgende Angaben:
Die Formel lautet
Den genauen Wert für ρ kannst du einer Tabelle entnehmen. So ist beispielsweise der spezifische elektrische Widerstand von Kupfer 0.0171 Ω mm²/m. Jetzt kannst du zum Spass mal ausrechnen, wie gross der Widerstand einer 100 Meter langen Kupferleitung mit einem Querschnitt von 1,5 mm² ist:
Das ist sehr wenig und so soll es auch sein. Gerade dann, wenn eine grosse elektrische Leistung übertragen wird, muss der Widerstand der Leitung so gering wie möglich sein, um einen Spannungsabfall zu vermeiden.
Bei Leitern erster Klasse wird die elektrische Energie durch die Bewegung von Elektronen übertragen. Diese können sich in der Gitterstruktur des Materials wie in einem Gas frei bewegen, weshalb Leiter erster Klasse in der Regel sehr gute Leiter sind. Zu dieser Klasse zählen
Auch das Mineral Graphit ist ein Leiter erster Klasse. Graphit wird oft als Elektrode eingesetzt oder als Schleifkontakt in Motoren oder Stromabnehmern. Leiter der ersten Klasse sind meistens fest, es gibt jedoch auch Ausnahmen, wie Quecksilber.
Bei Leitern zweiter Klasse sind die Ladungsträger keine Elektronen, sondern Ionen, also elektrisch geladene Atome oder Moleküle. Man spricht daher auch von Ionenleitern. Ionen können eine positive (Kationen) oder negative (Anionen) Ladung besitzen. Leiter zweiter Klasse können flüssig (beispielsweise eine Salzlösung), aber auch fest oder gasförmig sein. Im Gegensatz zu Leitern erster Klasse findet bei Leitern zweiter Klasse beim Stromfluss eine chemische Reaktion statt, die den Leiter stofflich verändert.
Der Dahlandermotor ist eine spezielle Art einer Asynchronmaschine. Es handelt sich um eine Schaltungsvariante einer Drehstrommaschine, die als Generator und Elektromotor fungiert. Sie ist benannt nach Robert Dahlander, der diesen Motor im Jahre 1897 erfand und zusammen mit seinem Mitarbeiter Karl Avid Lindström patentieren liess. Die Asynchronmaschine dient dazu, zwischen verschiedenen Drehzahlen schalten zu können. Wir liefern dir die wichtigsten Informationen zum Thema Dahlanderschaltung.
Irgendwann ist es soweit: Die Waschmaschine, der Kühlschrank, das Tablet oder der Fernseher haben ausgedient und eine Reparatur lohnt sich nicht mehr. Ein neues Gerät ist schnell gekauft. Doch was geschieht mit dem alten? Gebrauchte Elektrogeräte gehören nicht auf den Müll. Sie enthalten wertvolle Metalle, Kunststoffe und Glas, die wiederverwendet werden können. Doch viele Altgeräte enthalten auch Schadstoffe, die die Gesundheit und die Umwelt gefährden können. Eine fachgerechte Verwertung ist wichtig. Durchschnittlich erzeugt jeder Schweizer im Jahr etwa 16 Kilogramm Elektroschrott. Wir zeigen, was bei der Entsorgung von Elektrogeräten zu beachten ist.
Die Verlegung von elektrischen Leitungen unter Putz ist heute allgemeiner Standard. In jedem Haus versehen zahlreiche Unterputzdosen ihren Dienst, ohne jemals gesehen zu werden. Viele bleiben sogar während ihrer gesamten Lebensdauer von den Hausbewohnern unentdeckt. Das ist ein sicheres Zeichen dafür, dass der Elektriker, der sie eingebaut hat, sein Handwerk beherrschte. Unterputzdosen kommen überall dort zum Einsatz, wo Schalter oder Steckdosen installiert sind, oder sie sitzen als Verteilerdosen dort in den Wänden, wo verschiedene Leitungen miteinander verbunden sind. Treten keine Fehler auf und nimmt der Hausbesitzer keine Veränderungen vor, bleiben Unterputzdosen immer unangetastet.
Volumenstromregler regulieren den Luftstrom, vor allem in Lüftungsanlagen. Sie können als Low-Tech-Bauteile auf einen bestimmten Wert voreingestellt werden oder als variable Volumenstromregler mit Stellantrieb den Befehlen einer Gebäudeautomation gehorchen. Letztere erlauben es, die Zu- und Abluft für jeden einzelnen Raum grosser Gebäudekomplexe zentral zu steuern. Damit sind sie in modernen Gebäuden zu unverzichtbaren Ausführungsgehilfen der Gebäudeleittechnik geworden.
Gebäudeleitsysteme haben sich beim Facility Management grosser Gebäude so bewährt, dass sie heute nicht mehr wegzudenken sind: Von der Klimatisierung über die Zutrittskontrolle bis zur Aufzugssteuerung wird durch das Gebäudeleitsystem einfach alles überwacht und grossteils automatisiert gesteuert. Die immer weiter fortschreitende Vernetzung erweitert dabei auch dessen Anwendungsbereich. Wissenswertes zum Thema Gebäudeleitsysteme haben wir dir hier zusammengestellt.
Die Winkelgeschwindigkeit und die Kreisfrequenz begegnen uns tagtäglich im Leben. Dies gilt sowohl in einem sehr grossen Massstab, etwa für den Umlauf der Planeten um die Sonne, als auch im Kleinen. Sowohl die Herzfrequenz als auch die Bewegung der Gelenke können mit einer kreisförmigen Bewegung verglichen werden. Aber auch in der Elektrotechnik macht man sich die Kreisfrequenz zunutze. Wissenswertes zum Thema gibt es hier.