Elektrische Ladung
Die Materie ist normalerweise aus neutralen Atomen aufgebaut. In ihrem Inneren befinden sich die positiven
Ladungen des Atomkerns mit den negativen Ladungen der Elektronen. Dabei kann das äußerste Elektron (je nach
Material) mehr oder weniger stark an das Atom gebunden sein.
Atome in denen diese Elektronen wenig gebunden sind, neigen dazu, Elektronen an Nachbaratome abzugeben.
Diese abgegebenen Elektronen können von Atomen mit stark eingebundenen eigenen Elektronen aufgenommen
werden. Deshalb lassen sich zwei Stoffe mit diesen unterschiedlichen Eigenschaften, wie z.B. Plastik und Wolle,
durch Reibung aufladen.
Elektronen wandern vom einen zum anderen Stoff und durch Elektronenüberschuß, bzw. Mangel, entsteht eine
positive oder negative Aufladung. Ist sie gleichnamig, stößt sie sich ab, ist sie ungleichnamig, zieht sie sich an.
Durch ungleichnamig geladene Körper bzw. einer Ladungsdifferenz entsteht ein Spannungspotential. Dieses nennt
man elektrische Spannung.
Kurzbezeichnung: Q
Einheit: Coulomb = C
Formel:
Q = N x e (N = Anzahl der Elementarladungen, e = Elementarladung) oder
Q = I x t (I = Stromstärke, t = Zeit) oder
Q = C x U (C = Kapazität, U = Spannung)
Elektrische Spannung
Elektrische Spannung besteht überall dort, wo zwischen zwei Punkten unterschiedliche elektrische Ladung
vorhanden ist.
Elektrische Spannung entsteht durch Trennung der positiven und negativen Ladung. Die elektrische Spannung ist
das Ausgleichsbestreben von unterschiedlichen Ladungen, sich zu neutralisieren (vergleichbar mit
unterschiedlichen Drücken). Es herrscht dann eine Ladungs- bzw. eine Potentialdifferenz.
Verbindet man zwei unterschiedlich geladene Pole mit einem Leiter, fließt elektrischer Strom (siehe elektrische
Stromstärke).
Die Spannung wird mit einem Spannungsmesser (Voltmeter hier oft einfach "Volti" genannt) gemessen, der parallel zum Verbraucher
angeschlossen wird.
Kurzbezeichnung: U
Einheit: V (Volt)
Formel: U = R x I (R = Widerstand, I = Stromstärke)
Elektrische Stromstäre
In der Spannungsquelle wird elektrische Ladung getrennt und damit elektrische Spannung erzeugt. Diese ist
bestrebt, die Ladungstrennung rückgängig zu machen.
Schließt man an die beiden Pole einer Spannungsquelle über Leitungen einen Verbraucher an, dann kann hierüber
die Ladungstrennung wieder rückgängig gemacht werden. Es fließt ein Ladungsstrom (elektrischer Strom), d.h. die
Ladung bewegt sich durch die Leitung und den Verbraucher.
Spannung und Stromstärke verhalten sich proportional zueinander. Wenn keine Spannung vorhanden ist, kann
auch kein Strom entstehen.
Die elektrische Stromstärke wird mit einem Amperemeter gemessen, das in Reihe zu dem Verbraucher
angeschlossen wird.
Kurzbezeichnung: I
Einheit: A (Ampere)
Formel: I = U : R (U = Spannung, R = Stromstärke)
Elektrische Leistung
Leistung wird definiert als Energieänderung je Zeiteinheit. In der Elektrotechnik ist das die Energie, die an einem
Verbraucher umgesetzt wird.
Die einem Verbraucher zugeführte elektrische Energie entspricht der Summe aller Energien, die der Verbraucher
abgibt (z.B. mechanische Energie, Wärme- und Strahlungsenergie usw.).
In der Elektronik ist besonders wichtig, ob die zugeführte elektrische Leistung die verwendeten Bauteile nicht
überlastet und damit zerstört (meist durch zu hohe Wärmeentwicklung). Deshalb wird z.B. beim Festwiderstand
eine bestimmte Belastungsgrenze in Watt angegeben.
Die elektrische Leistung (bei Gleichspannung) ist das Produkt elektrische Spannung mal elektrische Stromstärke.
Die Leistung P eines Verbrauchers wird in W(att) angegeben
Kurzbezeichnung: P (Power)
Einheit: W (Watt)
Formel (bei Gleichstrom): P = U x I (U = Spannung, I = Stromstärke)
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