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Aktuell: 11.02.2024
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| Ohmsches Gesetz |
| Wußten Sie, daß der Strom nicht von Plus nach Minus, sondern von Minus nach Plus fließt ?
Damals war unbekannt, daß es negative Elektronen gibt, die sich von Minus nach Plus bewegen. Deshalb wurde festgelegt, daß der Strom von Plus nach Minus fließt. |
| URI (Spannung, Widerstand, Strom) |
| Jedes Material hat einen elektrischen Widerstand, auch Nichtleiter wie z.B.
Isolier-Materialien. Bei Nichtleitern ist der Widerstand allerdings extrem groß (gegen Unendlich)
und kann mit "hobby-üblichen" Multimetern nicht so ohne weiteres exakt bestimmt werden.
Spannung an einem Widerstand hat immer einen Stromfluß zur Folge. An jedem Widerstand, der von Strom durchflossenen wird, fällt eine elektrische Spannung ab. Dabei spielt es keine Rolle, ob ein Widerstand sehr klein ist (Draht, Kabel), groß (Erde, Mensch) oder durch Halbleiter gebildet wird. |
| Der Physiker Georg Simon Ohm hat den Zusammenhang zwischen Spannung,
Strom und Widerstand festgestellt und nachgewiesen.
Nach ihm wurde das Ohmsche Gesetz benannt. Mit diesem Gesetz lassen sich die drei Grundgrößen eines Stromkreises berechnen, wenn mindestens zwei bekannt sind. |
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| PUI (Leistung, Spannung, Strom) | ||
| Überall wo Spannung anliegt und Strom durchfließt entsteht Leistung.
Die Leistung tritt in Form von Wärme (Elektro-Heizung), Licht (Lampen, LED's), mechanischer Energie (Elektro-Motoren), magnetischer Energie (Relaise) oder chemischer Energie (Elektrolyse-Bad) auf. Unerwünscht ist Wärme in elektr. Geräten und Anlagen, die nicht zum Heizen bestimmt ist; eine unbeliebte Verlustleistung. Spannung sucht und findet (fast) immer einen Weg von Plus nach Minus. Sie nimmt dabei die Strecke des geringsten Widerstandes; alle anderen Widerstände bekommen aber auch etwas ab. | ||
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| Leistungs-Umrechnung | 1 kWh = 3,6 * 106 Ws
1 kW = 1,36 PS | 1 kW = 1.000 W / 1 h = 3.600 s
1 PS = 736 Watt |
| Elektrische Arbeit = Leistung * Zeit | W = U * I * t [s]
W = U * I * t [h] / 1.000 | Arbeit W in WattSekunden [Ws]
Arbeit W in KilowattStunden [kWh] |
| Elektrische Arbeit = Elektrizitätsmenge * Spannung | W = Q * U | Arbeit W in Ws oder kWh |
| Elektrizitätsmenge = Strom * Zeit | Q = I * t | Menge Q in AmpereStunden [Ah] |
| Arbeits-Umrechnung | 1 Ws = 1 J | 1 WattSekunde = 1 Joule |
| Vorsicht Glatteis !
Ein Bügeleisen hat bei 220 Volt eine Leistung von 1.000 Watt. Wie hoch ist die Leistung, wenn dieses Bügeleisen an 110 Volt betrieben wird ? Ergebnis am Seitenende. | ||
| Formeln für R - L - C / Widerstände - Induktivitäten - Kapazitäten |
| Widerstände | Spulen | Kondensatoren |
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| Reihen- und Parallel-Schaltung von Widerständen | ||
Bei der Reihen-Schaltung werden zur Berechnung des Gesamt-Widerstands die Werte aller
Widerstände addiert: 
Der Gesamt-Widerstand muß größer sein, als der größte Einzel-Widerstand ! | ||
| Bei der Parallel-Schaltung gibt es 3 Möglichkeiten zur Berechnung des Gesamt-Widerstands:
Der Gesamt-Widerstand muß kleiner sein, als der kleinste Einzel-Widerstand ! | ||
| 1. alle Widerstände mit gleichem Wert: | 
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| 2. bei 2 Widerständen: | 
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| 3. ab 3 Widerständen: |  | 
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| Reihen- und Parallel-Schaltung von Induktivitäten | ||
Bei der Reihen-Schaltung werden zur Berechnung der Gesamt-Induktivität die Werte aller
Induktivitäten addiert: 
Die Gesamt-Induktivität muß größer sein, als die größte Einzel-Induktivität ! | ||
| Bei der Parallel-Schaltung gibt es 3 Möglichkeiten zur Berechnung der Gesamt-Induktivität:
Die Gesamt-Induktivität muß kleiner sein, als die kleinste Einzel-Induktivität ! | ||
| 1. alle Induktivitäten mit gleichem Wert: | 
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| 2. bei 2 Induktivitäten: | 
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| 3. ab 3 Induktivitäten: | 
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| Reihen- und Parallel-Schaltung von Kapazitäten | ||
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Bei der Reihen-Schaltung gibt es 3 Möglichkeiten zur Berechnung der Gesamt-Kapazität:
(umgekehrt wie bei Widerständen und Induktivitäten !) Die Gesamt-Kapazität muß kleiner sein, als die kleinste Einzel-Kapazität ! | ||
| 1. alle Kondensatoren mit gleichem Wert: | 
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| 2. bei 2 Kondensatoren: | 
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| 3. ab 3 Kondensatoren: | 
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Bei der Parallel-Schaltung werden zur Berechnung der Gesamt-Kapazität die Werte aller
Kondensatoren addiert: 
(umgekehrt wie bei Widerständen und Induktivitäten !) Die Gesamt-Kapazität muß größer sein, als die größte Einzel-Kapazität ! | ||
| Kapazitiver Blindwiderstand | ||
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Jeder Kondensator hat bei Wechselspannung einen kapazitiven Widerstand.
Da der Widerstand nur scheinbar da ist, nennt man ihn auch Schein- oder Blindwiderstand. Kapazitiver Blindwiderstand XC in KiloOhm [kΩ] Frequenz f in Hertz [Hz] Kapazität C in MikroFarad [μF] | ||
| Der Blindwiderstand errechnet sich: | 
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| Die Kapazität errechnet sich: | 
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| Die Frequenz errechnet sich: | 
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| Induktiver Blindwiderstand | ||
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Jede Induktivität hat bei Gleichspannung einen Ohmschen Widerstand und bei Wechselspannung
einen induktiven Widerstand, den sogenannten Schein- oder Blindwiderstand.
Induktiver Blindwiderstand XL in KiloOhm [kΩ] Frequenz f in Hertz [Hz] Induktivität L in MilliHenry [mH] | ||
| Der Blindwiderstand errechnet sich: | 
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| Die Induktivität errechnet sich: | 
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| Die Frequenz errechnet sich: | 
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| Leitungs-Widerstand | ||
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Jede elektrische Leitung hat einen Widerstand. Nachfolgend wird der Widerstand einer
100 m Rolle NYM-J 3 x 1,5 qmm berechnet.
Länge l in Meter [m] (mal 2, da der Strom hin und zurück muß !) Querschnitt q in Quadrat-Millimeter [qmm] Leitwert des Drahtes [Kappa] Kappa bei Kupfer = 56...58 | ||
| Der Leitungs-Widerstand errechnet sich: | 
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| Bei 10 A Strom ist der Spannungsabfall: | 
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| Kondensator-Ladung / -Entladung | ||
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| Die Lade- / Entlade-Zeit eines Kondensators ergibt sich aus:
Zeitdauer Tau = Widerstand * Kapazität Tau = R * C Widerstand R in MegaOhm [MΩ] Kapazität C in MikroFarad [μF] Bei 1 Tau ist ein Kondensator zu 63% geladen / auf 37% entladen. Nach 5 Tau gilt ein Kondensator als geladen / entladen. | ||
| Ergebnis:
Der Widerstand am Bügeleisen bleibt gleich; wenn die Spannung von 220 V auf 110 V halbiert wird, halbiert sich auch der Strom. Da die Leistung ein Produkt aus Spannung und Leistung ist (P = U * I), beträgt sie in diesem Fall 1/2 * 1/2 = 1/4, also 250 Watt. |
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