Grundlagen Elektrotechnik Allgemein Beschreibung von Grundgrößen in der Elektrotechnik
Elementarladung
Atome verfügen über unterschiedliche Elementarteilchen (Proton, Elektron, ggf. Neutronen). Proton und Elektron werden als Elementarladung bezeichnet und vorzeichenbehaftet dargestellt.
- Proton (positive Ladung)
- Elektron (negative Ladung)
Die Ladungsmenge Q eines Objektes kann daher nur ein ganzzahliges Vielfaches n der Elementarladung sein
Daraus ergibt sich die Einheit von Q
Hinweis: SI-Einheit der elektrischen Ladung
Elektronen können aus der Atomhülle, in der sie sich i.a.R. befinden, unter Einwirkung von Energie herausgelöst werden und stehen dann als bewegliche Ladungsträger zu Verfügung.
Elektrische Stromstärke
Den Transport der Ladungsmenge Q pro Zeiteinheit nennt man Stromstärke (kurz: Strom) i=i(t)
oder als Maß für den Ladungstransport
Ist i(t) nicht zeitabhängig, d.h. Q ist über den betrachteten Zeitraum konstant, so wird i(t)=I bezeichnet und
Als technische (positive) Stromrichtung in einem Leiter gilt die Richtung vom Plus- zum Minuspol der antreibenden Spannungsquelle. Elektronen durchlaufen, aufgrund ihrer negativen Ladung, daher einen Leiter in entgegengesetzter Richtung, das eine Vorzeichenumkehr zur Folge hat. Der Strom ist deshalb stets positiv anzunehmen.
Beispiel:
Soll in einem Leiter über einen Zeitraum von die Stromstärke aufrecht erhalten werden, so werden Ladungsträger in Bewegung gehalten.
Hinweis: Somit ist die Ladungsmenge von
Elektrische Spannung
Durch die Zufuhr äußerer Energie lassen sich in einem Medium (Spannungsquelle) positive und negative elektrische Ladungen voneinander trennen. Als Bezeichnung für die aufgewandte Energie im Verhältnis zur Ladungsmenge wird der Begriff Spannung U verwendet.
- mit der Einheit
Beim Ladungstransport durch einen Leiter außerhalb der Spannungsquelle wird diese aufgewendete Energie wieder abgegeben (Wärme etc.).
Elektrisches Feld
Eine besonderes Phänomen während des Vorganges der Ladungstrennung ist der Aufbau eines elektrischen Feldes E (Energieraum), welches von der positiven zur negativen Ladung gerichtet ist. Eine in dieses Feld eingebrachte Ladung erfährt die elektrische Kraft F und wird entgegen ihrer eigene Polarität beschleunigt.
Eine Ladung übernimmt quasi eine Doppelfunktion:
- aktiv: Sie wirkt im Rahmen der Ladungstrennung felderzeugend
- passiv: Sie unterliegt dem Krafteinfluss eines fremden elektrischen Feldes
Definitionsgleichung
- mit der Einheit
aus:
weiter in Arbeit ;-)
Einheiten
A -- Ampere
C -- Coulomb
J -- Joule
N -- Newton
s -- Sekunde
V -- Volt
Formelzeichen
E -- Feldstärke
F -- Kraft
I -- Stromstärke
n -- Anzahl (beliebige natürliche Zahl)
Q -- Ladung
U -- Spannung
W -- Energie
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