Physik

Die Stromstärke I ist die Ladungsmenge, die pro Zeiteinheit fliesst.
Einheit: Ampère (A) 1 A = 6,25 * 1018 Elektronen pro Sekunde

Faktoren, welche die Stromstärke beeinflussen:
• Spannung U: Höhere Spannungen bewirken höhere Stromstärken
• Widerstand R: Grosse Widerstände bewirken kleinere Stromstärken

Widerstände werden durch die Länge und Dicke der Leitungen sowie eingeschaltete elektrische Geräte verursacht. Sie werden in Ohm angegeben.

Ohmsches Gesetz: U = R * I oder I = U / R

Leiter enthalten frei bewegliche Ladungsträger (Elektronen oder Ionen). Bsp.: Elektronengas in Metallen und Kohle, Ionen in Elektrolyten.

In Elektrolytlösungen laufen bei Stromfluss Redoxreaktionen an den Elektroden ab → Elektrolyse

Halbleiter leiten den Strom nur bei höheren Temperaturen.
Bsp.: Halbmetalle wie Silicium; Verwendung in Computern 

Nichtleiter oder Isolatoren enthalten keine frei beweglichen Ladungsträger.
Bsp.: Porzellan, Luft, Plastik, Glas, Gummi
Sie werden aber leitend, wenn sie feucht sind oder sehr grosse Spannungen herrschen.

Trennung geladener Teilchen in einem elektrischen Feld. Gele wirken als Sieb, die Teilchen nach Grösse und Ladung auftrennen.

Netzstrom hat eine Frequenz von 50 Hertz, d.h. die Elektronen ändern pro Sekunde 100 mal ihre Richtung. Er kommt durch eine Wechselspannung von 230 Volt zustande. 

• Polleiter oder Phase nennt man den spannungsführenden Draht.

• Der Neutralleiter oder Nulleiter steht nicht unter Spannung. Er schliesst den Stromkreis.

• Der Schutzleiter (Schutzerdung) verbindet das Gerätegehäuse mit der Erde und leitet gefährliche Fehlerströme in die Erde ab. Er dient als Schutz für den Gerätebenutzer, wenn das Gehäuse infolge eines Defektes unter Spannung steht. Dabei schmilzt die Sicherung durch und unterbricht den Stromkreis.

Geräte, die in ein Kunststoffgehäuse eingepackt sind (Schutzisolierung) können bei einem Defekt nie leitend werden.
eshalb wird die Schutzerdung weggelassen. Bsp.: Radio, Fernseher 

Normalstromkreis: Geräte werden zwischen Phase und Nulleiter geschaltet und wandeln elektrische Energie in andere Energieformen um.
 

Erdschluss-Stromkreis: Geräte sind zwischen Phase und Erde geschaltet. Bsp. Eisenbahn: Fahrleitung = Phase und Schienen = Erde.  

P = U * I Einheit: Watt

Die Leistung gibt das Tempo der Energieumwandlung an

 E = P * t Einheit: kWh

Funktion: Sicherungen sind Einrichtungen, welche die Stromstärke in einem Stromkreis auf ein ungefährliches Mass begrenzen und so Schäden (Brände) verhindern.

Schmelzsicherungen: Eine Sicherung besteht aus einem dünnen Draht, der in einen Keramikkörper eingebaut ist. Fliesst zuviel Strom, so schmilzt dieser Draht und unterbricht damit den Stromfluss.

Fehlerstromschutzschalter: Vergleichen Stromstärken von Polleiter/Neutralleiter und unterbrechen den Stromkreis bei Abweichungen. 

• Zu viele Geräte im gleichen Stromkreis angeschlossen → zu hohe Gesamtleistung, Maximalstromstärke wird überschritten

• Kurzschlüsse: Direkte Verbindung zwischen den Polen einer Spannungsquelle, ohne dass ein Verbraucherwiderstand vorhanden ist. Dies bewirkt sehr grosse Stromstärken und damit sehr grosse Wärmeentwicklung (Gefahr eines Brandes).  

• Wärme und Lichtwirkung: Stromdurchflossene Leiter erwärmen sich durch "Reibung" der Elektronen an den Atomrümpfen. Die Drähte können glühend werden und senden Licht und Wärme aus. Bsp.: Herdplatte, Glühbirne

• Magnetische Wirkung: Fliessen Ströme, so entstehen magnetische Kräfte. Bsp.: Elektromagnet, Lautsprecher, Elektromotor

• Chemische Wirkung: Elektrolyse  

Situationen, in denen Ströme durch unseren Körper geleitet werden, sind gefährlich. Deshalb sollte man nie Bestandteil eines Stromkreises werden. Je nach Stromstärke und Spannung können Lähmungen (Muskeln, Atmung, Herz) oder Verbrennungen verursacht werden.
 

Letale Stromstärke: 80 mA

Letale Spannung: 50 V

Radiowellen → Mikrowellen → Infrarot → sichtbares Licht → Ultraviolett →  Röntgenstrahlung →  Gammastrahlung (abnehmende Wellenlänge nach zunehmende Frequenz und Energie 

Rot → Orange → Gelb → Grün → Blau → Violett  (abnehmende Wellenlänge  nach zunehmende Frequenz und Energie & 780 nm → 380 nm)

Anregung: Durch Energiezufuhr springen Aussenelektronen auf energiereichere äussere Schalen (Glühlampen). In Gasentladungslampen werden die Gasteilchen ionisiert.

Emission: Diese Elektronen springen in mehreren Sprüngen auf ihren angestammten Platz zurück und geben dabei die vorher aufgenommene Energie als elektromagnetische Wellenpakete (Photonen) wieder ab.  

wie Wolfram-Halogen-Lampen senden alle Wellenlängen des sichtbaren Spektralbereichs aus (kontinuierliches Spektrum).  

 wie Quecksilberdampf-Lampen senden nur ganz bestimmte Wellenlängen aus (Linienspektrum). 

senden kohärentes Licht aus: Hohe Intensität, monochromatisch, die Wellen schwingen in Phase und lassen sich stark bündeln. 

Licht mit nur einer Wellenlänge 

Licht mehrerer Wellenlängen  

Zerlegung von weissem Licht in die Spektralfarben. Licht unterschiedlicher Wellenlängen wird in einem Prisma verschieden stark gebrochen; rot am wenigsten, violett am stärksten. Gitter zerlegen das Licht durch Beugung in die Spektralfarben.

zerlegen weisses Licht in die Spektralfarben, von denen mit Hilfe einer Spaltblende die gewünschte Wellenlänge ausgewählt werden kann.

Additive Farbmischung: Rot-, blau- und grünempfindliche Zäpfchen leiten einen Reiz getrennt ins Gehirn, welches das Farbbild zusammensetzt.  

lassen nur einen kleinen Wellenlängenbereich durch, alle anderen Wellenlängen werden absorbiert. Die Farbe des Filters entspricht der durchgelassenen Wellenlänge. 

erscheinen in der Farbe des von ihnen reflektierten Lichtes.  

 absorbieren alle Licht.  Schwarze Körper erwärmen sich deshalb wesentlich stärker als weisse.