Kapitel 1: Grundlagen der Elektrotechnik
Kapitel 1 des Kursordners "Grundkurs für eingeschränkte Installationsbewilligung NIV Art. 13/14/15" der EM Electrocontrol in Schönbühl (BE) www.electrocontrol.ch Der Stoff wurde in 11 Lektionen vermittelt und umfasst das gesamte Thema Elektrotechnik für die NIV Prüfung beim ESTI. Die Prüfung setzt sich zusammen aus 30min mündlicher und 30min schriftlicher Prüfung.
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Fichier Détails
| Cartes-fiches | 32 |
|---|---|
| Utilisateurs | 78 |
| Langue | Deutsch |
| Catégorie | Electrotechnique |
| Niveau | Apprentissage |
| Crée / Actualisé | 16.11.2019 / 06.05.2025 |
| Lien de web |
https://card2brain.ch/box/20191116_kapitel_1_grundlagen_der_elektrotechnik
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Zwei Heizwiderstände liegen parallel an 230V und werden von je 4.35A durchflossen.
Der eine Heizleiterdraht hat ein d = 0.45mm der andere d= 0.35mm
Berechne die Stromdichte je Heizwiderstand
I = 4.35A
U = 230V
d1 = 0.45mm
d2 = 0.35mm
A1 = (d1 / 2)² * 3.1415 = 0.15mm²
J1 = I / A1 = 4.35 / 0.159 = 27.4 A/mm²
A2 = (d2² * 3.1415) / 4 = 0.096mm²
J2 = I / A2 = 4.35 / 0.096 = 45.3 A/mm²
Durch ein Heizwiderstand 52.9Ω fliessen 4.35A. Der Draht hat ein Querschnitt von 0.246mm², die Zuleitung von 1mm²
Berechne die Spannung, die Stromdichte im Widerstand und in der Zuleitung
R = 52.9Ω
I =4.35A
A1 = 0.246mm²
A2 = 1mm²
U = R * I = 52.9 * 4.35 = 230.1V
J1 = I / A1 = 4.35 / 0.246 = 17.68A/mm²
J2 = I / A2 = 4.35 / 1 = 4.35A/mm²
Elektrischer Widerstand eines Leiters:
Formelzeichen?
Einheit?
Gleichung?
Formelzeichen = R
Einheit = Ohm = Ω
Gleichung = R = l / γ * A
R = ρ* l / A
Gamma γ = spez. Leitfähigkeit m/Ω*mm²
Rho ρ = spez. Widerstand Ω*mm²/m
Kursordner Seite: 24
Spezifischer Widerstand von Kupfer?
0.0178 Ω*mm²/m
Formelbuch Seite: 16 + 133
Leitwert
Formelzeichen?
Einheit?
Gleichung?
Formelzeichen = G
Einheit = Siemens = S
Gleichung = G = γ * A / I
G = A / ρ * I
G = 1 / R
Gamma γ = spez. Leitfähigkeit m/Ω*mm²
Rho ρ = spez. Widerstand Ω*mm²/m
Formelbuch Seite: 16
Wie verhält sich der elektrische Widerstand im Bezug zur Temperatur?
Je höher die Temperatur eines Leiters desto höher sein elektrischer Widerstand, je tiefer die Temperatur desto tiefer der Widerstand.
Kursordner Seite: 25
Wann oder wo im praktischen Alltag kann die Temperatur einen Einfluss auf die elektrischen Leiter haben?
Innerhalb von Schaltgerätekombinationen
Innerhalb von elektrischen Schaltungen
Auf Kabeltrassen
In Umgebungen wo mit erhöhten Temperaturen gerechnet werden muss (z.B.: Sauna)
Kursordner Seite: 26
Wie hoch ist der Temperaturkoeffizient von Kupfer (bei 20⁰C)?
α = 0.0039 1/K
Kursordner Seite: 26
Ohm’sches Gesetz:
Formelzeichen?
Einheit?
Gleichung?
Formelzeichen = R
Einheit = Ohm = Ω
Gleichung = U = R * I
Kursordner Seite: 28
Ein Bügeleisen nimmt an der Spannung 230V einen Strom von 4.35A auf. Wie gross ist die Stromaufnahme, wenn die Spannung um 5% ansteigt?
R = U / I = 230 / 4.35 = 52.874Ω
U2 = 230V + 5% = 241.5V
I2 = U2 / R = 241.5 / 52.874 = 4.57A
Ein Heizwiderstand mit dem Leitwert 40mS ist an die Spannung 230V angeschlossen. Berechne die Stromaufnahme.
R = 1 /G = 1/0.04S = 25Ω
I = U / R =230V / 25Ω = 9.2A
Wie lange kann eine Lampe mit folgenden Leistungen betrieben werden bis 1kWh verbraucht wurde?
a: 15W
b: 77W
t = Pt / P
a: t = 1000 Wh / 15W = 66.7h
b: t = 1000Wh / 77W = 12.9h
Eine Kochplatte ist an 230V angeschlossen und nimmt in 8min 160Wh auf.
Berechne die Bemessungsleistung, die Stromstärke und den Widerstand
P = W / t = (160Wh * 60) / 8min = 1200W
I = P / U = 1200W / 230V = 5.21A
R = U / I = 230V / 5.21A = 44.15Ohm
Ein Motor hat einen Wirkungsgrad von 0.9 bei 30kW Leistung.
Berechne die zugeführte Leistung und die Verlustleistung.
P1 = P2 / n = 30000W / 0.9 = 33333W = 33.3kW
Pv = P1 - P2 = 33.3kW - 30kW = 3.3kW
Berechne den Wirkungsgrad eines 18.5kW Drehstrommotors, wenn 1500W Verlust auftreten?
n = P / S = 18500W / (18500W + 1500W) = 0.925 = 92.5%
Warum hat die Elektrotechnik in den letzten Jahrzehnten stetig an Bedeutung gewonnen?
Nenne die wesentlichen 3 Gründe!
- Wandlungsfähigkeit von el. Energie
- Transportierbarkeit der el. Energie
- die Einfachheit der Bedienung von Maschinen und Anlagen
Kursordner Seite: 11
Woher kommt der Ausdruck „Elektrizität“?
Elektrizität geht auf das griechische Wort für Bernstein „electron“ zurück. Elektrizität bedeutet somit wörtlich übersetzt „Bernsteinkraft besitzend“
Kursordner Seite: 11
Wie nennt man elektrisch geladenen Atome?
Ionen
Kursordner Seite: 13
Wie lauten die Teile eines Atoms und wie ist es aufgebaut?
Ein Atom besteht aus einem Kern und einer Hülle mit einer oder mehreren Schalen.
Im Kern befinden sich die + geladenen Protonen und die neutralen Neutronen, auf den Schalen bewegen sich die – geladenen Elektronen.
Kursordner Seite: 12 + 13
Elektrische Ladung:
Formelzeichen?
Einheit?
Gleichung?
Formelzeichen = Q
Einheit = Coulomb = C = As
Gleichung = Q = I * t (Strom * Zeit)
Kursordner Seite: 13
Man unterscheidet zwei Arten von elektrischer Ladung, welche?
Ruhende elektrische Ladung = Elektrostatik oder zeitlich gleichbleibende elektrische Felder (stationäres Magnetfeld)
Bewegte elektrische Ladung = Elektrodynamik – es fliesst ein elektrischer Strom es entstehen elektromagnetische Felder
Kursordner Seite: 14
Was bedeutet die elektrische Spannung?
Physikalische Grösse und Ausdruck einer Ladungstrennung
Unterschiedliche Ladung zweier Pole (Potentialdifferenz)
Kursordner Seite: 16
Elektrische Spannung:
Formelzeichen?
Einheit?
Gleichung?
Formelzeichen = U
Einheit = Volt = V
Gleichung im Gleichstrom = U = R * I oder U = P / I
Gleichung im Wechselstrom = U = P / I * cos ᵠ
Kursordner Seite: 16
Wie lautet die Maschenregel (2. Kirchhoffsche-Regel)?
Die Spannung der Quelle und die Summe der Teilspannungen über den Verbrauchern ist immer gleich gross
(Serieschaltung)
Kursordner Seite: 16
Möglichkeiten der Spannungserzeugung, nenne mindestens drei?
- Mechanisch (Induktion)
- Chemisch (Batterie)
- Thermisch (Thermoelement)
- Licht (Solarzelle)
- Druck (Piezo)
- Statisch (Reibung)
Kursordner Seite: 17 + 18
Welche Stromrichtungen gibt es und wie fliessen sie?
Physikalische Stromrichtung
von Minus nach Plus
Technische Stromrichtung
von Plus nach Minus
Kursordner Seite: 19
Elektrischer Strom:
Formelzeichen?
Einheit?
Gleichung?
Formelzeichen = I
Einheit = Ampere = A = C / s
Gleichung im Gleichstrom = I = U / R oder I = P / U
Gleichung im Wechselstrom = I = P / U * cos ᵠ
Kursordner Seite: 20
Wie lautet die Knotenregel (1. Kirchhoffsche-Regel)?
Der Strom der in einen Knoten fliesst, muss genauso gross sein, wie der Strom der raus fliesst.
Bei einer Reihenschaltung sind die Ströme immer gleich da keine Knoten (Abzweige) vorhanden sind.
Kursordner Seite: 20
Warum eignet sich Kupfer besonders gut als elektrischer Leiter (Cu Atom)?
Auf der äussersten Elektronenschale befindet sich nur ein Elektron welches durch relativ wenig Energie aus der Atomstruktur herausgelöst werden kann und für den Ladungstransport genutz werden kann.
Kursordner Seite: 21
Was geschieht mit einem Leiter wenn dessen Stromdichte zunimmt?
Je höher die Stromdichte desto wärmer wird ein Leiter
Kursordner Seite: 22
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