Z1, Magnetismus, Widerstände, Kondensatoren

 Er besteht meist aus zwei oder mehr Spulen (Wicklungen), die in der Regel aus isoliertem Kupferdraht gewickelt sind und sich auf einem gemeinsamen Eisenkern befinden.

Ein Transformator wandelt eine Eingangswechselspannung, die an einer der Spulen angelegt ist, in eine Ausgangswechselspannung um, die an der anderen Spule abgegriffen werden kann.

Dabei entspricht das Verhältnis von Eingangs- und Ausgangsspannung dem Verhältnis der Windungsanzahlen der beiden Spulen. So wird zum Beispiel bei einem Windungsverhältnis von 20 zu 1 eine Eingangsspannung von 240 Volt in eine Ausgangsspannung von 12 Volt transformiert. Je nach Auslegung des Transformators kann die Ausgangsspannung somit kleiner, größer oder gleich der Eingangsspannung sein.

Je grösser die Flussänderung der Spannung (Spannungs-Delta)

Je kürze die Zeit der Flussänderung

Je grösser die Windungszahldifferenz (N)

Der Induktionsstrom ist stets so gerichtet, dass der Induktionsstrom die Ursache seiner Entstehung zu hemmen sucht.

- Heisst: Die Spule möchte in dem Zustand bleiben. Jede Änderung setzt also einen Widerstand entgegen. 

Induktiver Widerstand. 

Bei Wechselstrom treitt eine dauerende Stromänderung auf, was eine Gegeninduktion erzeugt. 

Dadurch nimmt die Spule einen kleineren Strom auf, als hätte es einen zusätzlichen Widerstand. 

• Bezirke, welche sich ohne äusseres Zutun bereits ausgerichtet sind und magnetisch sind. 
• Wird der Stoff mit einem Magneten magnetisiert, richten sich sämtliche Moleküle gleich aus. 

• Mittels starken Schlägen (schlecht)
• Mittels grosser Hitze (>500°, schlecht)
• Mittels Wechselstrom
  • Gleichstrom = magnetisiert

• Links: Ziehen sich an
  • Kraftlinienverlauf der beiden Leiter sind zueinander gegenläufig. 
  • Ungleichartige Magnetfelder ziehen sich an. 
  • Es gibt ein umschliessendes Magnetfeld um beide Leiter
• Rechts: Stossen sich ab
  • Kraftlinienverlauf der beiden Leiter sind zueinander gleichläufig
  • Gleichartige Magnetfelder stossen sich ab. 
  • Verdichtung des Magnetfeldes = abstossend

• 1 Colomb (1.6 x 10¹⁹ Elektronen), welche sich innerhalb einer Sekunde durch einen Leiter bewegen. 
• Die elektrische Stromstärke wird anhand der magnetfeldstärke definiert. 

Aufgrund der Elementarmagnete (Moleküle) welche sich im Eisenkern ausrichten und somit das Magnetfeld verstärken. 

• Stromstärke
• Anzahl der Windungen
• Kernmaterial (Eisen), Querschnitt
• Länge der Spule (mittlere Feldlinienlänge)

• Leiterstrom
• Magnetische Flussdichte
• Leitlänge im Magnetfeld
• Leiterzahl

• Kraftlininen N - S von oben nach unten
• Kraftlinien Leiter Uhrzeigersinn
• Verdichtung des Magnetfeldes rechts, gleichlaufend, stossen sich ab
• F nach links

• Zwei Spulen, ein gemeinsamer Eisenkern
• Galvanische Trennung
• Windungszahl = Übersetzung Spannung
• Durch Spannungsaufbau und plötzlicher Spannungsabbau in Spule 1 wird eine Spannung in Spule 2 induziert. 
  • Wechselspannung = hohe Frequenz. 
  • Gleichspannung = Unterbrecher

• Änderndes Magnetfeld, Spannung wird induziert.
  • Es entstehen Wirbelströme
  • Eisenkern wird erhitzt, Magnetfeld entzieht Energie
• Lamellen anstatt Eisenvollkern
  • Kleine Wirbelströme

• Aufgrund des Blindwiderstands der Spule
• Die Einschaltinduktion verhindert ein sofortiger Stromanstieg

• Stromänderung
• Zeit in der die Stromänderung erfolgt
• Induktivität der Spule

0-1: Stromstärke wird von 0 erhöht = erstmaliges Magnetisieren

1-2: Stromstärke wird auf Null verringert = Magnetisierung bleibt teilweise bestehen

2-3-4: Stromumkehr und Strom erhöht = Entmagnetisierung bis zu Gegenmagnetisierung

4-5: Stromstärke wird auf Null verringert = Gegen-Magnetisierung bleibt teilweise bestehen

5-6-1: Stromumkehr und Strom erhöht = Entmagnetisierung bis zur erneuten Gegenmagnetisierung

• Hartmagnete:
  • Bleiben magnetisiert
• Weichmagnete:
  • Eisen, welche magnetische Wirkung wieder verlieren.

Er sagt aus, um wie viel Ohm sich der Ausgangswiderstand ändert, ausgehend von 1 Ohm bei 1° Kelvin Temperaturänderung. 

NTC = negativer Temperaturcoeffizient = Widerstand sinkt, sobald die Temperatur ansteigt. 

PTC = positiver Temperaturcoeffizient = Widerstand steigt, sobald die Temperatur ansteigt. 

Insbesondere als Temperaturfühler. Da sie eine grosse Widerstandsänderung in einem kleinen Temperaturbereich haben (zwischen 60 - 120°), und so sehr genau sind. 

Als Temperaturfühler von kalten Temperaturen

Als Heizungen (Heckscheibe, Sitzheizung, Lenkradheizung)

Als Überlastschutz von E-Motoren: Blockiert der Motor, wird PTC erhitzt, Widerstand steigt, Stromaufnahme sinkt

Lichtabhängiger Widerstand = je höher die Beleuchtungsstärke, desto kleiner der Widerstand

Sonnensensoren

Rückspiegelabblendungen

Automatische Lichteinschaltung

Je höher die angelegte Spannung, desto kleiner wird sein Widerstand. 

Als Überspannungsschutz in Steuergeräten, Haushaltsgeräten, Kraftwerken etc. 

Je höher die Magnetfeldstärke, desto grösser wird der Widerstand. 

1. Der Widerstand besteht aus dünnen Halbleiterplättchen, die mäanderförmig auf einer Trägerplatte aufgebracht sind.
2. Durchläuft ein Magnetfeld die Plättchen, verändert sich der zurückgelegte Weg der Elektronen.
3. Dadurch ändert sich der Widerstandswert.

Als Drehzahlsensor

Als Lenkwinkelsensor 

Als Kontaktlose Schalter

Kondensator besteht aus zwei Metallplatten und einem Isolierstoff, sog. Dialektrikum. 

Durch das Laden verschieben sich die Elektronen und es kommt zum Potentialunterschied. 

Beim Entladen gleichen die Elektronen das Potential wieder aus. 

Die Plattengrösse 

Abstand der Platten = je kleiner der Abstand, desto grösser das Magnetfeld (mehr K)

Die Wahl des Dialektrikums

Entgegen von Widerständen: 

Parallel: Die Kapazität der Kondensatoren addiert sich

Seriell: Die Kapazität ist kleiner als die kleinste Einzelkapazität

Kondensatoren: Spannung baut sich langsam auf, Strom baut sich schnell auf und langsam ab. 

Spule: Spannung baut sich schnell auf, liegt sofort an, Strom langsam aufgrund Gegeninduktion

Sie wird in TAU angegeben. Nach 5 Tau gilt ein Kondensator als geladen.

• Die Zeitkonstante berechnet sich aus dem Vorwiderstand und der Kapazität des Kondensators.
• Die Formel lautet: Tau = R * C.
• R ist der Widerstand in Ohm und C die Kapazität in Farad.

Je mehr der Kondensator geladen wird, desto mehr steigt die Spannung. 

Je mehr die Spannung steigt, desto geringer ist der Strom. 

Wird der Kondensator über einen Widerstand entladen, ist der Entladestrom am Anfang am grössten. Je mehr Entladen desto mehr sinken Strom und Spannung. 

- Es zieht Einsen und seine Legierungen an. 

- Ist von einem Kraflinienfeld (Magnetfeld) umgeben

- Hat immer einen Nord- und einen Südpol

Sie Magnetfeldlinien treten beim Nordpol aus und beim Südpol wieder ein. 

Innerhalb umgekehrt.