Grundlagen Elektrotechnik

Wird über eine gewisse Zeit elektrische Leistung erbracht, so ist das elektrische Arbeit oder auch elektrische Energie

Wattsekunde (Ws), Kilowattstunde (kWh), Joule (J)

Der Wirkungsgrad gibt an,wieviel der zugeführten Leistung oder Energie ausgenützt wird (Der Wirkungsgrad ist immer kleiner als 1)

• Isolatoren
• Halbleiter
• Leiter
• Flüssige Leiter

• stellen praktische keine Ladungsträger zur verfügung
• haben einen sehr hohen Widerstand

Beispiele: 

• Zündkerze (Keramik)
• Kabelisolation (Kunststoff)
• Reifen (Gummi, Luft)

• Leiten den elektrischen Strom unter bestimmten Bedingungen
• Stellen als Ladungsträger freie Elektronen oder freie Elektronenplätze (Löcher) zur Verfügung
• Ihr Widerstand ist zum Teiol stark abhängig von Temperatur,Lichteinfall und Druck
• Eignen sich besonders gut für Sensoren
• Aus Halbleitern werden elektronische Bauteile wie Dioden und Transistoren hergestellt
• Wichtige Halbleiter sind Silizium und Germanium
• Je höher die Temperatur des Halbleiters, desto kleiner ist ihr Widerstand (NTC - negativer Temperaturkoeffizient)

Beispiele:

• Temperaturfühler
• Dioden
• Transistoren

• Typische Leiter sind alle Metalle
• stellen viele freie Elektronen zur Verfügung
• schlechtere Leiter sind z. Bsp Zinn und die meisten Legierungen
• Je höher ihre Temperatur,desto höher ihr Widerstand (PTC - positiver Temperaturkoeffizient)
• Beispiele: Zündspule (Cu), Kabel (Cu), Glühfaden (W)

• Elektrolyte
• stellen positive und negative Ionen zur Verfügung
• Typische Elektrolyte sind Säuren,Laugen und Salze

Die ganze Spannung verteilt sich proportional zu den ohmeschen Werten auf die einzelnen Widerstände

Mit einem verstellbaren Spannungsteiler lässt sich die Teilspannung stufenlos von Null bis zur Gesamtspannung einstellen

• Schutz des Leitungsnetzes vor Überlastung und Überhitzung (Brandgefahr)
• Überlastschutz für elektrische Verbraucher (Radiio, Wischermotor, usw)

• = Leitungsschutzsicherungen
• vor den Schaltern
• Einbau möglichst nahe bei der Batterie
• nur kurzes Leitungsstück ungeschützt
• darf nur auf grosse Überströme ansprechen
• Ausfall macht viele Verbraucher stromlos

• = Geräteschutzsicherungen
• nach dem Schalter
• Schalter sind nicht geschützt
• Sicherungsstärke kann auf Verbraucher abgestimmt werden, z. Bsp. für Scheibenwischer
• Ausfall betrifft nur wenige Verbraucher

Sicherungen sind der schwächste Teil eines Stromkreises und unterbrechen diesen beim Überschreiten des Nennstromes

• Schmelzsicherungen
• Leitungsschutzschalter

• Schmiltzt bzw durchbrennt beim überschreiten des Nennstromes
• Eine defekte Schmelzsicherung muss ersetzt werden

• Beim Überschreiten des Nennstromes durch erhöhte Temperatur und die dadurch bedingte Längenausdehnung, wird der Stromkreis mechanisch unterbrochen
• Nach Abkühlung kann der Leitungsschutzschalter wieder eingeschaltet werden

• = positiver Temperatur-Koeffizient
• =Kaltleiter (z. Bsp. metallische Leiter)
• Elektrische oder elektronische Bauteile,die bei abnehmender Temperatur den Strombesser leiten
• Steigt die Temperatur, steigt der Widerstand und die Stromstärke sinkt
• Beispiele: Temperaturfühler, Überstromschutz (Sicherung), Glühbirne, Kupferdraht, Elektromotoren, Sitzheizung

• = Negativer Temperatur-Koeffizient
• = Heissleiter (z. Bsp. Halbleiter)
• Elektrische oder elektronische Bauteile, welche bei zunehmender Temperatur leiten,nennt man Heissleiter
• Steigt die Temperatur, sinkt der Widerstand und die Stromstärkesteigt
• Beispiele: Dioden, Transistoren, Temperaturfühler,Thyristoren

• Elektronische Schaltungen, Steuergeräte
• werden z.b. zur begrenzung der Einschaltströme angewandt (Heissleiter in der Zuleitung eines el. Gerätes ist vor dem Einschalten kalt, leitet somit schlecht und verringert den Einschaltstrom)

• Klopfsensor
• Druckfühler
• Waagen

• Wird immer zwischen zwei verschiedenen Potentialen gemessen
• Stromkreis wird für die Messung nicht geöffnet
• Voltmeter haben einen grossen Innenwiderstand, Schaltung wird praktisch nicht beeinflusst
• Voltmeter wird durch falsches anschliessen nicht beschädigt

• Wird mit einem Ampèremeter gemessen
• wird irgendwo in den Stromkreis hineingeschaltet, also in Serie geschaltet
• Um das Ampèremeter anschliessen zu können, muss der Stromkreis geöffnet werden
• Das Ampèremeter hat einen kleinen Innenwiderstand
• Wird das Ampèremeter parallel angeschlossen (+ / -) wird eas zerstört
• Zangenampèremeter werden um die führende Leitung gelegt. Sie messen das Kraftfeld, das den Leiter umgibt

Darunter versteht man die Hemmung (Behinderung) des elektrischen Stromes

• Hemmung des Elektronenflusses im Leiter (abhängig von Leitermaterial und Temperatur des Leiters)
• Der Widerstand wird mit einem Ohmmeter gemessen

Ein, durch einen bewegten Magneten, änderndes magnetisches Feld induziert in einer Spule eine Spannung

Zeigt die Zusammenhänge zwischen Spannung, Widerstand und Stromstärke

Die Stromstärke verhält sich proportional zur Spannung: Bei doppelter Spannung verdoppelt sich auch die Stromstärke

Die Stromstärke verhält sich umgekehrt proportional zum Widerstand: Bei doppeltem Widerstand halbiert sich die Stromstärke

Darunter versteht man die in einem Stromkreis fliessende Elektronenmenge

• Fotozellen
• Solarzellen
• Dämmerungsschaltung

Durch die Einwirkung von Licht, werden an einem pn-Übergang eines Halbleiters Ladungen getrennt

Durch Druck auf einen Piezokristall verformt sich das Kristallgitter und polarisiert die Moleküle. Eine Spannung entsteht.

• Marderschock
• Defibrillator
• Elektrischer Stuhl
• Kuhzaun

gerichtete Elektronenwanderung

von +Pol zu -Pol (wurde früher fälschlicher Weise angenommen)

• Batterie
• Elektrolyse
• Galvanisieren

• Beleuchtung
• Lichtschranke
• Laserstrahl

• Stoffe mit freien Elektronen sind elektrische Leiter
• Stoffe ohne freie Elektronen leiten den elektrischen Strom nicht, es sind Isolatoren