Elektrotechnik Grundlagen

Beim Stromdurchgang durch einen Körper wird die Antriebsenergie der Ladungsträger längs des Stromkreises vermindert. Der elektrische Widerstand eines Körpers ist ein Maß dafür, wie sich der Körper dem Stromdurchgang widersetzt. Er wird wesentlich von den Materialeigen- schaften bestimmt. 

Das ohmsche Gesetz postuliert folgenden Zusammenhang: Wird an ein Objekt eine elektrische Spannung  angelegt, so verändert sich der hindurch fließende elektrische Strom proportional zur Spannung.

Der elektrische Leitwert, ist der Kehrwert des elektrischen Widerstandes und damit die Kenngröße eines elektrischen Bauteils. Er ist nicht zu verwechseln mit der elektrischen Leitfähigkeit, einer Materialkonstante. Sein Formelzeichen ist G, seine Maßeinheit: S (Siemens).

Sie beschreibt die Fähigkeit des elektrischen Feldes, Kraft auf Ladungenauszuüben, und ist in einem gegebenen Punkt definiert

Die elektrische Leitfähigkeit, auch als Konduktivität bezeichnet, ist eine physikalische Größe, die die Fähigkeit einesStoffes angibt, elektrischen Strom zu leiten.

Stromdichte/Feldstärke 

Die Stromdichte ist definiert als das Verhältnis der Stromstärke  zur Querschnittsfläche , durch die der Strom tritt.

Je größer die Stromdichte, umso mehr erwärmt sich der Leiter.

Der elektrische Widerstand R bzw. der elektrische Leitwert G wird durch die Materialeigen- schaften des leitenden Mediums (spezifischer Widerstand oder spezifischer Leitwert =1/) und durch die geometrische Anordnung des Leiters bestimmt. 

Elektron = negativ geladen

Proton = positiv geladen 

Neutron = elektrisch neutral 

In der Physik versteht man unter einem homogenen Feld ein Feld, dessen Feldstärke nicht vom Ort abhängt – die Kraft auf einen (Probe-)Körper in einem homogenen Feld ist also stets überall gleich groß und gleich gerichtet.

Felder, für die das nicht gilt, heißen inhomogen.

Unter der Flächenladungsdichte σ versteht man den Quotienten aus der Ladung Q einer geladenen Fläche dividiert durch den Inhalt A der Fläche:

Kapazität = Q/U

Die elektrische Kapazität zwischen zwei voneinander isolierten elektrisch leitenden Körpern ist gleich dem Verhältnis der Ladungsmenge  die auf diesen Leitern gespeichert ist und der an ihnen anliegenden elektrischen Spannung 

Das elektrische Potential ist die Spannung zwischen einem beliebigen Aufpunkt und einem festgelegten Bezugspunkt. Das Formelzeichen für das elektrische Potential ist .[1] Der Bezugspunkt selber erhält daher das Nullpotential . In derElektrotechnik wird das Nullpotential (bzw. alle Leiterpunkte, die auf Nullpotential liegen) als „Masse“ bezeichnet.

Siehe Skizze

Skizze

Die Lorentzkraft ist die Kraft, die eine bewegte Ladung in einem magnetischen oder elektrischen Feld erfährt. In Magnetfeldern ist sie am größten, wenn die Bewegungsrichtung der Ladungen senkrecht zu den Feldlinien des Magnetfelds verläuft. Ist die Bewegungsrichtung der Ladungen parallel zu den Feldlinien, tritt keine Lorentzkraft auf. Die Lorentzkraft wirkt immer senkrecht zur Bewegungsrichtung der Ladungen und den Magnetfeldlinien. Ihre Wirkungsrichtung kann mit der 3-Finger-Regel bestimmt werden. Für negative Ladungen verwendet man die linke, für positive Ladungen die rechte Hand.

Die magnetische Flussdichte, auch magnetische Induktion, bisweilen umgangssprachlich einfach nur „Flussdichte“ oder „Magnetfeld“ genannt, ist eine physikalische Größe der Elektrodynamik, die das Formelzeichen B hat und für dieFlächendichte des magnetischen Flusses steht, der senkrecht durch ein bestimmtes Flächenelement hindurchtritt.

B(Tesla)

Siehe Skizze

In einem Knotenpunkt eines elektrischen Netzwerkes ist die Summe der zufließenden Ströme gleich der Summe der abfließenden Ströme.

Diese Regel gilt zunächst für Gleichstromnetzwerke

Alle Teilspannungen eines Umlaufs bzw. einer Masche in einem elektrischen Netzwerk addieren sich zu null. Die Richtung des Umlaufes kann beliebig gewählt werden; sie legt dann aber die Vorzeichen der Teilspannungen fest. Soweit Pfeile entgegen der Umlaufrichtung zeigen, sind die Spannungen mit umgekehrten Vorzeichen einzusetzen.

Die magnetische Feldstärke (Formelzeichen: H), auch als magnetische Erregung bezeichnet, ordnet als vektorielle Größe jedem Raumpunkt eine Stärke und Richtung des durch die magnetische Spannung erzeugten Magnetfeldes zu. 

Die Einheit der magnetischen Feldstärke ist das Ampere pro Meter:

siehe Skizze 

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Wechselstrom bezeichnet elektrischen Strom, der seine Richtung (Polung) in regelmäßiger Wiederholung ändert und bei dem sich positive und negative Augenblickswerte so ergänzen, dass der Strom im zeitlichen Mittel null ist. Abzugrenzen ist der Wechselstrom von Gleichstrom, der sich (abgesehen von Schaltvorgängen oder Einflusseffekten) zeitlich nicht ändert, und von Mischstrom als einer Überlagerung von beiden.

siehe Skizze 

siehe Skizze 

Die Impedanz, auch Wechselstromwiderstand, gibt das Verhältnis von elektrischer Spannung an einem Verbraucher (Bauelement, Leitung usw.) zu aufgenommenem Strom an. Diese physikalische Größe wird im Allgemeinen vorteilhaft als komplexwertige Funktion der Frequenz angegeben.

siehe Skizze