Elektrotechnik – Lexikoneinträge
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Der Blitzableiter ist eine von Benjamin Franklin Mitte des 18. Jh. erfundene Vorrichtung zum Schutz eines Gebäudes vor Blitzeinschlägen . Er besteht aus einer Metallstange, die leitend mit dem Grundwasser oder im Boden verlegten Eisenbändern verbunden ( geerdet ) ist und so dem einschlagenden Blitz einen sicheren Entladungsweg bietet.
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Drehstrom oder Dreiphasenstrom ist das in der öffentlichen Stromversorgung übliche System aus drei Wechselströmen (den sog. Phasen ), die um 120° gegeneinander verschoben über dasselbe Kabelsystem transportiert werden. Drehstrom kann bei gleichem Leitungsquerschnitt \(\sqrt 3\) -mal so viel Leistung übertragen wie Einphasenwechselstrom. Dafür sind dann allerdings drei Leitungen nötig statt ansonsten zwei. Starke Verbraucher im Haushalt wie z. B. Elektroherde werden an alle drei Phasen angeschlossen (sowie an den geerdeten Schutzleiter ), da sie die Spannung \(\sqrt 3 \cdot 230\,\text V \approx...
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Die elektrische Kapazität (von lat. capacitas „Fassungsvermögen“) ist eine elektrostatische bzw. elektrodynamische Größe mit dem Formelzeichen C . Sie gibt an, wie viel elektrische Ladung ein Kondensator bei einer gegebenen Spannung U speichert: \(C=\dfrac Q U\) Die SI-Einheit der Kapazität ist das Farad (F), es gilt \(1\,\text F =\dfrac{1\,\text C}{1\,\text V}\) . Aufgrund der Definitionen des Einheitensystems haben technische Kondensatoren meist sehr geringe Zahlenwerte, die typische Größenordnungen sind Nano- und Pikofarad. Achtung: Vor allem in der Elektrotechnik werden Kondensatoren oft...
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Die elektrische Leitfähigkeit \(\sigma\) ist der Kehrwert des spezifischen elektrischen Widerstands \(\rho\) : \(\sigma = \dfrac 1 \rho\) Die SI-Einheit der Leitfähigkeit ist Siemens pro Meter, \(1\,\dfrac{\text S}{\text m} = 1\,\dfrac{1}{\Omega\text m}\) . Zwischen der elektrischen Stromdichte \(\vec j\) und der elektrischen Feldstärke \(\vec E\) gilt der Zusammenhang \(\vec j = \sigma \cdot \vec E\) Achtung: Der Kehrwert des „normalen“ elektrischen Widerstands R ist nicht die elektische Leitfähigkeit \(\sigma\) , sondern der Leitwert G . Die SI-Einheit des Leitwerts ist das Siemens und...
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Die elektrische Stromstärke I gibt (wie der Name schon sagt) die Stärke eines elektrischen Stroms an. Ihre Einheit ist die SI-Basiseinheit Ampere (A). Die Stromstärke ist die Ableitung der elektrischen Ladung Q nach der Zeit. Sie gibt also an, um welchen Betrag \(\Delta Q\) DQ sich Q in der Zeit \(\Delta t\) ändert: \(I = \dfrac{\Delta Q}{\Delta t} \quad \text{bzw.} \quad \dfrac{\text dQ}{\text d t} \equiv \dot Q\) Die auf den Leiterquerschnitt bezogene Stromstärke ist die Stromdichte j , die oft auch als Vektor \(\vec j\) definiert wird. Die Richtung dieses Vektors ist die Richtung des...
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Der gerichtete Transport von elektrischen Ladungen . Bewegen sich die Ladungsträger durch einen ruhenden Leiter, spricht man von Leitungsstrom . Wenn sie dagegen (was in der Schule seltener behandelt wird) von einem Medium mitgeführt werden, dem gegenüber sie sich in Ruhe befinden, nennt man das einen Konvektionsstrom. Ein elektrischer Strom fließt, wenn man zwei Punkte, zwischen denen eine elektrische Spannung besteht, leitend verbindet. Als Stromrichtung definiert man dabei den Weg, den eine positive Probeladung nimmt, also von + nach – (auch wenn die tatsächlichen Ladungsträger oft...
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Die Elektrotechnik ist die Lehre von der Bereitstellung und Nutzung von Elektrizität bzw. elektrischer Energie . Dazu zählen u. a. die Energieversorgung (Umwandlung von Energie aus erneuerbaren, fossilen oder nuklearen Energiequellen in Elektrizität), die Energieverteilung über Hoch- und Niederspannungsleitungen, die Nachrichtentechnik (der Übergang zur Mikroelektronik und Informationstechnik ist fließend), die elektrische Antriebstechnik für Maschinen und Fahrzeuge sowie die Steuerung und Automatisierung von Prozessen. Die Elektrotechnik ist ein eigener Ausbidlungs- bzw. Studiengang, jeder...
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Bezeichnung für eine leitende Verbindung eines Gerätes oder Leiters mit dem Erdboden, der als ein unbegrenzt großes Reservoir für überschüssige Ladungen angesehen werden kann. Dadurch werden Nutzer (oder experimentierende Schüler) vor möglicherweise tödlichen Stromschlägen geschützt. Zum Erden werden vom Elektriker spezielle Schutzleiter eingesetzt. Auch über Heizrohre oder Wasserleitungen können geschulte Personen eine Erdung von Elektrogeräten einrichten.
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Ein Ersatzschaltbild ist eine vereinfachte Darstellung eines Stromkreises , bei der die realen Bauteile durch Serien - und Parallelschaltungen von Grundelementen wie Widerstand , Kondensator , Spule und Spannungsquelle ersetzt werden. Das Ersatzschaltbild ist leichter zu berechnen, hat aber (annähernd) die gleichen physikalischen Parameter. Einfachstes Beispiel ist das Ersetzen einer Serienschaltung von Widerständen R i durch einen einzelnen Ersatzwiderstand R Reihe mit \(\displaystyle R_\text{Reihe}=\sum_i R_i\) bzw. einer Parallelschaltung von Widerständen R j mit \(\displaystyle 1/R_\text...
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Wenn sich in einem Stromkreis elektrische Stromstärke und Spannung in Betrag und Richtung konstant sind, spricht man von Gleichstrom bzw. Gleichspannung . Bei zeitlich variablem Stromfluss bzw. variabler Spannung handelt es sich Wechselstrom bzw. -spannung . Oft wird die Bezeichnung auch für eine Spannung verwendet, die zwar nicht konstant ist, die aber ihr Vorzeichen nicht wechselt ( pulsierende Gleichspannung ). Für Gleichspannung verwendet man häufig das Symbol U = . Nach der engl. Bezeichnung „direct current“ benutzt man für Gleichstrom auch die Abkürzung DC .
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Jedes elektrische Messgerät und jede Spannungsquelle besitzt einen Innenwiderstand R i , der symbolisch alle inneren Verluste zusammenfasst. Aufgrund dieses Innenwiderstands weicht die Klemmenspannung einer belasteten Spannungsquelle von der Urspannung im unbelasteten Fall ab. Daher muss R i bei Anwendung der Kirchhoff’schen Regeln berücksichtigt werden. Bei Messgeräten beeinflusst der Innenwiderstand die Messwerte. Bei einem Amperemeter (Strommessung) muss R i möglichst klein sein, bei einem Voltmeter (Spannungsmessung) möglichst groß.
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Eine Kennlinie ist allgemein eine grafische Darstellung des funktionalen Zusammenhangs zwischen zwei Größen , die ein bestimmtes mechanisches oder elektrischen System charakterisieren. Beispielsweise trägt man bei Motoren die Leistung in Abhängigkeit von der Motordrehzahl auf ( Volllastkennlinie ). In Elektronik und Elektrotechnik sind Strom-Spannungs-Kennlinien besonderer Bedeutung, z. B. bei Dioden und Transistoren .