Elektrizitätslehre

[MichiZH]

Hi

So, mein letztes Physikkapitel bevor ich mit Ãœbungen anfangen kann

Ich habe ein bisschen durcheinander mit all den verschiedenen "Einheiten" bzw. was sie bedeuten.

Was genau bedeuten bzw. ist der Unterschied der Grössen Q, U, I und C? Q ist der einzige den ich vielleicht noch einigermassen verstanden habe, nämlich wie stark ein Teilchen negativ (oder positiv?) geladen ist.

Werde da aus dem Buch nicht wirklich schlau.

Vielen DAnk

[crazymazy]

Falls ich mich recht entsinne ist

U = Spannung, also die Spannung, die anliegt (z.B. an der dt. Steckdose: 230V)

I = Stromstärke

C kann so einiges sein Konzentration in der Chemie, aber hier ist es wahrscheinlich die Konstante für Lichtgeschwindigkeit, oder?

Ist Q wirklich die Ladung? Welche Einheit hat das denn?

Kann sein, dass ich bei c falsch liege, aber soweit ich mich recht erinnere...
// so nun ab wieder in die Sonne (zum mathe lernen )
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BU: FQ: am Interview gescheitert

[Moonlight]

Mit E-Lehre konnte ich mich noch nie wirklich anfreunden, aber ich versuchs trotzdem mal:

Wie crazymazy schon richtig gesagt hat

U = Spannung
I = Stromstärke
Q = Ladung (in Coulomb)
C = Kapazität eines Kondensators (http://de.wikibooks.org/wiki/Ing:_GdE:_Kapazit%C3%A4t_des_Kondensators)
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~ Wenn die Zeit kommt, in der man könnte, ist die vorüber, in der man kann ~

[MichiZH]

Ja was die Begriffe genau sind ist mir eigentlich schon klar, aber danke. Was mir eher unklar ist, sind die begrifflichen "gut deutschen" Vorstellungen von I, U, Q (Ladung) und C(offenbar Kapazität eines Kondensators). Also U ist die Spannung, aber was ist der Unterschied zu Ladung und Stromstärke I?

[crane_wing]

Die Spannung U kann man sich glaube ich so ähnlich wie die Geschwindigkeit der Elektronen vorstellen, die einen Leiter passieren. Die Stromstärke I ist dagegen eine Angabe für die Anzahl der Elektronen, die einen bestimmten Abschnitt passieren. So hab ichs jedenfalls in Physik verstanden... Aber wie man sich Q und C genauer vorstellen kann, kann ich dir leider nicht sagen...

[crazymazy]

Stromstärke hat crane gut erklärt.


Spannung dachte ich wäre der Unterschied zwischen Minus- und Pluspol.

Also hiermit meine ich, dass es ja einen Elektronenunterschied zwischen - und + gibt.
Die Elektronen wandern von - nach +. Es gibt einen Elektronenschub bei - und einen Elektronensog bei +.
Nun gibt die Spannung an, wie hoch der Unterschied zwischen + und - Pol ist.

Hoffe, dass is ned zu kompliziert dargestellt



Nun zu Q: http://www.elektrotechnik-fachwissen.de/grundlagen/ladung.php
Jedes Element besteht aus Atomen:
Atom wird unterteil in Atomkern und Atomhülle

in Atomkern: Protonen, Neutronen
in Atomhülle: Elektronen

Protonen (p) positiv, Neutronen neutral, Elektronen (e) negativ geladen.

Wenn in einem Körper mehr e wie p vorhanden sind ist der Körper negativ geladen.
Wenn in einem Körper mehr p wie e vorhanden sind ist der Körper positiv geladen.
Ein gutes Beispiel für eine positive Ladung ist Eisen (Fe3+). 3+ bedeutet dass 3 p mehr als e. Deswegen leiten Eisenionen den elektr. Strom sehr gut, da dieser nur aus e besteht.

Ich hoffe, dass war einigermaßen verständlich

Zu C kann ich nix sagen; hör ich zum ersten Mal heut.
http://de.wikibooks.org/wiki/Ing:_GdE:_Kapazit%C3%A4t_des_Kondensators
den link von moonlight mal durchlesen. evtl wirds dann klarer. Für mich scheint aber das nicht ultrawichtig zu sein, oder?

greetz
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BU: FQ: am Interview gescheitert

[ready for take-off?]

bei Elektronen wandern von - zu + wäre ich vorsichtig (so ist in der Physik)
in technischen Zeichnungen wandern sie sie von + zu -
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See beyond the ordinary

[Moonlight]

Also C wirst du bei der BU eher nicht brauchen. Bin aber kein Offizieller, also wie immer alle Angaben ohne Gewähr.
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~ Wenn die Zeit kommt, in der man könnte, ist die vorüber, in der man kann ~

[ChristianNUE]

Tach ihr Physik-Luschen,

dann werde ich als Physik-Oberniete mal einen Erklärungsversuch wagen

Q ist die "elektrische Ladung". D.h. der Elektronenüberschuss bzw. der Elektronenmangel. Elektronenmangel: positiv geladen, Elektronenüberschuss: negativ geladen. Einheit: Coulomb, nach Charles Augustin Coulomb (1736 - 1806 )
Mit der Angabe von X Coulomb kann ich persönlich auch nix anfangen, aber ...

... sie hilft (mir zumindest) die "elektrische Stromstärke" I zu verstehen. I ist die Stromstärke, d.h. wieviel elektrische Ladung durch den Leiter fließt. Bildlich: Wieviel von den kleinen, süßen Elektronen pro Sekunde durch das Kabel sausen. Logischerweise lautet deshalb die Formel: I=Q/t
Ich denke mir Q daher einfach als Anzahl von Elektronen. Die Stromstärke (Einheit: Ampere) ist also nur die Anzahl der Elektronen die pro Sekunde durchs Kabel flitzen.

Flußrichtung des Stroms. Bei Wechselstrom dürfte die Frage wohl obsolet sein (oder nicht?). Bei Gleichstrom sollte der Strom eigentlich von - nach + fließen. Denn was ist denn fließender Strom? Das sind die kleinen Elektronen die durchs Kabel flitzen. Und die sind ja bekanntlich negativ geladen. D.h. sie werden vom Pluspol angezogen. Deshalb sollten die (negativen) Elektronen von ihrem Hort (dem Minuspol) zum Pluspol wandern. Warum die Dinger nie ausgehen, hab ich aber noch nicht gecheckt, vielleicht kann das einer mal ergänzen ...

Nun zur elektrischen Spannung U (SpannUng )
Die SpannUng ist die Antriebskraft des Stroms. Ich denke sie mir sozusagen als die eigentliche Power. Sie gilt es nämlich durch einen Widerstand zu verbrauchen, bevor die Elektronen am Pluspol ankommen. Deshalb gibt es ja auch einen Kurzschluss wenn kein Widerstand zw. der Verbindung Pluspol und Minuspol liegt. Und deshalb muss man einen Widerstand vorschalten, wenn man eine 24V Lampe an unser 230V-Netz anschließen will.

Kleine Fleißaufgabe: Ein Diaprojektor hat eine Glühlampe die 6,3A und eine SpannUng von 24V hat. Welchen Widerstand muss man vor die Glühlampe schalten, dass man den Diaprojektor an die Steckdose anschließen kann? Dies Beispiel verdeutlicht, dass praktisch die komplette Spannung "verbraucht" wird, (erst durch Widerstand reduziert, dann durch Lampe in Wärme und Licht umgewandelt) und sozusagen keine Spannung mehr am Pluspol ankommt.
Antwort: R=32,7 Ohm

Ich merke mir das mit der Vorstellung eines Wassermodells, also eines geschlossenen Wasserkreislaufs. In diesem Wasserkreislauf gibt es eine Antriebsturbine die das Wasser durch das Rohr jagt, und eine Turbine, die wie ein Mühlrad angetrieben wird. Die Stromstärke I ist dabei das Wasser (also Elektronen) die durchs Rohl laufen. Das Wasser an sich wird nicht weniger ( ist ja ein geschlossener Kreislauf!). Deshalb ist ja bei Reihenschaltung von Widerständen I=I1=I2. D.h. die Gesamtstromstärke ist gleich der Stromstärke nach dem ersten Widerstand und gleich der Stromstärke nach dem zweiten Widerstand. (Bildlich: die Wassermenge passiert das Mühlrad und treibt es damit an, es kommt aber die komplette Wassermenge hinter dem Mühlrad raus)
Analog ist bei Reihenschaltung von Widerständen I=I1+I2. Stellt man sich also eine Verzweigung des Rohres zu je zwei Mühlrädern vor, so muss sich die Wassermenge ja auch teilen, hinter jedem Mühlrad kommt nur die Hälfte des Wassers raus)

Zu guter Letzt noch zu C. C ist die elektrische Kapazität eines Kondensators. Diese gibt an wieviel elektrische Ladung (also putzige Elektrönchen) dieser speichern kann. Bei einer höheren SpannUng speichert der Kondensator "automatisch" mehr. Bei der Kapazität des Kondensators geht es aber nicht darum wieviel Elektronen (also Ladung) er in Summe speichern kann, weil das ja mit der Spannung zu nimmt, sondern es geht um das Verhältnis wieviel Elektronen in Abhängigkeit von der Spannung gespeichert werden können. Die Größe C ist also eine Relation von gespeicherten Elektronen im Verhältnis zur anliegenden Spannung. Und da kommt wieder die ominöse Einheit Q ins Spiel.
Die Kondensatorkapazität C ist deshalb (wie sollte es anders sein) Q/U. Bildlich gesprochen, also die Anzahl der Elektronen die pro Sekunde durch die Leitung rauschen dividiert durch die anliegende Spannung U. Einheit übrigens in Farad nach Michael Faraday!

Ich hoffe, das war einigermaßen richtig und nicht zu kindisch. Aber mein Physik-Unterricht ist 8 Jahre her - ich hab also echt KEINE Ahnung von Physik, Mechanik versteh ich auch noch einigermaßen aber von E-Technik hab ich echt absolut NULL Ahnung Aber ich arbeite dran ...

Gruß
Christian

[crane_wing]

Also NULL Ahnung sieht irgendwie anders aus Dennoch bin ich mir ziemlich sicher, dass die Ladung bei einem Elektronenüberschuss negativ ist, und bei einem Elektronenmangel positiv. Denn wie du ja bereits richtig sagtest, sind Elektronen negativ geladen. Wenn von diesen Viechern dann noch mehrere irgendwo zusammen rumschwirren, also ein Elektronenüberschuss vorhanden ist, ist die Ladung ebenfalls negativ.
An der Stelle, wo allerdings diese negativ geladenen Elektronen nicht vorhanden sind, also ein Elektronenmangel herrscht, ist die Ladung positiv, denn es sind ja keine Elektronen da, die die Ladung negativ machen könnten.
Aber ansonsten: PERFEKT

[ready for take-off?]

ein Coulomb ist nichts weiter als die Anzahl der Elektronen, die in 1s bei 1Ampere Stromstärke durch ein Kabel fließen => 1C=1As oder oder 6,24E18 Elektronen (ziemlich egal aber musste mal gesagt werden )
@ChristianNUE: warum die Elektronen nie ausgehen obwohl sie ja aus dem Minus Pol rausgehen und zum Plus rein: weil sie durch die Quelle genauso durchfließen wie durch den Verbraucher (Beispiel Spulentransformator - da ist es ganz deutlich)
Und bei der Batterie kommen sie aus paar Reaktionen im Zusammenspiel mit Ionen und Säuren
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See beyond the ordinary

[ChristianNUE]

@crane_wing: Du hast natürlich recht. Ich hatte mich auch nur verschrieben. Hab's schon geändert.

@ready for take-off: ja, und 1A sind die Elektronen die pro Sekunde durch's Kabel fließen. Also 1A sind Coulomb pro Sekunde => 1A=1C !? Deswegen war ich nie gut in Physik, bei soooo vielen verschiedenen Einheiten die irgendwie alle das gleiche aussagen

Kann man bildlich gesprochen sagen, dass die Elektronen, die am Minuspol losgeschickt werden, dann alle wieder am Pluspol ankommen? Ist also tatsächlich wie bei dem Wassermodell, die Elektronen fließen immer im Kreis und gehen nicht verloren bzw. werden nicht verbraucht?
Fließt der Strom im Gleichstromkreis immer von - nach +? War da meine Überlegung richtig?

Haben wir jetzt eigentlich mit Q, I, R, C, U, R, (und jetzt bitte rückwärts alle aufsagen ) Spannungsteiler- und Stromteilerregel eigentlich die Basics von E-Technik behandelt?

Denn warum ein Kondensator im Gleichstromkreis keinen Strom durchlässt, im Wechselstromkreis aber schon und wie das mit der Selbstinduktion ist (ist das nicht das gleiche wie Induktion?) und warum GENAU jetzt Strom fließt wenn man einen Magneten in die Spule schiebt, und warum GENAU der Widerstand einer Spule aufgrund der Selbstinduktion im Wechselstromkreis höher ist als im Gleichstromkreis (was hat eine Spule überhaupt in einem Stromkreis zu suchen, wenn nicht zur "Stromerzeugung" durch Induktion?) ... das check ich nämlich dann nicht mehr wirklich. Vor allem das Kapitel "elekromagnetische Schwingungen" ist mir unverständlich. Und "Elektrische Leitungsvorgänge" in festen Körpern, Flüssigkeiten etc. ist für mich schon mehr Chemie als Physik ... und dann noch die ganze Elektronenstrahlröhren- und Halbleiter-Geschichten ...

Muss ich das alles wissen und verstehen ???????

Und wie kann der alte Werner von Siemens eigentlich rausgefunden haben, dass man von dem Strom der bei der Induktion in der Spule fließt was für den eingeschobenen Magneten abzapfen kann um mithilfe des nun agierenden Elektromagneten die Spannung in der Spule noch zu erhöhen. Das ist ja wie bei einer Lawine ... Ich dachte immer so ein perpetuum mobile funktioniert in der Praxis nicht ... sagt zumindest der Duden: "Per|pe|tu|um mo|bi|le 1. etwas ständig Bewegliches; 2. eine nur theoretisch denkbare Maschine, die sich ständig ohne Energiezufuhr bewegt;"

Jaja, Fragen über Fragen ... aber ich glaube ihr wisst worauf ich hinaus will: Wo ist denn Schluss? Wo verlasse ich die Basics der E-Technik und wo beginnt die Tiefe? Seid so gut und belehrt mich aus dem reichhaltigen Fundus eurer Erfahrungen (Für Antworten aller anderen Fragen bin ich natürlich ebenfalls sehr dankbar)

Gruß
Christian