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Grundlagen der Elektrotechnik
Elektrische Grundgrößen
Erscheinungsformen der Elektrizität
Elektrizität – Eine Grundtatsache der Materie
Die Stromstärke des Blitzes kann
bis 100 000 Ampere ereichen.
Die Spannung kann bis 300
Millionen Volt betragen.
Die Entladungsdauer ist im
Bereich von 10 μs
(10 Millionstel Sekunden).
Blitze transportieren Ladungen bis
10 Coulomb.
Elektrostatische Aufladungen
können bei sorglosem Umgang mit
elektronischen Bauteilen zu deren
Zerstörung führen.
Ein Bauteil kann auch ohne
Berührung, sondern durch Influenz
schon bei Annäherung zerstört
werden.
Im Weltbild der Griechen bestand die Welt aus Feuer, Wasser, Luft und
Erde. Erscheinungen, wie sie bei Bernstein und Magneteisenstein
beobachtet wurden, passten in dieses Weltbild nicht hinein. Sie wurden
Jahrtausende lang als kuriose Launen der Natur angesehen.
Batterien finden in immer mehr
Geräten mit den vielfältigsten
Anwendungszwecken
Verwendung.
Allein in Deutschland liegen die
jährlichen Verkaufszahlen bei über
1 Milliarde Stück, das sind ca. 30
Tausend Tonnen.
Die Entsorgung der verbrauchten
Batterien muss umweltschonend
und fachgerecht erfolgen.
Im Zusammenhang von Strom und
magnetischen Feld sei erwähnt,
dass elektrischen Energie nicht im
Leiter übertragen wird, sondern im
elektromagnetischen Feld welches
den Leiter umgibt.
Zur Übertragung von Information
wird Energie, Bandbreite und Zeit
benötigt. Diese Größen stehen uns
nur begrenzt zur Verfügung.
Es ist nicht die Menge an
Information welche uns Grenzen
setzt, sondern die Art der
Information und deren Nutzung.
Im Vergleich dazu beträgt die
Strahlungsleistung der Sonne auf
unsere Erde ca. 20 Millionen
Megawatt. Das ergibt eine Energie
von jährlich 175 Milliarden
Megawattstunden.
In der Renaissance und der Barockzeit wurden elektrische und
magnetische Experimente als Gesellschaftsspiele bei Hofe sehr beliebt.
Dieser Zeit verdanken wir viele Erkenntnisse. Es wurde beobachtet, dass
es zwei verschiedene Arten Elektrizität gibt. Man nannte sie positive und
negative Elektrizität. Alle diese Erscheinungen der Elektrizität waren nur
kurzzeitige Funken, welche durch elektrische Aufladungen hervorgerufen
wurden.
Erst als der Physiker Alessandro Volta im Jahr 1801 die elektrische
Batterie erfand, war es möglich lang dauernde Ströme zu erzeugen.
Damit begann die systematische Erforschung der Elektrizität und des
Magnetismus.
Dem Physiker Christian Örsted gelang in der Elektrotechnik ein weiterer
entscheidender Schritt. Er entdeckte im Jahre 1819 bei einer Vorlesung
über Elektrizität durch Zufall, dass elektrische Ströme immer von
Magnetfeldern umgeben sind. Bis zu dieser Zeit waren Elektrizität und
Magnetismus scheinbar ohne Zusammenhang. Jetzt erwiesen sie sich als
verwandte Naturerscheinungen.
Der Leiter selbst wird nur zum
Aufbau des Feldes benötigt.
Der Jahresbedarf an elektrischer
Energie in Deutschland ist ca. 600
Millionen Megawattstunden.
Naturerscheinungen, welche durch elektrische Kräfte bzw. Ladungen
verursacht werden, haben und hatten seit frühester Geschichte großen
Einfluss auf den Menschen. Es wurden die verschiedensten Phänomene
nebeneinander beobachtet, ohne dass sie miteinander in Zusammenhang
gebracht werden konnten. Scheiben welche sich durch den Sand im
trockenen Wüstentenwind elektrostatisch aufluden, wurden zur
Urteilsfindung, als sogenanntes Gottesurteil herangezogen. Der Blitz
wurde auch als Strafe der Götter gedeutet. Dass Bernstein Haare, Wolle
und Staubteilchen an sich zog, nachdem er mit einem trockenen
Seidentuch gerieben wurde, war schon sechs Jahrhunderte vor Christus
den Griechen bekannt (Griech.:  Elektron = Bernstein).
Mit der Erfindung des Transformatorprinzips durch Michael Faraday
waren die Grundlagen für die Elektrotechnik gelegt. Die technische
Nutzung der Elektrizität für Kraft und Wärme im großem Umfang
begann erst zu Beginn des 20. Jahrhunderts.
Durch ein zunehmendes Bedürfnis für Information über die Kontinente
und Meere hinweg suchte man nach geeigneten Methoden zur
Übermittlung von Nachrichten. Hier gelang dem Physiker Heinrich Hertz
1888 der experimentelle Nachweis der Abstrahlung elektromagnetischer
Feldenergie. Guglielmo Marconi stellte 1897 Versuche an, mit
elektromagnetischen Wellen Morsezeichen über größere Entfernungen zu
übertragen. Die Möglichkeit dieser elektromagnetischen Wellen welche
sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten, war von dem Physiker James
Clerk Maxwell als überraschendes Ergebnis seiner Feldgleichungen im
Jahre 1856 hervorgegangen.
Elektrizität lässt sich aus dem heutigen Industriezeitalter nicht mehr
wegdenken. Es dauerte lange bis die Ursachen elektrischer
Erscheinungen gefunden wurden. In der Frage nach dem Wesen der
Elektrizität sind viele Irrtümer ausgeräumt worden.
Wir sind in der Lage die experimentell nachprüfbaren Eigenschaften
der Elektrizität zu beschreiben, ihr Wesen können wir jedoch nicht
erfassen.
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