4.2 Elektrische Größen

Kap 4 - Elektrik
4.2 Elektrische Größen
Elementare elektrische Größen sind die Ladung, die Stromstärke, die
Spannung und der elektrische Widerstand. Darüber hinaus gibt es noch eine
Reihe von elektrophysikalischen Größen, die aber nicht Gegenstand von
Vorkurs oder E-Phase sind.
Unter der Stromstärke I versteht man die elektrische Ladung, die pro Zeiteinheit
durch einen gewissen Querschnitt fließt.
I = Q/t
Die dazu gehörige Einheit lautet Ampere und wird mit
A abgekürzt.
Voraussetzung dafür, dass Strom fließt, ist das Vorhandensein von zwei Polen,
von denen der eine mehr negative Ladungen hat als der andere. Die dadurch
entstehenden Kräfte bewirken, dass es zu einem Fließen von Ladungsträgern –
in der Regel Elektronen – kommt und zwar solange, bis ein Ausgleich zwischen
den beiden Polen stattgefunden hat. Das beste Beispiel ist eine Batterie, die
eben nur solange Strom liefert, bis ein Ausgleich stattgefunden hat. Auf Grund
dessen, dass sich die Elektronen in Leitern frei bewegen können, bewegen sich
also die Elektronen vom negativen Pol – also dort, wo „zu viele“ Elektronen sind
zu dem Pol, wo weniger Elektronen sind. Damit ist eine Richtung des
Stromflusses vorgegeben. Diese tatsächlich in der Natur vorkommende
Bewegungsrichtung der Elektronen wird als physikalische Stromrichtung
bezeichnet. Leider hat man irgendwann zu Beginn der Experimentierphase den
Stromfluss anders definiert – also in Richtung vom positiven Pol, dem Pluspol,
zum negativen Pol, also dem Minuspol. Man nennt diese der Wirklichkeit nicht
entsprechende Stromrichtung die technische Stromrichtung!!
Löst man die obige Gleichung nach Q auf, so hat man die Definition für die
physikalische Größe der Ladung:
Q=I t
Die dazugehörige Einheit: heißt Coulomb C bzw. Ampersekunde As.
Die physikalische Größe, welche die Kraft beschreibt, die auf eine Ladung
ausgeübt wird, die zwischen zwei Pole „geraten“ ist, wird als Spannung U
bezeichnet. Die Einheit der Spannung ist Volt V. Das Bestreben der
elektrischen Ladungen von einem Pol einer Stromquelle zum anderen Pol der
Spannungsquelle zu gelangen, nennt man Spannung.
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Spannungsquellen:
- Batterien:
flüssig (Auto)
trocken
- Generator: Fahrraddynamo
Lichtmaschine
- Solarzellen
- Bandgenerator (Ladungstrennung durch Reibung)
Will man mit Hilfe von Batterien eine höhere Spannung erzeugen als auf einer
einzelnne Batterie angegeben ist, so müssen die Batterien in Reihe geschaltet
werden - aber richtig!
Richtig:
Falsch:
Man kann damit ein Vielfaches der Einzelspannung erzeugen.
Merke!
Ohne Spannung kein Strom. Die Spannung ist die Ursache des Stroms.
In unserem Alltag gibt es folgende häufig vorkommende Spannungen:
Bei Batterien:
 1,2 Volt
Gerät
Spannung
 1,5 Volt
Taschenrechner
1,5 V - 3,0 V
 6 Volt
Auto
12 V bzw. 24V
 9 Volt
Haushaltsgeräte
110 V bzw. 230 V
 12 Volt
Fernleitung
12 000V - 300 000 V
 24 Volt
im Haus
 110 Volt
 220 Volt
Überlandleitungen

20.000 Volt bis zu
 400.000 Volt
Gewitter
 10.000.000 Volt bis zu
 10.000.000.000 Volt
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Anmerkung: Es wäre wunderbar, wenn man die in einem Gewitter vorhandene
Energie nutzen könnte! So manches Energieproblem wäre gelöst.
Bei Batterien handelt es sich Gleichspannung, im Haus in der Regel um
Wechselspannung. Was was ist, erfahren Sie in der E-Phase, also im nächsten
Schuljahr etwa um die gleiche Zeit.
Fragen dazu
 Beschreibungen der im Unterricht gemachten Versuche
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