Meine Bemerkungen sind grün und grau und gelb White ist geklaut

Meine Bemerkungen sind grün und grau und gelb
White ist geklaut, weil ich schreibfaul bin...
Ich denke mal, alles auswendig pauken ist nicht so der Hit. Ein paar gemeine Grundlagen sollten
da schon sitzen.
Wenn man sich als Funkamateur auf dem Band mit Funkamateuren unterhält, dann kommt doch
oft auch ein wenig Technik ins Spiel. Damit man so ungefähr versteht von was da gesprochen
wird, sollten ein paar fundierte Grundlagen vorhanden sein.
Deswegen wollen wir jetzt mal schwitzen.
Bitte klickt auf die unterstrichenen Begriffe. Oft ist da ein Link zu einer Seite im Internet mit den
entsprechenden Erklärungen.
TB506 Welcher der nachfolgenden Zusammenhänge ist falsch?
a) I= U x R
b) U= R x I
c) R= U / I
d) I= U / R
R =????????????
Also es geht hier um das „Ohmsche Gesetz“, da ist schon etwas Ehrfurcht angesagt. Wer das
nicht lernen will, der sollte jetzt aussteigen
Machen wir uns mal ein paar grundsätzliche Gedanken:
Wir kennen jetzt Volt (V) und Ampere (A) als Summenbegiffe oder Ergebnisbezeichnungen.
In Formeln nehmen wir dafür natürlich was anderes! Ich weis auch nicht warum!
U
ist das Formelzeichen für die Spannung->Volt
I
ist das Formelzeichnung für Strom->Ampere
R
ist das Formelzeichen für Widerstand-> Ohm
Wir schreiben beim Rechnen also nicht
W=VxA
(Watt = Volt x Ampere ) sondern
P=UxI
P = Watt
(P für Leistung, U für Spannung (V), I für Strom (A)) und als Ergebnis
Beispiel: Autolampe, Batteriespannung = 12V und auf der Lampe steht 12V/2A.
Wenn die Lampe an 12 Volt angeschlossen und leuchtet, dann fließen 2 A!
P=UxI
P = 12V x 2A = 24 W
P = 24 W (Watt)
(Also, dass ist P und heißt Watt wenn es Leistung ist!) Ich finde die sind einfach nur blöd!
Soviel unterschiedliche Begriffe und Bezeichnung für die gleiche Sache ist doof, ist aber so!
Bezeichnung:
Spannung - Angabe in Volt (V) - Formelbuchstabe U
Strom - Angabe in Ampere (A) - Formelbuchstabe I OK, weiter:
In TB506 taucht ein weiterer Buchstabe auf!
R -- R steht für Widerstand und wird in Ohm angegeben.
Was ist das? Ein sehr wichtiger physikalischer Effekt in der E-Technik und auch ein Bauteil
in der Elektrotechnik. Dat hatts abba in sich!
Was ist eigentlich Widerstand ohne (e)?
1. Der mechanischer Widerstand, dazu gehören zum Beispiel nur einige genannt
• der Luftwiderstand,
• der Rollwiderstand,
• der Strömungswiderstand,
• der Widerstand gegen (elastische oder nichtelastische) Verformung oder
• der Trägheitswiderstand
2. Der elektrische Widerstand (Formelzeichen: R) ist ein Begriff aus der Elektrotechnik.
Er charakterisiert die Eigenschaft von Materialien, den durch elektrische Felder bzw.
Spannungen hervorgerufenen elektrischen Strom zu hemmen. Das Formelzeichen R kommt von
dem englischen Wort "resistance". Der Widerstand hat die Einheit Ohm, sein Einheitenzeichen
ist das große Omega Ω.
blah blah bah.....
Ganz einfach:
1. Es ist die unterschiedliche Geschwindigkeit der Elektronenbewegung in verschieden Medien
(bei uns hauptsächlich Metallen)!
Beispiel:
Nimm einen Tennisschläger, bespanne diesen mit Pappe und hau damit durch die Luft.
Aha geht schon schwerer wie mit der Originalbespannung. Nun hau (oder zieh) den in der
gleichen Art durchs Wasser!
Aha, aha, aha.....
Unterschiedliche Medien ergibt unterschiedliche Widerstände.
2. Unterschiedliche Mengen beeinflussen den Widerstand!
Beispiel nimm 2 Tennischschläger.... Aha....
Erklärung (jetzt nur für den elektrischen Widerstand):
An der Elektronenbewegung im Material nehmen nur die Elektronen der äußeren Schale der
Atome teil (Valenzelektronen).
Valenzelektronen sind die Elektronen, die den Atomkern auf der äußersten Schale
umkreisen. Sie haben keine Bindungsaufgaben in einem Element selbst, daher können
sie sich frei bewegen. Sie werden unter anderem auch Freie Elektronen genannt.
Metallische Atombindungen
Metalle leiten elektrischen Strom. Diese Eigenschaft hängt mit der besonderen Art zusammen,
wie die Atome in einem Metall zusammen halten. Die meisten reinen Elemente sind im
Normalzustand metallisch.
Hierzu gehören die bekannten Elemente wie Eisen, Chrom, Silber, Gold und Uran, aber auch
weniger bekannte Elemente wie
Samarium oder Tellur. Reine Elemente enthalten nur eine Atomsorte. In reinen Elementen
muss also jedes Atom die gleiche
Zahl von Elektronen haben. Das besondere an Metallen ist nun, dass jedes Atom eine
bestimmte Anzahl seiner Valenzelektronen an das Metall abgibt. Diese Elektronen können sich
im ganzen Metall nahezu frei bewegen und werden als Leitungselektronen bezeichnet.
Elektrische Leitfähigkeit
Die Leitungselektronen haben ihren Namen daher, dass sie für die Leitfähigkeit der Metalle
verantwortlich sind. Man kann diese Elektronen durch äußere Einflüsse bewegen.
Legt man von außen ein elektrisches Feld an das Metall an, so bewegen sich die Elektronen in
dem Metall solange in die Richtung des Feldes, bis sie es durch ihr eigenes Feld ausgeglichen
haben. Es fließt also so lange ein elektrischer Strom in dem Metall, bis alle Felder ausgeglichen
sind.
Entnimmt man einem Metall auf einer Seite ständig Elektronen und gibt von der anderen Seite
welche hinein, so kann ein ständiger Elektronenfluss erzeugt werden. Metalle eignen deshalb
als elektrische Leitungen.
siehe:
http://schulen.eduhi.at/riedgym/physik/10/elektrizitaet/was_strom/start_was_strom.htm
Also: Soweit dat schlaue Internet.... jetzt noch ein paar Schlauheiten von mir!
(Physikalisch nicht ganz korrekt, aber Hilfestellung zum Vorstellen des Effektes.)
Die Anziehungskraft der Elektronen an das Atom ist von Metall zu Metal unterschiedlich.
D.h. das Lösen und das Weiterbewegen der Elektronen geht unterschiedlich schnell. Also
kleinerer und größerer Widerstand je Metallart. Das nennt man dann den spezifischen
Widerstand des Materials!
Gleiches Metall und trotzdem unterschiedlicher Widerstand?
Jau, auch das noch.
Kurzes Metallstück = kleiner Widerstand (kurzer Weg)
Dickes Metallstück = noch kleiner Widerstand (mehr Elektronen zum Weiterschubsen da)
Dünnes Metallstück = größerer Widerstand, nicht soviel Elektronen vorhanden
Langes Metallstück = größerer Widerstand, muß viel mehr Weg machen und stößt viel
mehr an
Wie bewegen sich Elektronen im Draht?:
Denk mal an Poolbillard! Kugeln über den ganzen Tisch chaotisch verteilt. Jetzt eine
Kugel von einem Tischende zum anderen Tischende ballern!
Ups.. knallt an eine andere, wird abgelenkt, knallt an nächste wird abgelenkt, knallt ....
Mit viel Glück kommt Deine Kugel an der anderen Bande an, aber andere angestoßene
Kugeln sind da schon vorher angekommen!
Und mitgedacht? Bewegte Elektronen sind..... sind... ja was denn nun ?
STROM STROM STROM!
Von der Wirkung her? Muß zum Strom machen die angestoßenen Kugel (Elektron) am
anderen Tischende angekommen sein?
Ja?
Nein, da haben sich doch andere Kugeln (Elektronen) schon bewegt und bewegte
Elektronen sind was? ......... Ist also egal welches Elektron da ankommt!
Ehh, bist ja gut drauf. OK, dann spielen wir noch ne Runde: (Erhöhe Schwierigkeit!)
Wir packen jetzt alle Kugeln von 3 Billardtischen auf einen Tisch, schön chaotisch
verteilt!
Und wir spielen jetzt beim Abstoß mal Geschützbatterie. Aus einer Batterie (Geschütz=
batterie) kommt ja auch nicht eine Kugel, sonder ganz man viele zur gleichen Zeit. Also 6
Spieler stoßen gleichzeitig ihre Kugeln von der einen Bande ab um diese an die gegen=
überliegende Bande zu bringen!
OHHHH! Frage, „Welche aller auf dem Tisch befindlichen Kugeln hat sich NICHT
bewegt?“
Aua, eine hab ich ans Schienenbein gekriegt!!!
1. Behauptung: Alle haben sich bewegt, also viel Strom!!!
2. Behauptung: Strom (Elektronen) bewegt sich nicht geradlinig im Leiter!
3. Behauptung: Einige Elektronen (Kugeln) fliegen aus dem Leiter raus. Nur kurz, die
Anziehungskraft holt diese wieder zurück.
4. Behauptung: Das in den Leiter hineinkommende Elektron ist nicht das gleiche, welches
am anderen Ende als Strom auftaucht.
Warum geht das Licht sofort an, wenn wir den Schalter betätigen? Wie schnell bewegen
sich die Elektronen im Draht?
Wenn man den Lichtschalter betätigt und damit einen Stromkreis schließt, brennt die Lampe
sofort.
Ist der Stromkreis offen, bewegen sich die Elektronen in allen möglichen Richtungen. Sobald
eine Batterie angeschlossen wird, baut sich im Leiter (beinahe mit Lichtgeschwindigkeit) ein
elektrisches Feld auf. Und dieses Feld beeinflusst die Bewegung der freien Leiterelektronen.
Sie werden durch das angelegte Feld in Richtung auf das Ende der Schaltung beschleunigt, das
an die positive Batterieklemme angeschlossen ist. Die Elektronen stoßen aneinander und an
Atome und verlieren kinetische Energie (der Leiter erwärmt sich). Danach werden die Elektronen
erneut beschleunigt und verlieren wiederum Geschwindigkeit durch Stoßvorgänge. Es stellt sich
eine mittlere Geschwindigkeit (Driftgeschwindigkeit) ein.
Die Driftgeschwindigkeit der Elektronen (=Geschwindigkeit der Elektronenwanderung) ist
wegen ihrer zahlreichen Zusammenstößen mit den Atomrümpfen sehr klein (z. B. 0,1 mm/s).
Die Geschwindigkeit der Ladungen hängt von der Art des Metalls und vom Durchmesser des
Drahtes ab (normalerweise nicht über 1 mm/s).
Begrenzung und angewande Physik:
Es können nur soviel Elektronen fließen wie im Leiter als freie oder Valenzelektronen vorhanden
sind.
Wenn ich das ausnutze, dann wird es sprichwörtlich eng! Die knallen dann so oft aneinander,
das die entstehende Reibungswärme den Draht bis zum Glühen erhitzt, bzw. der Draht
durchschmilzt.
Reibung erzeugt also auch hier Wärme, welche vom Draht abgestrahlt wird.
Wickeln wir den Draht dann zu einer Spirale auf und stellen einen Topf drauf, dann
haben wir eine Herdplatte!
Lampe Leuchtet:
Wir jagen soviel Elektronen durch den Draht, bis dieser weiß glüht. Also gibt der Draht Licht ab!
Es wird helle gelle!
Mit der Wahl des Materials und der Länge des Glühwendel kann man den Widerstand so
einstellen, das bei 230V genau 60 Watt verbraucht werden und wir somit eine 60 Watt
Glühlampe haben.
Begrenzung:
Das ist auch der Grund warum bestimmte Drahtstärken ganz bestimmten maximalen
Stromstärken zugeordnet werden.
Mit mehr Strom darf man den Draht nicht belasten, sonst wird der Draht warm. Es schmitzt erst
die Isolierung ab und die blanken Drähte kommen zusammen. Dann knallt und blitzt es, man
nennt es KURZSCHLUSS!
1,5 mm2 = max. 16A
2,5 mm2 = max. 25A usw.
Jetzt wollen wir den Rest aber auch noch wissen!
Je öfter die Elektronen aneinander stoßen, je mehr Umwege machen diese. Je höher wird
der Widerstand des Materials.
Je höher die Temperatur des Materials, je höher der Widerstand.
Wozu braucht man denn Widerstand (den elektrischen)?
Wie bei der Lampe, kann man durch die Wahl des Widerstandes den Strom begrenzen.
Man kann aber auch Spannungen durch Widerstände begrenzen!
Das ist so interessant, dass man dafür extra das Bauteil Widerstand geschaffen hat und
Widerstände in allen mögliche Formen und Werten als fertige Bauteile anbietet.
Siehe:
http://www.modellbau-wiki.de/wiki/index.php?title=Widerstand
Weiter mit R....
Der spezifische Widerstand, siehe
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/grd/1003191.htm
Und nun das Ohmsche Gesetzt,
siehe http://www.elektronik-kompendium.de/sites/grd/0201113.htm
das ist da so schön erklärt........
Und jetzt nach oben bitte und TB506 lösen!!!!!!!!!!
Das wenden wir gleich praktisch an:
TB507 Welche Spannung (Volt (V) U, läßt einen Strom (Ampere (A) I von 2 A durch einen
Widerstand von 50 Ohm fließen?
a) 100 Volt
b) 25 Volt
c) 200 Volt
d) 52 Volt
Welche Spannung (Volt) = U = ?????
Strom (Ampere (A) = 2A
Widerstand R = 50 Ohm
Löse TB507:
TB508 Welcher Widerstand ist erforderlich um einen
Strom von 3 A bei einer Spannung von 90 Volt fließen
zu lassen?
a) 30 Ω
b) 93 Ω
c) 270 Ω
d) 1/30 Ω
R = ???????????
Strom I = 3 A
Spannung U = 90 V
Löse TB508:
Na dann man zu….
73 de dieter, dk4qt