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1. Ohmsches Gesetz & Leistung
Stromstärke (Ohmsches Gesetz):
I = U / R
- I = Stromstärke in Ampere [A] [1, 5]
- U = Spannung in Volt [V] [1, 5]
- R = Widerstand in Ohm [Ω] [1, 5]
Elektrische Leistung:
P = U * I
- P = Leistung in Watt [W] [1, 5]
Elektrischer Leitwert:
G = 1 / R
- G = Leitwert in Siemens [S] [5]
2. Leitungsberechnung
Leitungswiderstand (R):
R = (ρ * l) / A
- R = Leitungswiderstand in Ohm [Ω] [5]
- ρ (Rho) = Spezifischer Widerstand in [Ω * mm² / m] (Kupfer: 0,017) [5]
- l = Länge der Leitung in Metern [m] [5]
- A = Leiterquerschnitt (Fläche) in Quadratmillimetern [mm²] [5]
Gesamtwiderstand der Leitung:
R_g = R_hin + R_zurück + R_Last
- R_hin = Widerstand der Hinleitung [Ω] [5]
- R_zurück = Widerstand der Rückleitung [Ω] [5]
- R_Last = Widerstand des Verbrauchers [Ω] [5]
3. Reihenschaltung (Serienschaltung)
Gesamtwiderstand:
R_s = R1 + R2
- Gilt für die Addition der Widerstände in Reihe [2, 6]
Gesamtstrom:
I_g = I1 = I2
- Der Strom ist an jeder Stelle der Reihenschaltung gleich groß [3]
Gesamtspannung:
U_g = U1 + U2
- Die Teilspannungen addieren sich zur Gesamtspannung [3]
4. Parallelschaltung
Gesamtwiderstand (Kehrwertmethode):
1 / R_p = 1 / R1 + 1 / R2
- Gilt für die Berechnung paralleler Widerstände [6]
Gesamtstrom:
I_g = I1 + I2
- Die Teilströme addieren sich zum Gesamtstrom [3]
Gesamtspannung:
U_g = U1 = U2
- Die Spannung ist an allen parallelen Zweigen gleich groß [3]
Gesamtleistung:
P_g = P1 + P2
- Die Einzelleistungen addieren sich zur Gesamtleistung [3]
5. Wechselspannung
Frequenz & Periodendauer:
f = 1 / T T = 1 / f
- f = Frequenz in Hertz [Hz] (wobei Hz = 1 / s) [4]
- T = Periodendauer in Sekunden [s] [4]
Übersicht der Bauteile: Funktion und Aussehen
Widerstand (R)
Schaltzeichen: Ein einfaches, leeres Rechteck [ ] in europäischen Plänen.
Reales Aussehen: Ein winziger, meist beiger oder blauer Zylinder mit bunten Farbringen (Farbcodierung) und zwei dünnen Metalldrähten an den Enden.
Kurzfunktion: Begrenzt den elektrischen Stromfluss und teilt elektrische Spannungen auf.
Kondensator (C)
Schaltzeichen: Zwei parallele, gleich lange Striche | | (symbolisiert die zwei Speicherplatten).
Reales Aussehen: Oft als kleiner, aufrecht stehender Zylinder (Elektrolytkondensator / Elko) mit einer hellen Streifenmarkierung für den Minuspol oder als kleine, flache Scheibe (Keramikkondensator).
Kurzfunktion: Speichert elektrische Ladung und Energie kurzzeitig und glättet pulsierende Gleichspannungen.
Spule (L)
Schaltzeichen: Mehrere nebeneinanderliegende Bögen oder Schlaufen, die wie eine Spirale aussehen. Reales Aussehen: Ein deutlich sichtbarer, aufgewickelter Kupferdraht (oft um einen schwarzen Ferritkern oder Eisenkern gewickelt). Kurzfunktion: Speichert Energie in einem magnetischen Feld und verzögert plötzliche Stromänderungen im Stromkreis.
Diode (D)
Schaltzeichen: Ein Dreieck (Pfeil), das flach auf einen Querstrich zeigt ▶| (der Pfeil zeigt die Durchlassrichtung).
Reales Aussehen: Ein kleiner, meist schwarzer Zylinder mit einem silbernen Ring an einem Ende, der die Kathode (Sperrrichtung) markiert.
Kurzfunktion: Lässt den elektrischen Strom nur in eine Richtung durch und sperrt ihn in die Gegenrichtung.
Freilaufdiode
Schaltzeichen: Das normale Diodensymbol ▶|, welches parallel und entgegengesetzt (in Sperrrichtung) zu einer Spule oder einem Relais geschaltet ist.
Reales Aussehen: Optisch eine ganz normale Diode, die direkt an den Kontakten der Spule/des Relais angelötet ist.
Kurzfunktion: Schützt empfindliche Bauteile vor gefährlichen, hohen Induktionsspannungsspitzen beim Ausschalten von Spulen.
Relais (K)
Schaltzeichen: Ein Rechteck (das die Spule symbolisiert) mit einer gestrichelten Linie, die zu einem oder mehreren Schalterkontakten führt. Reales Aussehen: Ein kleiner, meist quadratischer Kunststoffblock (oft transparent, sodass man die Kupferspule und die mechanischen Kontakte im Inneren sehen kann). Kurzfunktion: Ein elektromagnetischer Schalter, der mit einem kleinen Steuerstrom einen physikalischen Kontakt betätigt, um große Lastströme sicher zu schalten.
Transformator (T)
Schaltzeichen: Zwei nebeneinander gezeichnete Spulensymbole mit vertikalen Strichen dazwischen, die den Eisenkern darstellen. Reales Aussehen: Ein schwerer, metallischer Block aus geschichteten Eisenblechen mit zwei getrennten, isolierten Kupferdrahtwicklungen. Kurzfunktion: Wandelt eine hohe Eingangs-Wechselspannung in eine niedrigere, sichere Ausgangs-Wechselspannung um.
