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Hans-Rudolf Niederberger Vordergut 1 8772 Nidfurn 31. August 2008 Energie Stromkreis Ohmsches Gesetz Ladung Elektrotechnik Grundlagen, Einführung Stromwirkungen.

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1 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut Nidfurn 31. August 2008 Energie Stromkreis Ohmsches Gesetz Ladung Elektrotechnik Grundlagen, Einführung Stromwirkungen Spannungserzeuger Stromdichte Spannungsformen Energie Energieträger Die Primärgrössen werden auch Energieträger genannt.

2 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut Nidfurn 31. August 2008 Energie Stromkreis Ohmsches Gesetz Ladung Elektrotechnik Grundlagen, Einführung Stromwirkungen Spannungserzeuger Stromdichte Spannungsformen Energie Energieumwandlugsprozess X X X X X X X X X X 1 X X X X X X X X X X X 1X X X X X X X X X X 1 2 X

3 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut Nidfurn 31. August 2008 Energie Stromkreis Ohmsches Gesetz Ladung Elektrotechnik Grundlagen, Einführung Stromwirkungen Spannungserzeuger Stromdichte Spannungsformen Energie Mechanische Energie Licht Wärme Chemisch Energie Schall (Generator) (Fotoelement) (Thermoelement) (Galvanische Elemente) (Mikrofon) Mechanische Energie Licht Wärme Chemisch Energie Schall (Motor) (Lampen) (Heizungen) (Galvanisieren, Elektrolyse) (Lautsprecher) Wandelbarkeit

4 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut Nidfurn 31. August 2008 Energie Stromkreis Ohmsches Gesetz Ladung Elektrotechnik Grundlagen, Einführung Stromwirkungen Spannungserzeuger Stromdichte Spannungsformen Energie Verteilung

5 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut Nidfurn 31. August 2008 Energie Stromkreis Ohmsches Gesetz Ladung Elektrotechnik Grundlagen, Einführung Stromwirkungen Spannungserzeuger Stromdichte Spannungsformen Energie Netzformen Ringnetz Strahlennetz Maschennetz

6 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut Nidfurn 31. August 2008 Energie Stromkreis Ohmsches Gesetz Ladung Elektrotechnik Grundlagen, Einführung Stromwirkungen Spannungserzeuger Stromdichte Spannungsformen Stromkreis Wasserkreislauf Mit der Wasserpumpe wird das Wasser angesaugt und in die Wasserleitung gepumpt. (Wasserdruck) Bei offenem Wasser-Hahn fliesst das Wasser über den Verbraucher.

7 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut Nidfurn 31. August 2008 Energie Stromkreis Ohmsches Gesetz Ladung Elektrotechnik Grundlagen, Einführung Stromwirkungen Spannungserzeuger Stromdichte Spannungsformen Stromkreis Elektrischer Kreislauf Die Batterie erzeugt einen Elektronenüberschuss (Elektronendruck) Der Elektronenstrom fliesst durch die Stromleitung, wenn der Stromschalter geschlossen ist. Bei geschlossenem Schalter fliesst der Strom über den Verbraucher.

8 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut Nidfurn 31. August 2008 Energie Stromkreis Ohmsches Gesetz Ladung Elektrotechnik Grundlagen, Einführung Stromwirkungen Spannungserzeuger Stromdichte Spannungsformen Stromkreis Schematische Darstellung des elektrischer Stromkreises Trennstelle: - Schalter - Überstromunterbrecher - Schütz Elektronenpumpe, Kraftquelle: - Generator - Batterie - Solarzellen Verbrauche: - Motor - Lampe - Heizung Leitungswiderstand der Hinleitung: -Kabel -Drähte RLRL Leitungswiderstand der Rückleitung RLRL e-e- e-e- e-e- e-e- Richtung der wandernden Elektronen Technische Stromrichtung Physikalische Stromrichtung

9 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut Nidfurn 31. August 2008 Energie Stromkreis Ohmsches Gesetz Ladung Elektrotechnik Grundlagen, Einführung Stromwirkungen Spannungserzeuger Stromdichte Spannungsformen Stromkreis Vergleich elektrischer Stromkreis mit Wasserkreislauf Pumpe, Kraftquelle Generator, Batterie, Kraftquelle Rohre, Leitungen Leiter, Kabel, Leitungen Wasserhahn, Schalter Schalter Wasserrad, Radiator Lampe, Motor, Heizung Verbraucher Wasseruhr Ampéremeter (Strommesser) Druckmesser Leitungsanfang Elektronendruckmesser Voltmeter Leitungsanfang Druckmesser Leitungsende Voltmeter Leitungsende

10 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut Nidfurn 31. August 2008 Energie Stromkreis Ohmsches Gesetz Ladung Elektrotechnik Grundlagen, Einführung Stromwirkungen Spannungserzeuger Stromdichte Spannungsformen Stromwirkungen Wirkungen des elektrischen Stromes Längenänderung des Drahtes Lichtwirkung Drahtbruch Mechanische Bewegung Kraftwirkung Farbänderung Elektrolyt Metallüberzug Platten Das Wandern der Elektronen oder das fliessen eines elektrischen Stromes kann man nicht sehen, nicht hören, nicht riechen und nicht anfassen. Nur an den Wirkungen, die der Strom hervorruft, ist der Strom erkennbar.

11 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut Nidfurn 31. August 2008 Energie Stromkreis Ohmsches Gesetz Ladung Elektrotechnik Grundlagen, Einführung Stromwirkungen Spannungserzeuger Stromdichte Spannungsformen Stromwirkungen Wärmewirkung des elektrischen Stromes Draht wird erwärmt. Draht glüht noch nicht. Die Elektronen- bewegung im Draht führt zur Erwärmung des Drahtes. Boiler Heizung, Bügeleisen, Lötkolben, Tauchsieder

12 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut Nidfurn 31. August 2008 Energie Stromkreis Ohmsches Gesetz Ladung Elektrotechnik Grundlagen, Einführung Stromwirkungen Spannungserzeuger Stromdichte Spannungsformen Stromwirkungen Wärmewirkung des elektrischen Stromes Der Draht beginnt sich durchzubiegen. Die Elektronen- bewegung im Draht führt zur Erwärmung des Drahtes. Die Erwärmung führt zu einer Längen- änderung des Materials und damit zur Durchbiegung. Bimetall in Schaltern zur Strom- überwachung und Auslösung: Kochplatten Leitungsschutz Motorschutz Thermostaten

13 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut Nidfurn 31. August 2008 Energie Stromkreis Ohmsches Gesetz Ladung Elektrotechnik Grundlagen, Einführung Stromwirkungen Spannungserzeuger Stromdichte Spannungsformen Stromwirkungen Wärmewirkung des elektrischen Stromes Der Draht glüht. Die Erwärmung ist so stark, dass das Material auf die Glühtemperatur gebracht wird. Glühlampe Heizstrahler Haarfön

14 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut Nidfurn 31. August 2008 Energie Stromkreis Ohmsches Gesetz Ladung Elektrotechnik Grundlagen, Einführung Stromwirkungen Spannungserzeuger Stromdichte Spannungsformen Stromwirkungen Wärmewirkung des elektrischen Stromes Der Draht schmilzt. Die Erwärmung ist so stark, dass das Material auf die Schmelztemperatur gebracht wird. Schmelzsicherung Sicherungssymbol

15 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut Nidfurn 31. August 2008 Energie Stromkreis Ohmsches Gesetz Ladung Elektrotechnik Grundlagen, Einführung Stromwirkungen Spannungserzeuger Stromdichte Spannungsformen Stromwirkungen Magnetwirkung des elektrischen Stromes Der Eisenkern wird in die Drahtspule gezogen. Der Strom durch die Spule verursacht ein verstärktes Magnetfeld. Beim Transport elektrischer Ladung treten immer magnetische Felder auf. Schützen, Relais Motoren Messinstrumente, Elektrische Klingeln, Elektromagneten, Telefonhörer, Lautsprecher, Türöffner.

16 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut Nidfurn 31. August 2008 Energie Stromkreis Ohmsches Gesetz Ladung Elektrotechnik Grundlagen, Einführung Stromwirkungen Spannungserzeuger Stromdichte Spannungsformen Stromwirkungen Chemische Wirkung des elektrischen Stromes Blasenbildung an einer der Platten. Der elektrische Strom zerlegt leitende Flüssigkeiten. Es bildet sich Wasserstoff an der positiven Platte. Elektrolyse, Galvanisieren Batterien (Primärelemente) Akkumulatoren (Sekundärelemente)

17 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut Nidfurn 31. August 2008 Energie Stromkreis Ohmsches Gesetz Ladung Elektrotechnik Grundlagen, Einführung Stromwirkungen Spannungserzeuger Stromdichte Spannungsformen Stromwirkungen Lichtwirkung des elektrischen Stromes Leuchten von Gasen Unter bestimmten Bedingungen können auch Gase elektrisch leiten. Eine Glimm- lampe enthält Gas unter geringem Druck. Der elektrische Strom bringt das Gas zum Leuchten, erwärmt es aber nur wenig. Leuchtstofflampe Leuchtdiode Glimmlampe Leuchten durch glühenden Draht Glühlampe

18 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut Nidfurn 31. August 2008 Energie Stromkreis Ohmsches Gesetz Ladung Elektrotechnik Grundlagen, Einführung Stromwirkungen Spannungserzeuger Stromdichte Spannungsformen Stromwirkungen Physiologische Wirkung des elektrischen Stromes Muskelreizung Elektrochemischer Prozess löst Muskelreizung aus. Medizin Viehüter Elektrounfall 0,5 - 1 mA mA mA 50 mA 80 mA Funktion FI

19 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut Nidfurn 31. August 2008 Energie Stromkreis Ohmsches Gesetz Ladung Elektrotechnik Grundlagen, Einführung Stromwirkungen Spannungserzeuger Stromdichte Spannungsformen Stromwirkungen Physiologische Wirkung des elektrischen Stromes Einpoliger Fehlerstrom- Schutzschalter Summenstromwandler Auslösespule Mechanische Auslösung Prüftaste 10 mA - SIDOS 30 mA - Personenschutz 300 mA - Brandschutz Beschreibung der Funktion FI

20 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut Nidfurn 31. August 2008 Energie Stromkreis Ohmsches Gesetz Ladung Elektrotechnik Grundlagen, Einführung Stromwirkungen Spannungserzeuger Stromdichte Spannungsformen Stromwirkungen Physiologische Wirkung des elektrischen Stromes Ist die Differenz des Stromes im Summenstromwandler gösser als die hälfte des Auslösestromes, so darf der Fehlerstromschutz- schalter auslösen. Beim erreichen des Auslösestromes muss der Fehlerstromschutzschalter ansprechen. Das Magnetfeld des Differenzstromes induziert in die Auslösespule eine Spannung, welche den FI ausschaltet. Mit der Prüftaste kann ein Fehlerstrom simuliert werden.

21 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut Nidfurn 31. August 2008 Energie Stromkreis Ohmsches Gesetz Ladung Elektrotechnik Grundlagen, Einführung Stromwirkungen Spannungserzeuger Stromdichte Spannungsformen Spannungserzeuger Merke Spannungserzeugung heisst: Trennen elektrischer Ladung Merke Ausgleichsbestreben der elektrischen Ladung heisst: Elektrische Spannung [V] Spannungserzeugung durch Induktion

22 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut Nidfurn 31. August 2008 Energie Stromkreis Ohmsches Gesetz Ladung Elektrotechnik Grundlagen, Einführung Stromwirkungen Spannungserzeuger Stromdichte Spannungsformen Spannungserzeuger Merke Zur Spannungserzeugung durch Induktion ist: Anwendungen Magnetische Energie (Magnetfeld) und Mechanische Energie (Drehbewegung) Notwendig. Generator (Kraftwerk) Dynamo (Velo) Dynamisches Mikrofon (Telefon) Spannungserzeugung durch Induktion Wasserkraftwerk Atomkraftwerk Windkraftwerk

23 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut Nidfurn 31. August 2008 Energie Stromkreis Ohmsches Gesetz Ladung Elektrotechnik Grundlagen, Einführung Stromwirkungen Spannungserzeuger Stromdichte Spannungsformen Spannungserzeuger Wasserkraftwerk Pelton-Turbine Kaplan-Turbine Francis-Turbine

24 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut Nidfurn 31. August 2008 Energie Stromkreis Ohmsches Gesetz Ladung Elektrotechnik Grundlagen, Einführung Stromwirkungen Spannungserzeuger Stromdichte Spannungsformen Spannungserzeuger Atomkraftwerk

25 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut Nidfurn 31. August 2008 Energie Stromkreis Ohmsches Gesetz Ladung Elektrotechnik Grundlagen, Einführung Stromwirkungen Spannungserzeuger Stromdichte Spannungsformen Spannungserzeuger Atomkraftwerk 238 U Uran U Uran 92 Isolierung Aufbereitung 235U ist – wie einige andere Nuklide mit ungerader Neutronenzahl – durch thermische Neutronen relativ gut spaltbar, es ist jedoch die einzige bekannte natürlich vorkommende Substanz, die zu einer Kernspaltung – Kettenreaktion fähig ist.

26 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut Nidfurn 31. August 2008 Energie Stromkreis Ohmsches Gesetz Ladung Elektrotechnik Grundlagen, Einführung Stromwirkungen Spannungserzeuger Stromdichte Spannungsformen Spannungserzeuger Windkraftwerk

27 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut Nidfurn 31. August 2008 Energie Stromkreis Ohmsches Gesetz Ladung Elektrotechnik Grundlagen, Einführung Stromwirkungen Spannungserzeuger Stromdichte Spannungsformen Spannungserzeuger Elektrochemische Spannungsquellen Zur Spannungserzeugung mit chemischem Vorgang ist: Chemische Energie notwndig. Anwendungen: Batterien (Primärelemente) Akkumulatoren (Sekundärelemente) Schutzanoden (Boiler) Kathode Anode Kation wandert zur Kathode Zn 2+ e-e-

28 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut Nidfurn 31. August 2008 Energie Stromkreis Ohmsches Gesetz Ladung Elektrotechnik Grundlagen, Einführung Stromwirkungen Spannungserzeuger Stromdichte Spannungsformen Spannungserzeuger Prinzip der Elektrolyse Amoniumchlorid NH 4 Cl

29 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut Nidfurn 31. August 2008 Energie Stromkreis Ohmsches Gesetz Ladung Elektrotechnik Grundlagen, Einführung Stromwirkungen Spannungserzeuger Stromdichte Spannungsformen Spannungserzeuger Prinzip der Elektrolyse Galvanisches Bad Kation wandert zur Kathode

30 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut Nidfurn 31. August 2008 Energie Stromkreis Ohmsches Gesetz Ladung Elektrotechnik Grundlagen, Einführung Stromwirkungen Spannungserzeuger Stromdichte Spannungsformen Ohmsches Gesetz BezeichnungFormelzeichenEinheit Ursache[V] Volt Intensität[A] Ampère Resistance [ ] Ohm Spannung Strom Widerstand Georg Simon Ohm ( – ) stellte die Proportion zwischen Spannung und Strom im Frühjahr 1826 auf. Graf Alessandro Volta Italienischer Physiker. Entdeckte, dass zwischen zwei verschiedenen Metallen, die in einer stromleitenden Flüssigkeit sind, eine elektrische Spannung entsteht (Batterie). André-Marie Ampère Französischer Physiker. Erkannte die Wirkung des magnetischen Feldes auf stromdurchflossene Leiter. Ampère war auch Mathematiker und konnte aus physikalische Versuchen allgemeingültige Gesetze ableiten und sie als Formel erfassen.

31 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut Nidfurn 31. August 2008 Energie Stromkreis Ohmsches Gesetz Ladung Elektrotechnik Grundlagen, Einführung Stromwirkungen Spannungserzeuger Stromdichte Spannungsformen Ladung

32 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut Nidfurn 31. August 2008 Energie Stromkreis Ohmsches Gesetz Ladung Elektrotechnik Grundlagen, Einführung Stromwirkungen Spannungserzeuger Stromdichte Spannungsformen Stromdichte

33 Hans-Rudolf Niederberger Vordergut Nidfurn 31. August 2008 Energie Stromkreis Ohmsches Gesetz Ladung Elektrotechnik Grundlagen, Einführung Stromwirkungen Spannungserzeuger Stromdichte Spannungsformen


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