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Elektrische Spannungen über Kondensator, Spule und Widerstand.

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Präsentation zum Thema: "Elektrische Spannungen über Kondensator, Spule und Widerstand."—  Präsentation transkript:

1 Elektrische Spannungen über Kondensator, Spule und Widerstand

2 Inhalt Spannungen und ihre Ursachen für –Kondensator –Spule –Widerstand Beantwortet die Frage: Welche Vorgänge sind mit Energie-Transport verbunden?

3 Fundamentale Bauteile der Elektrizitätslehre Kondensator Spule Ohmscher Widerstand

4 Spannung über den Bauteilen Unter welchen Bedingungen erscheint eine Spannung über diesen Bauteilen? –Mit anderen Worten: Unter welchen Bedingungen ist für den Ladungstransport durch diese Bauteile Arbeit erforderlich?

5 U Verschiebung einer Ladung gegen die Spannung U (Die vom Helfer auf die Ladung ausgeübte Gegenkraft ist nicht dargestellt) 1 0,5 0 Arbeit (J) Positives Vorzeichen trägt die einer positiven Ladung zugeführte Arbeit W = q * U [J] Elektrische Feldlinien

6 1 0,5 0 Volt Ursache der Spannung (1): Aufladung eines Kondensators Die Spannung ist proportional zur aufgebrachten Ladung 1 0,5 0 Arbeit (J)

7 1 0,5 0 Volt Richtung des Stroms in der Spule Induziertes elektrisches Feld 1 0,5 0 Strom in der Spule, Ampère Ursache der Spannung (2): Aufbau einer Spannung durch Induktion in einer Spule Nur während der Änderung des Stroms wird eine Spannung induziert 1 0,5 0 Arbeit (J)

8 1 0,5 0 Volt Am Ohmschen Widerstand wird die Energie in Wärme verwandelt Strom im Widerstand, Ampère 1 0,5 0 Arbeit (J) 0,5 0 Ursache der Spannung (3): Spannung über einem ohmschen Widerstand bei Stromfluss Ohmsches Gesetz : Die Spannung ist proportional zum Strom

9 Arbeit und Spannung Einheit W = q ·U1 J Produkt zwischen den Spannung und Ladung Die Arbeit bei Verschieben einer Ladung zwischen zwei Punkten auf Spannung U ist vom Weg der Verschiebung unabhängig! Diese Eigenschaft zeichnet statische Coulomb- und Gravitations-Felder aus, man bezeichnet Felder mit dieser Eigenschaft als Konservative Felder

10 Spannung am Kondensator bei Aufladung 1 0,5 0 Volt 1 Volt Die Ladung erzeugt die Spannung über demKondensator

11 Ladung und Spannung am Kondensator Wird eine Spannung an einen Kondensator angelegt, dann stellt sich die Ladung so ein, dass die durch sie erzeugte Spannung gleich der angelegten Spannung ist 1Vs Spannung an einem Kondensator mit Kapazität C

12 Kapazität, Einheit KenngrößeEinheitBezeichnung 1 F = 1 V/C Kapazität, Quotient: Ladung durch Spannung, Einheit 1 Farad

13 Kapazität und geometrische Eigenschaften KenngrößeEinheitBezeichnung 1 F Kapazität eines Plattenkondensator, parallele Platten Fläche A im Abstand d

14 1 Volt Die Änderung des Stroms erzeugt die Spannung über der Spule 1 0,5 0 Volt Spannung über der Spule bei Änderung eines Stromes Richtung des Stroms in der Spule Induziertes elektrisches Feld 1 0,5 0 Strom in der Spule, Ampère

15 Strom und Spannung in einer Spule Wird eine Spannung an eine Spule angelegt, dann ändert sich der Strom so, dass die durch ihn induzierte Spannung gleich der angelegten Spannung ist 1Vs Spannung an einer Spule mit Induktivität L Spule

16 Induktivität, Einheit KenngrößeEinheitBezeichnung Induktivität, Quotient: Zähler Spannung, Nenner Strom durch Zeit Einheit 1 Henry

17 KenngrößeEinheitBezeichnung 1 H Induktivität einer langen Spule der Länge l Spule, Fläche A, Windungszahl N Induktivität und geometrische Eigenschaften

18 1 Volt Der Strom erzeugt die Spannung über dem Widerstand 1 0,5 0 Volt Spannung über dem Ohmschen Widerstand bei Stromfluss Das Ohmsche Gesetz 1 0,5 0 Strom im Widerstand, Ampère

19 Strom und Spannung am Ohmschen Widerstand Wird eine Spannung an einen Ohmschen Widerstand angelegt, dann stellt sich der Strom so ein, dass die über dem Widerstand abfallende Spannung gleich der angelegten Spannung ist 1Vs Spannung an einem Kondensator mit Kapazität C Im Ohmschen Widerstand wird elektrische Energie in Wärme verwandelt

20 Ohmscher Widerstand, Einheit KenngrößeEinheitBezeichnung Widerstand Einheit Ein Ohm

21 KenngrößeEinheitBezeichnung 1 Ohmscher Widerstand eines Leiters der Länge l und Fläche A ρ1 mSpezifischer Widerstand Widerstand und geometrische Eigenschaften

22 Zusammenfassung Die drei fundamentalen Bauteile der Elektrizitätslehre sind: Kondensator –Spannung erscheint bei Ladung –U=Q/C –Elektrische Kenngröße: Kapazität C –Bei konstanter Gleichspannung: Isolator Spule –Spannung erscheint bei Änderung des Stroms –U=-L·dI/dt –Elektrische Kenngröße: Induktivität L –Bei konstanter Gleichspannung: Leitung ohne Widerstand (Kurzschluss) Widerstand –Spannung erscheint bei Strom –U=R·I –Elektrische Kenngröße: Widerstand R –Bei konstanter Gleichspannung: Ohmscher Widerstand: U = R·I Spule und Kondensator bauen mit der elektrischen Energie elektrische bzw. magnetische Felder auf –reversibel Im Unterschied zu Spule und Kondensator verwandelt der Ohmsche Widerstand elektrische Energie in Wärme –irreversibel

23 1 0,5 0 Volt finis 1 0,5 0 Volt 1 0, Volt 1 0,5 0


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