Ladung: Q
Einheit: [Q] = C = As
Gesetze: Q = I * t
1 C = 6.24E18 Elektrizitätsteilchen
Elektrische Spannung entsteht durch Trennung von positiven und negativen Ladungsträgern. Die Spannung repräsentiert also die Differenz von Ladungen.
Spannung: U
Einheit: [U] = V
Gesetze: U = R * I
Strom ist eine gerichtete Bewegung von elektrischen Ladungsträgern. Die Elektronen fliessen vom Minuspol zum Pluspol, der technische Strom fliesst jedoch vom Pluspol zum Minuspol.
Strom: I
Einheit: [I] = A
Gesetze: I = Q/t
Die Stromstärke beträgt 1A, wenn 6.24E18 Elektronen pro Sekunde durch den Leiterquerschnitt fliessen.
Widerstand: R
Einheit: [R] = W = V/A
Gesetze: R = U/I
Leitwert: G
Einheit: [G] = 1/W = A/V
Gesetze: G = 1/R = I/U
Der spez. Widerstand ist der Widerstandswert, der ein Stab von 1m Länge und 1mm2 Durchmesser bei 20°C hat (Materialgrösse).
Spez. Widerstand: r
Einheit: [r] = (W * m2) / m
Gesetze: r = R * A / l = U * A / (I * l)
Leitungswiderstand R = (r * l)/A
Die Leitfähigkeit ist der Kehrwert des spezifischen Widerstandes.
Leitfähigkeit: c
Einheit: [c] = m / (W * m2)
Gesetze: R = l / (c * A)
Die Temperaturabhängigkeit eines Widerstandes wird mit dem Temperaturbeiwert a angegeben. a gibt die Widerstandsänderung für einen Widerstand von 1 W bei einer Temperaturänderung von 1°K an.
Temperaturbeiwert: a
Einheit: [a] = 1 / °K
Gesetze: Rw = Rk
+ Rk * a
* DT
Rk = Rw / (1 +
a *
DT)
Elektrolyte haben eine negative Widerstandscharakteristik (abschlagen von e-)
In einem Stromkreis ist die Stromstärke I der Spannung U porportional, wenn sich der Widerstand R nicht ändert.
Wird ein Widerstand von einem Strom durchflossen, so fällt an ihm eine Spannung ab, die sich nach dem Ohmschen Gesetz ergibt:
Kirchhoff Maschenregel: Die Spannung zwischen 2 Knoten ist auf jedem Leitungsweg gleich gross.
In einem unverzweigten Stromkreis ist die Summe der verbrauchten Spannungen gleich der erzeugten Spannung.
I = const
U = U1 + U2 + … bzw. R = R1 + R2 + …
Für zwei Widerstände gilt: U1 / U2 = R1 / R2
Kirchhoff Knotenregel: Bei jedem Knotenpunkt ist die Summe der zufliessenden Ströme gleich der Summe der abfliessenden Ströme.
I = I1 + I2 + …
U = const
U/R = U/R1 + U/R2 + …
1/R = 1/R1 + 1/R2 + …
G = G1 + G2 + …
Für zwei Widerstände gilt: R = R1*R2 / (R1 + R2)
Regeln für die Bestimmung der Spannung:
Widerstände: Entlang der fiktiven Stromrichtung +, sonst –
Stromquellen: Entlang der Route – zu + -> +, sonst -
Wenn eine Spannung U eine Ladung Q durch einen Leiter treibt wird Arbeit verrichtet.
Arbeit: W
Einheit: [W] = Ws = V*A*s
Gesetze: W = U * Q = U * I * t (Joulsches Gesetz)
Leistung ist die Fähigkeit, in einer bestimmten Zeit eine bestimmte Arbeit zu verbringen.
Leistung: P
Einheit: [P] = W = V*A
Gesetze: P = W / t = U * I = R * I^2 = U^2 / R
Jeder elektrische Strom hat in seiner Umgebung ein magnetisches Feld. Die Feldlinien des Magnetfeldes entsprechen der Fingerregel.
Bei Spulen/Stabmagneten treten die Feldlinien aus einem Nordpol aus und in einem Südpol ein.
Die Elementarmagnete (kleiner Elementarstrom (Kreis); Weissesche Bezirke: kleine Bereiche im Eisen mit gleicher Ausrichtung (mikroskopisch klein)) eines ferromagnetischen Körpers können durch ein fremdes Magnetfeld ausgerichtet werden. Der Körper wird magnetisiert.
Hartmagnetische Werkstoffe behalten ihren Magnetismus nach verschwinden des ausrichtenden Feldes. Weichmagnetische Werkstoffe verlieren den Magnetismus weitgehend. Sie können häufig umgepolt werden.
Auf einen stromdurchflossenen Leiter im Magnetfeld wird eine Kraft ausgeübt.
Der stromdurchflossene Leiter hat ein eigenes Magnetfeld. Dieses überlagert sich mit dem äusseren Magnetfeld, wodurch ein feldverdichteter und feldverdünnter Raum entsteht. Magnetische Feldlinien haben das bestreben, sich zu verkürzen. Folglich wirkt eine Kraft in Richtung feldverdünntem Raum, genannt Lorenzkraft.
Feldstärke: B
Einheit: [B] = T = Vs / m^2
Lorenzkraft: F
Einheit: [F] = N = Ws / m
Gesetze: F = B * I * l (l = Länge des Leiters im Magnetfeld)