Gleichstromtechnik


Stand: 2004-03

Thomas Mertin
Netzwerk- und Elektrotechnik

D-41334 Nettetal

Einführung in die Grundlagen der Elektrotechnik

1. Entstehung der elektrischen Spannung durch Ladungstrennung

Ladungstrennung, z.B. durch Reibung

a) Elektrisches Feld zweier sogenannter Punktladungen

Zwischen unterschiedlichen Ladungen bestehen Anziehungskräfte
d.h. Ladungsausgleich wird angestrebt
d.h. Elektrische Spannung entspricht dieses Ausgleichsbestreben von Ladungen.


b) Gedankenexperiment

=>       Elektrische Spannung U zwischen beiden Platten, bzw. Ladungen sind bestrebt sich auszugleichen.

Aufgabe:   Ladung Q soll zur negativen Platte transportiert werden.

=>       Arbeit  erforderlich
Je größer U desto größer W => U ~ W
Je größer Q desto größer W => Q ~ W

Arbeit / Ladung = W / Q = Konstante (Maß für die elektrische Spannung).

Fazit: Um eine Ladung Q gegen eine Spannung U zu verschieben, ist die Arbeit  erforderlich.

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2. Potential und Potentialdifferenz

a) positives Potential

b) negatives Potential

Vereinbarung:

  1. Ladungsunterschied zwischen einen geladenen Körper auf Erde (oder ein anderer fest definierten Bezugspunkt) nennt man Potential.
  2. Bezeichnung für Potential: ζ
  3. Die Erde (Masse) hat das Bezugspotential ζ = 0V
  4. Ein Potential hat immer ein Vorzeichen.

Eine Spannung zwischen zwei Punkten ist die Differenz der Potentiale dieser Punkte.

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3. Möglichkeiten der Spannungserzeugung

a) durch Reibung (Bsp.: Bandgenerator)
b) durch Induktion (Bsp.: Dynamo)
c) durch chemische Vorgänge (Bsp.: galvanisches Element)
d) durch Wärme (Bsp.: Thermoelement)
e) durch Licht (Bsp.: Photoelement)
f) durch Magnetfeld (Bsp.: Hallgenerator)
g) durch Druck (Bsp.: Piezo-Effekt)

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4. Der elektrische Strom I [A] und die elektrische Stromdichte S [A/mm2]

Definition: Stromstärke = Zahl der bewegten Elektronen / Zeit

N = Zahl der bewegten Elektronen
                                      e = Elementarladung  C

[C] = [A] * [s] (1C = 1As)

technische Stromrichtung

Definition: Stromdichte = Stromstärke / Leiterquerschnitt

[A/mm2]


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