AFu-Kurs nach DJ4UF. Technik Klasse E 03 Ohmsches Gesetz, Leistung & Arbeit. Amateurfunkgruppe der TU Berlin. Stand

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1 Technik Klasse E 03 Ohmsches, & Amateurfunkgruppe der TU Berlin Stand This work is licensed under the Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 License. Amateurfunkgruppe der Technische Universität Berlin (AfuTUB), 1 / 20

2 Was ist das ohmsche? ist folgendes: U = I R 1 Aber was sagt uns das nun? 1 Abb.1: das ohmsche Dreieck [4] 2 / 20

3 gibt uns die Abhängigkeiten zwischen Spannung, Strom & ohmschen Widerstand an Dadurch wissen wir, das sich zum Beispiel der Strom an einem konstanten Widerstand proportional zur Spannung ändert 3 / 20

4 Ein kleines Gedankenexperiment Wir stellen uns folgenden Aufbau vor: Der Widerstand der Lampe soll 1 Ω betragen Aufgabe Wird die Lampe heller oder dunkler, wenn man sie mit 1, 5V anstatt mit 4, 5V betreibt? 4 / 20

5 wie funktioniert das Ohmsche Dreieck Nun wollen wir wissen, wie viel Strom in beiden Fällen unseres Gedankenexperimentes fließt Dazu nehmen wir uns das Ohmsche Dreieck zu Hilfe 2 Decken wir den Wert, den wir ermitteln wollen ab, so zeigt uns das Dreieck die Formel dafür So lautet die Formel für den Strom: I = U R (1) 5 / 20

6 Das Ergebnis unseres Experiments Setzen wir nun die Werte in diese Formel ein, so erhalten wir I 4,5V = 4, 5V 1Ω = 4, 5A (2) Sowie I 1,5V = 1, 5V 1Ω = 1, 5A (3) Womit bei 4,5 Volt angelegter Spannung der größere Strom durch die Lampe fließt 6 / 20

7 Der Innenwiderstand Oftmals bemerken wir einen Spannungsabfall, zwischen einer Maschine im Leerlauf und der gleichen Maschine bei Belastung Dies führen wir auf den Innenwiderstand der Maschine zurück 3 3 Abb.4: Innenwidestand einer Batterie 7 / 20

8 Der Innenwiderstand Um den Innenwiderstand zu ermitteln nutzen wir wieder das ohmsche Dabei gilt es zu beachten, dass diesmal die Differenzen der Spannungen und des Stromes zwischen dem Leerlauf und dem belasteten Fall verrechnet werden Es gilt: R innen = U I (4) Um den Wert nicht zu sehr zu verfälschen sollten Spannungsquellen einen niedrigen und Stromquellen einen hohen Innenwiderstand besitzen 8 / 20

9 TD302: Die Leerlaufspannung einer Gleichspannungsquelle beträgt 13,5 V. Wenn die Spannungsquelle einen Strom von 1 A abgibt, sinkt die Klemmenspannung auf 12,4 V. Wie groß ist der Innenwiderstand der Spannungsquelle? A 1, 1Ω??? B 1, 2Ω??? C 12, 4Ω??? D 13, 5Ω??? 9 / 20

10 TD302: Die Leerlaufspannung einer Gleichspannungsquelle beträgt 13,5 V. Wenn die Spannungsquelle einen Strom von 1 A abgibt, sinkt die Klemmenspannung auf 12,4 V. Wie groß ist der Innenwiderstand der Spannungsquelle? A 1, 1Ω richtig B 1, 2Ω??? C 12, 4Ω??? D 13, 5Ω??? R = U I = 13, 5V 12, 4V 1A = 1, 1V 1A = 1, 1Ω (5) 10 / 20

11 TD301: Welche Eigenschaften sollten Strom- und Spannungsquellen aufweisen? A Strom- und Spannungsquellen sollten einen möglichst??? niedrigen Innenwiderstand haben. B Strom- und Spannungsquellen sollten einen möglichst??? hohen Innenwiderstand haben. C Spannungsquellen sollten einen möglichst hohen??? Innenwiderstand und Stromquellen einen möglichst niedrigen Innenwiderstand haben. D Spannungsquellen sollten einen möglichst niedrigen??? Innenwiderstand und Stromquellen einen möglichst hohen Innenwiderstand haben. 11 / 20

12 TD301: Welche Eigenschaften sollten Strom- und Spannungsquellen aufweisen? A Strom- und Spannungsquellen sollten einen möglichst??? niedrigen Innenwiderstand haben. B Strom- und Spannungsquellen sollten einen möglichst??? hohen Innenwiderstand haben. C Spannungsquellen sollten einen möglichst hohen??? Innenwiderstand und Stromquellen einen möglichst niedrigen Innenwiderstand haben. D Spannungsquellen sollten einen möglichst niedrigen richtig Innenwiderstand und Stromquellen einen möglichst hohen Innenwiderstand haben. 12 / 20

13 Fließt ein Strom durch einen Widerstand, so entsteht Verlustleistung in Form von Wärme an dem Widerstand Dies findet Anwendung bei Heizspiralen in Elektroherd, oder im Bügeleisen In einer elektronischen Schaltung sollte diese Wärmeleistung aber so gering wie möglich sein Um die zu ermitteln nutzen wir folgende Formel: P = U I (6) Die Einheit der ist das Watt [W ] 1[W ] = 1[V ] 1[A] (7) 13 / 20

14 https: 14 / 20

15 Widerstand Was passiert bei Änderung von l oder a? Was bei ρ a? a spezifischer elektrischer Widerstand https: 14 / 20

16 Widerstand Was passiert bei Änderung von l oder a? Was bei ρ a? a spezifischer elektrischer Widerstand Strom Was passiert bei Änderung von C oder s? https: 14 / 20

17 Widerstand Was passiert bei Änderung von l oder a? Was bei ρ a? a spezifischer elektrischer Widerstand Strom Was passiert bei Änderung von C oder s? Spannung Was passiert bei Änderung von A oder Ω? https: 14 / 20

18 Widerstand Was passiert bei Änderung von l oder a? Was bei ρ a? a spezifischer elektrischer Widerstand Strom Was passiert bei Änderung von C oder s? Spannung Was passiert bei Änderung von A oder Ω? https: Was passiert bei Änderung von A oder V? 14 / 20

19 TB906: Eine Glühlampe hat einen Nennwert von 12 V und 48 W. Bei einer 12-V-Versorgung beträgt die Stromentnahme A 36A??? B 250mA??? C 750mA??? D 4A??? 15 / 20

20 TB906: Eine Glühlampe hat einen Nennwert von 12 V und 48 W. Bei einer 12-V-Versorgung beträgt die Stromentnahme A 36A??? B 250mA??? C 750mA??? D 4A richtig I = P U = 48W 12V = 4A (8) 16 / 20

21 ist definiert als die, die in einer bestimmten Zeit erbracht wurde Es gilt also: W = P t (9) Wir können die auch als das Produkt von Strom und Spannung aufschreiben und erhalten dann: W = U I t (10) Die Einheit der elektrischen ist die Wattsekunde [Ws] 17 / 20

22 TB905: Eine Stromversorgung nimmt bei 230 Volt einen Strom von 0,63 Ampere auf. Welche elektrische wird bei einer Betriebsdauer von 7 Stunden verbraucht? A 1, 01kWh??? B 0, 1kWh??? C 2, 56kWh??? D 20, 7kWh??? 18 / 20

23 TB905: Eine Stromversorgung nimmt bei 230 Volt einen Strom von 0,63 Ampere auf. Welche elektrische wird bei einer Betriebsdauer von 7 Stunden verbraucht? A 1, 01kWh richtig B 0, 1kWh??? C 2, 56kWh??? D 20, 7kWh??? W = P t = U I t = 230V 0, 63A 7h = 1, 01kWh (11) 19 / 20

24 Hausaufgabe Aus Fragenkatalog Klasse E Kapitel Ohmsches, und Energie (TB901 TB911) durcharbeiten. 20 / 20

25 /Links [1] Moltrecht E 03: technik-klasse-e/technik-e03/ [2] Wikipedia DE: einem_elektrischen_feld [3] Wikimedia DE: [4] Wikimedia EN: 20 / 20