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1-2) Was versteht man unter "Spannung"? Was versteht man unter "Potential"?
[U] = 1V = 1J/C = 1 J/(As)
Def.: Die elektrische Spannung zwischen zwei Punkten 1 und 2 ist identisch mit der Arbeit, welche die Feldkräfte verrichten, wenn sie die Landungsmenge Q = 1C von 1 nach 2 bewegen.
Potenziale:
Mit φ 1 und φ[latex]\varphi 2 bezeichnet man die Potenziale der Punkte 1 und 2.
Deren Absolutwert kann willkürlich festgelegt werden.
Die Spannung als Potenzialdifferenz zwischen zwei Punkten des elektrischen Feldes ist unabhängig vom Absolutwert des Potenzials.
Ist das Potenial in Punkt 1 höher als in Punkt 2, dann ist die Spannung U12 positiv.
[Quelle: Hering S.3]
Def Potential:
Das elektrische Potenzial eines Aufpunktes in Bezug auf einen anderen (den Bezugspunkt) entspricht der Arbeit, die gegen die elektrische Feldkraft geleistet werden muss, um eine beliebige Ladung vom Bezugspunkt in den Aufpunkt zu bringen, dividiert durch die Größe dieser Ladung.
Def Spannung:
Die elektrische Spannung zwischen zwei beliebigen Punkten im elektrischen Feld ist gleich der Differenz der elektrischen Potenziale dieser beiden Punkte.
1-3) Was versteht man unter "Strom"? "Stromdichte"?
Ladungsträger die sich durch einen Leiter bewegen, bilden einen elektrischen Strom. Bewegt sich an einer bestimmten Stelle des Leiter in der Zeit "t" gleichmäßig die Ladungsmenge "Q" vorbei, dann fließt ein Gleichstrom der Stromstärke "I".
I = Q/t
As / s = A
Einheit: [I]=1A ... Ampere
Wird die Stromstärke I auf den Querschnitt A bezogen, durch den der Strom fließt, dann ergibt sich die Stromdichte "J".
[$]J = \frac{I}{A}[/$]
[J] = 1 A/m²
Die Stromdichte in einem Draht darf einen bestimmten Grenzwert nicht überschreiten. Diese Strombelastbarkeit steht in Zusammenhang mit der folglichen Erwärmung des Drahtes.
[Quelle: Hering S.3]
1-4)Erkläre das "ohmsche Gesetz"?
Durch viele Experiemente wurde entdeckt, dass bei metallischen Leitern der Strom "I" proportional zur angelegten Spannung "U" wächst (=lineare Kennlinie). Dieser Sachverhalt wird als Ohmsches Gesetz bezeichnet.
Proportionalitätskonstanten:
R... Widerstand
G... Leitwert
Das Ohmsche Gesetz ist für Metalle und Elektrolyte bei konstanter Temperatur gut erfüllt.
Für andere Werkstoffe und Bauteile (zB Halbleiterdioden, Gasentladungsröhren) ist die Strom-Spannungs-Kennlinie nicht linear.
[Hering, S.4]
1-5) Erkläre "Widerstand eines Leiters"
R ... Widerstand = Maß über die Hemmung des Stromfluss.
[R] = 1 \Omega = 1 V/A
R=1/G=U/I
G... Leitwert, Einheit: Siemens
[G]= 1S = 1 \Omega-1 = 1 A/V
Der Widerstand ist stets positiv.
1-1) Was ist "Ladung"?
Q = N * e
e ... Elementarladung = 1,602 *10^-19 C
Die Maßeinheit der Ladung ist das "Coulomb" oder die "Ampere-Sekunde":
[Q]=1C=1As
Q > 0 ... Elektronenmangel
Q < 0 ... Elektronenüberschuss
Q = 0 ... El Neutral
Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab.
Ungleichnamige Ladungen ziehen sich an.
Ob ein Körper elektrisch geladen ist, erkennt man daran, dass er auf andere geladene Körper eine Kraft ausübt oder das er in elektrischen und magnetischen Feldern eine Kraft erfährt.
Grundsätzlich sind in einem Atom Protonen und Elektronen im Gleichgewicht. Ist dieses Gleichgewicht gestört, so verfügt der Körper über eine Ladung.
Bsp: Wir ein Glasstab mit einem Leder gerieben, so werden Elektronen abgestreift und der Glasstab bleibt positiv geladen zurück.
[Quelle: S.1 Hering]
4-42) Was ist der "Koppelfaktor"?
k ... Koppelfaktor
k = 0 -- keine Kopplung
k = 1 -- vollständige Kopplung
Faktor um den der Magnetische Fluss aus Spule 1 abgemindert auf den magnetischen Fluss der Spule 2 wirkt.
4-43) Was versteht man unter "Streufluss"?
Hauptfluss weniger dem Fluss, der in die andere Spule eingekoppelt wird, wird als Streufluss bezeichnet.
4-48) Erklären sie das Prinzip einer Permanentmagnet erregten Maschine
Der Ständer steht.
Der Läufer dreht sich mit der Frequenz f bzw Winkelgeschwindigkeit ω=2πf
Motor:
Es fließt aufgrund äußerer Spannungsquelle in der Spule Strom.
Lorentzkraft führt dazu, dass auf den Läufer Kraft ausgeübt wird.
Läufer beginnt sich zu drehen.
Elektrische Energie wird in mechanische Energie umgewandelt.
Damit der Läufer sich in eine Richtung dreht, muss der Strom alle 180° das Vorzeichen wechseln.
Generator:
Permanentmagnet als Läufer-
Der Permanentmagnet ist so magnetisiert, dass sich ein Nord und ein Südpol ergeben.
Die Spule sieht einenen sich ändernend Fluss => Es wird eine Spannung induziert.
Wenn nun an die Klemmen eine elektrische Last angschlossen wird, kann Strom fließen: Generatorprinzip.
5-14) Welche zwei Arten von Gleichstrommaschinen gibt es?
1. mechanisch kommutierte Maschine
2. elektrisch kommutierte Maschine
"kommutiert" bedeutet "die Richtung des elektrischen Stroms ändern"
6-07) Was bedeutet “messen”?
Quantitative Bestimmung eines Wertes einer physikalischen Größe durch objektiven Vergleich mit einer Maßverkörperung.
-> Messen heißt vergleichen.
X = x * N
Eine Größe X wird der Maßzahl x als Vielfaches der Einheitsgröße N zugeordnet.
zB L = 4 cm
6-08) Erkläre den Begriff “Kalibrieren”
Kalibrieren:
Feststellen des Zusammenhangs zwischen Eingangs- und Ausgangsgröße eines Messsystems inkl. zugehöriger Unsicherheit.
6-09) Erkläre den Begriff “Eichen”
Eichen:
Prüfung durch eine staatliche Stelle oder eines Produzenten mit entsprechender Zertifizierung.
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