Spule Blindwiderstand einfach verstehen und nachweisen

In der Praxis / Reparaturen hat man sehr oft mit defekte / heiß gewordene Spulen zu tun, sie sind ein sehr wichtige Hinweis über ein Teilschaltung Fehler einer Gerät. Früher war einfacher, da die Spulen auf große Widerstände gewickelt waren, oder man verwendete Drahtwiderstände, oder sie hatten ein große Ferritekern, oder als Luftspulen Groß zu sehen, usw., heute sind die Spulen auch in Schaltungen zu finden und sie werden nie weg zu denken sein, nur leider sie sind sehr klein geworden, ohne Markierungen, usw.

Warum ein Spule in ein Schaltung!
Sie haben sehr viele Aufgaben, Frequenzerzeugung, Frequenz Filter, Widerstand, usw.
Also, durch jeder Draht, gestreckt oder gewickelt wodurch ein Wechselstrom fließt entsteht ein Elektromagnetische Feld. Jeder Draht hat sein eigene Widerstand der je nach Querschnitt, Material und Länge, sich verändern wird. Also, praktisch mit ein Ohmmeter / Multimeter wird man ein ganz normale Widerstand messen können. Nahezu Null Ohm für kleine Drähte und viele Ohm bei ein Transformator, z.B., OK und das weil dabei mit ein Gleichstrom gemessen wird.
Macht mal folgendes, lässt man durch die Spule ein Wechselstrom fliesen, also man misst seine U und I / Volt und Ampere beim Durchfluss einer Wechselstrom, dann hat man kein gewöhnliche Widerstand mehr sondern ein Induktivität Widerstand der plötzlich viel größer ist, also ein Blindwiderstand.

Was ist ein Blindwiderstand und wo sieht man den!
Ein Blindwiderstand einer Spule, kann man nicht anfassen so zu sagen, und wenn er nicht da ist, dann hat er keine Energie sowie Wärmeverluste. Der Blindwiderstand verändert anhand der Frequenz und Induktivität die durch der Spule fließt.
Und das sollte man sich merken, Spulen die in ein Reihenschaltung, z.B. der Stromversorgung zu finden sind, haben die Aufgabe, etwas zu bremsen, also bei eine bestimmte Frequenz ein Widerstand / der Blindwiderstand in weg zu stellen. Also, die Spule lässt ein Gleichstrom durch aber der schnell wechselnden sperrt er zu!

Gut so!
Also, findet man ein heiß gelaufene Spule in eine Schaltung / Teilschaltung, dann sollte man davor und danach die Komponenten prüfen. Auch bei funktionierende Schaltung kann man leicht die höhe Temperaturen prüfen. Z.B. in ein Schaltnetzteil, kann so eine Spule dazu verwendet werden um sogenannter “parasitäre” Frequenzen zu bremsen / Stoppen / Filtern um sie so zu verhindern in der Netzstrom / Steckdose zu gelangen damit man keine weitere Elektronik stört.

Spule Blindwiderstand Nachweis Experiment.
– 220VDC Gleichspannung mit und ohne Eisenkern, der Blindwiderstand bleibt gleich, nur durch der höhe Draht Widerstand wegen viele Wicklungen der Spule fallen hier um die 24VDC ab.
– 220VAC Wechselstrom, na nu, aus dem 220VAC bleiben nur noch 107VAC, die Spule bremst bei 50Hz stolze 113VAC ab, also jetzt ist der Blindwiderstand da. 113VAC –  die 24VDC die auf dem Physikalische Widerstand der Draht der Spule abfallen = 89VAC, also die Spule baut ein Blindwiderstand und bremst 89VAC. Was ist hier los, wenn man der Eisenkern in der Spule reinsteckt verschwinden nochmal 8VAC, also der Blindwiderstand steigt. Das bedeutet die Xl – Blindwiderstand steigt mit dem Induktivität-Widerstandhier, gilt hier nur für die in diese Experiment 50Hz Frequenz aus der Steckdose, sobald ich die Frequenz anderen werde, werden sich diese Werte hier sofort mit verändern.

OK, warum haben wir das alles gemacht!
Weil so einfach sollte man verstehen wozu die Spulen da sind, und wie so sie so wichtig sind, und wie gut sie beim defekt für der schnelle Fehlersuche und Eingrenzung der defekte Schaltung sind.
Hier ein Beispiel mit ein einfache Transistor Verstärker, also mit ein Passfilter in Eingang sollen nur 1KHz durchgelassen werden, verstärkt durch der Transistor und dabei sollen die 1KHz Wechselstrom von der Stromversorgung UDC Klemmspannung aller Schaltungen ferngehalten werden. 1KHz sind 1000Hz, in der Beispiel mit dem Lampe sind 50Hz gewesen.

So und jetzt die Spulen in Schaltungen suchen, schwieriger wird beim SMD Technik, aber mit ein Oszilloskop bewaffnet, hat selbst der kleinste Schaltung keine Chancen. Auch in der Halbleiter /IC / Prozessoren sowie Leiterbahnen einer Platine sind Spulen verbaut, leicht zu erkennen anhand deren Zick-Zack verlaufen.

Wenn man erfahren möchte, z.B. bei eine mit dem Oszi gemessene Frequenz, welcher Blindwiderstand dabei entsteht, dann Xl = 2 x Pi x F x L    F = Frequenz der Schaltung in Herz, L = Induktivität der Spule in Henry, bei Pico, Mikro, Mili, umwandle also -10x.
Wenn man in den Obere Schaltung der Verbrauch der 15W Lampe berücksichtigt, kann man der Widerstand der Spule bei 50Hz berechnen. Anhand der Widerstand der Spule, wenn man das Material und Querschnitt kennt kann man die Länge der Draht berechnen, ohne der Draht der Spule lang zu ziehen.
Für Profi und Schuler, besser eine der Elektronik Seiten besuchen.

Das hier ist kein Lernmaterial, der Experiment soll nicht nachgemacht werden, die verwendeten Spannungen dienten nur zum Verdeutlichung.
Der Text habe ich für Leute geschrieben die einfach sich nicht unbedingt mit Elektronik befassen möchtet, jedoch mehr erfahren möchten.

LdP

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Elektronik hängt und der Reset Spannung sehr einfach erklärt

Der Prozessor sollt ein Funktion durchführen, dann muss der Prozessor zurück gebracht werden, um eine neue Befehl annehmen zu können, das macht er mit ein Spannung der sich V/U Reset nennt. Bei der Reset werden die Funktionen “gelöscht” und zurück gebracht, somit kann der Prozessor neue Aufgaben annehmen.
Also der Reset Teil der CPU ist so was wie ein Ober-Boss der Funktionen, der an einen Schalter steht und alle unter Ihm Funktionen abschalten kann. Passiert das nicht, bleiben die Funktionen Aktiv in deren Aufgaben verknüpft und neue Befehle kommen nicht oder nur zum Konflikt zu Stande, die Elektronik häng / bleibt stehen. Der Reset-Boss braucht für seine Arbeit ein Spannung, der Sogenannter Reset Spannung.

Damit jeder verstehen kann, habe ich für euch eine Skizze gemacht, die nur aus Relais / Schalter besteht. Kann man schnell erkennen, die Funktionen 1 bis 3 können einzeln oder zusammen aktiviert werden, um die Funktionen zurück zu setzen, schaltet der Reset Relais alle gleichzeitig aus, somit kann der Prozessor neue Befehle für die Funktionen annehmen.

Also, jetzt verstanden wie wichtig ist der Reset Spannung!
OK, also diese Spannung soll immer überprüft werden, ja es gilt für alle Prozessoren die man sich vorstellen kann.
Früher war schwieriger, kein Schalt-Plan immer da, also müsste man die Schaltung kurz selbst ausmahlen / nochmal mit entwickeln, heute findet man im Netz reihenweise, noch kostenlos, Diagrammpläne der einzeln Prozessoren. V/U
Reset soll immer Glatt und sauber sein.

Ein häufige Fehler, der sehr oft übersehen wird, zB. die Grafik schmiert das Bild einer Display, die nach kurze Zeit, dank Überlappungen / Überladungen nur noch hell leuchtet, also V Reset an GPU an der Displaykontroller usw. prüfen, ja, jeder einzeln µPC IC hat sein V Reset. Warum das so ist, bitte über CMOS Technik MOSFET Technik verhalten von Elektronen und Thermische Rauschen sowie Rausche in Elektronik, Überladungen,…

Die Beispiel Elektronik hier; V Reset auf Pin 3, US auf 59, der unterschied, V Reset verläuft, was hier nicht sofort erkennbar ist über ein Zusatz Schaltung, kann also als Schutzschaltung benutzt werden, das bedeutet beim Fehler kann der V Reset abfallen und der CPU bleibt hängen / Stehen, Hier V Reset<Klemmspannung / VS.
So einfach kommt man der Fehler immer schnell auf dem spur.
VS und V Reset auch US und U Reset in Bilder.
Mit dem Oszyloskop deutlcih sichtbar, wenn V/US nocht nicht ganz sauber ist, ist der V/U Reset schon, warum, weil meistens diese Spannung extra stabilisiert gehalten wird, klar um Fehlfunktionen zu beseitigen. Sehr oft mit ein Z-Diode oder ein Spannungsstabilisator.

Diese Text ist sehr einfach und mit dem Linken Fuß geschrieben und nicht als Lernmaterial zu erkennen.

LdP

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Schalt Netzteil einfach verstehen

Bitte mir versprechen!!!, niemals nachmachen LEBENSGEFAHR!!!

Früher gab es Transformatoren überall, und wenige Schaltnetzteile. Die Schalt Netzteil Technik gibt es seit Anfang der Elektronik nur sie wurden wenig früher verbaut.

Wer kennt Raduga TV, für mich der schwerste und einer der unglaublichsten TV ever! Das besonders an diese Raduga war der Netz Transformator, kein Witz, fast ein echte Schweißer Trafo, der mächtig Gewicht und kosten mit sich brach, Technik aus der USSR extrem robuste Röhren TV Gerät, was für ein Technik, Respekt.
Warum brauchte der Raduga so ein Transformator! Weil er sehr viel Strom brauchte, wirklich eine menge. Die Westliche Technik war damals weiter, und baute mittlerweile Schaltnetztele in der TV Geräte. Heutzutage sind diese Schaltnetzteile überall und nicht mehr weg zu denken. Sin sind klein, sehr effizient, und können mächtig viel Leistung auf kleine Maße liefern, abgesehen von der Herstellungskosten u.v.m.

Also, die Schaltnetzteile sind überall, und sie müssen manchmal repariert werden, oder im Schaltungen geprüft werden. Aber wie funktionieren sie und was bedeutet SCHALT Netzteil überhaupt! Wenn man ein modernes gerät zerlegt, bekommt man Kopfschmerzen, was ist das den, ein Netzteil so kompliziert!, wie funktioniert so ein Netzteil!
Hier versuche ich euch sehr einfach zu erklären wie so ein Schaltnetzteil funktioniert!

SCHALT Netzteil, also Schalt = bedeutet etwas schaltet in der Netzteil.
Der Netzteil wird immer ein Transformator haben, der aber in ein Schaltnetzteil weniger Spulen / Windigen hat, er ist sehr klein und günstig gebaut auf Ferrite Technik. Man erkennt schnell, der verwendete Draht ist sehr Dick / Querschnitt, das bedeutet der kleine Transformator liefert sehr viel Strom.
Ein Schaltnetzteil funktioniert wie folgt = Wechselspannung, aus der Steckdose wird in Gleichspannung gerichtet, das ist so was wie ein sehr Große Batterie, das Geschieht über ein Gleichrichter mit Dioden und ein Elektrolytische Kondensator, diese Spannung wird über ein SCHALT-Schaltung zu dem kleine Transformator zugefügt. Auf der Anderen Seite ist eine Diode, die der Transformierte Schnelle Strom in Gleichstrom umwandelt und ein Elektrolytische Kondensator hilft dazu.

SCHALT, die Schaltung der SCHALT ist die Elektronik, die verschieden aufgebaut werden kann. Mehrere Schaltungen wie, Strombegrenzer, Strom Regler, Leistung Regler, Thermische Überwachung, u.v.m. gehören ebenfalls zu dem komplizierte Elektronik diese SCHALT. Hier der einfachste Schaltnetzteil aller Zeiten. Die Elektronik wird durch ein Relais ersetzt.

Noch mal, niemals nachmachen, Induktion = Strom = Lebensgefahr!!!

Für diese Schaltung der SCHALT verwende ich ein Relais, der über ein Strombegrenzer(ein Widerstand) und ein Spannungsregler(ein Kondensator) mit ca. 9V für 300mA versorgt wird; diese Schaltung wird direkt an der 220V Wechselspannung angeschlossen.
Was passiert, die Steckdose hat hier ein Frequenz von 50Hz, das sind 50 Wellen pro Sekunde, ich frage euch!, wenn eine Welle ein Hoch und ein Runter hat, mit wie viele Klicks / Sekunde wird der Relais mein Schwingung für der Schalt diese Netzteil liefern!, sind A = 50 Klicks / Sekunde oder B= 100 Klicks / Sekunde! Ich behaupte, so Ahnungslos es können 100 Klicks sein, also mein Relais liefert hier ein Takt Frequenz von 100 Mal pro Sekunde, das bedeutet mein Schaltnetzteil arbeitet mit 100 Schwingungen pro Sekunde; auf ein Foto kann man sehen, ich messe der Wiederstand am Kontakten der Relais, weil sie so schnell öffnen und schließen + die Reaktion meinen Messgerät, messe ich ein Widerstand anstatt ein Durchgang. Man kann aber auch das summende Relais hören. Das ist wichtig zu merken, denn ein Schaltnetzteil nutzt viel höhere Frequenzen, also mein Relais hier ist zugleich = Taktgeber / Frequenz – und Ansteuerung – und Treiberstufe / Endstufe. OK so weit!

Gut, jetzt bringe ich diese Schnelle SCHALT Relais in der Schaltung wie auf dem Bilder zu sehen ist; der Relais wird am 220V angeschlossen, die Schaltung der Transformation wird aus Sicherheitsgründe über ein Trenntrafo geschlossen, wo mit weniger Volt AC gearbeitet wird. Messgerät verkabelt, Spannung der Trenntrafo langsam erhören, sieh da, im meinen Fall mit dieser unbekannter Ferrite Trafo habe ich am Ausgang etwa 4 bis 5V. Der Verbrauch aus der Dose der Trenntrafo ist gewaltig, mehr als 3A bei um die 30-50VAC, höher geh ich nicht, sonst brennt die Sicherung durch.

Ziel erreicht!
Verstanden wie ein Schaltnetzteil funktioniert!
OK, dann freue ich mich; jetzt mal verschiedene Schaltpläne anschauen, und versuch zu entziffern, welcher Bauteil was für eine rolle hat. Und denke nach, man soll das wissen, den der Zukunft ist nur noch Schaltnetzteile! Eines Tages wird man damit konfrontiert sein!

Bitte um Geduld, Peter wird für euch irgendwann auf Deutsch umsetzen.

Für der Techniker, bei der Experiment: – an der Relais achten wird nach mehrere Minuten kochen! – der Relais soll zuerst versorgt werden! – kontakt der Relais soll im Ruhe zustand offen sein, in falle einer Störung,…!  – unbedingt ein PTC ab 10Ohm und ein Drosselspule vor der Gleichrichter einsetzen, sonst brennt die Sicherung der Trenntrafo sofort! – sehr feinfühlig mit dem UAC nach oben gehen, eine sperre auf 50VAC setzen! Besser sein lassen! – keine unbefugte in der nähe erlauben!

Achtung!
Das ist kein Lernmaterial, bitte eure Physik Lehrer anfragen, eingebauten Fehler sollten zum Nachschlag anregen!

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KNOW HOW: Fehlersuche Plasma-TV

Ein Plasma TV ist das Arbeitstier unter den Fernsehern. Das erkennt man schon an der hohen Leistungsaufnahme. Dadurch tritt natürlich sehr viel Wärme auf, was zur Folge hat, dass diese öfter mal defekt gehen.

Dies hier soll eine kleine Fehlersuche-Anleitung sein, die euch helfen soll euren Plasma-TV besser zu verstehen und den defekt leichter zu finden.

Aufbau & Funktion des Plasma TV:

Die einzelnen Hersteller variieren in der Größe und Anordnung der Platinen, aber im Grunde ist es bei allen der gleiche Aufbau & die gleiche Funktionsweise.

Typenschild:

  • Hier stehen alle wichtigen Spannungen zum messen & abgleichen drauf
  • b. VS, VA, VE, VSC, -VY, Z-Bias, V-SET_UP
  • je nach Modell können mehr oder weniger drauf sein

SMPS, Power Supply, Netzteil:

  • Einspeisung der 230V AC Netzspannung
  • Erzeugt alle Spannungen die benötigt werden VS, VA, VSC, VE etc.
  • Vorsicht Schaltregler (Lebensgefahr)

Mainboard:

  • Hier sitzen alle Ein- & Ausgänge des TV (HDMI, Sound, Ethernet, Tuner, etc.)
  • Prozessor zum Video de- & encodieren
  • Regelung für Beleuchtung
  • Standby-Regelung (kann bei manchen auch separat vorhanden sein)
  • Schaltzentrale für alle Komponenten

 

Logic Board:

  • Übersetzt das Video-Signal vom Mainboard
  • Steuert und synchronisiert das Z-SUS, Y-SUS & die Buffer-Boards

Z-SUS:

  • Liefert die Energie für das Panel
  • Regelt die Beleuchtungsstärke
  • VA-Spannung ist die Versorgung für die Vertikalen Treiber
  • Z-BIAS Spannung zum Abgleich der Panel-Vorspannung

Y-SUS:

  • Treiberboard für die Y-Buffer
  • Passt die Signale vom Logic-Board für die Y-Buffer an
  • VS-Spannung ist die Versorgung für die Horizontalen Treiber
  • Vsc-Spannung ist für den Abgleich der Synchronisation
  • -VY-Spannung ist eine negative Spannung zur Löschung des vorherigen Bildes

Y-BUFFER:

  • Kann in einer Platine oder in 2 aufgeteilt sein
  • Wenn 2 Buffer-Boards unterscheidet man upper (obere Bildhälfte) & lower (untere Bildhälfte)
  • Shiftet das Bild Signal horizontal in das Panel

X-Buffer:

  • Es kann obere und untere Buffer geben
  • Shiftet das Bild Signal vertikal in das Panel

 

Fehler & mögliche Ursachen

Fehler:                 TV geht nicht an, Standby leuchtet nicht

mögliche Ursache:

  • Netzkabel steckt nicht richtig oder keine Spannung auf der Steckdose
  • Sicherung auf Netzteil hat ausgelöst
  • Defekte Kondensatoren auf Netzteil, Y-SUS, Z-SUS
  • Schaltregler auf Netzteil defekt
  • MOSFET auf Netzteil defekt
  • Mainboard defekt (sehr selten)

Fehler:                 TV geht nicht an, Standby leuchtet

mögliche Ursache:

  • Protection hat ausgelöst
  • Sicherungen könnten ausgelöst haben
  • Defekte Kondensatoren auf Netzteil, Y-SUS, Z-SUS
  • Netzteil defekt (Spannungen messen)
  • Y-SUS oder Z-SUS defekt

Fehler:                 TV geht an, Bild blitzt kurz auf und geht dann aus

mögliche Ursache:

  • Protection hat ausgelöst
  • Sicherungen könnten ausgelöst haben
  • Defekte Kondensatoren auf Netzteil
  • Y-SUS oder Z-SUS defekt

Fehler:                 TV geht in unregelmäßigen Abständen an und aus

mögliche Ursache:

  • Defekte Kondensatoren auf Netzteil, Y-SUS, Z-SUS
  • Netzteil defekt

Fehler:                 TV geht schwer an

mögliche Ursache:

  • Defekte Kondensatoren auf Netzteil, Y-SUS, Z-SUS
  • Netzteil defekt

Fehler:                 TV reagiert nicht auf Fernbedienung

mögliche Ursache:

  • IR-Modul defekt
  • Mainboard defekt

Fehler:                 TV zeigt nur obere oder untere Hälfte des Bildes

mögliche Ursache:

  • Y-Buffer defekt
  • Y-SUS defekt
  • Logic Board defekt

Fehler:                 TV zeigt vertikale Linien

mögliche Ursache:

  • X-Buffer defekt
  • Y-SUS defekt
  • Logic Board defekt

Fehler: Kein Ton

mögliche Ursache:

  • Mainboard defekt
  • Lautsprecher defekt
  • Verkabelung falsch oder defekt

Fehler: Kein HDMI

mögliche Ursache:

  • HDMI Treiber auf Mainboard defekt
  • Bei HDMI-Treiber Austausch muss der Chip neu programmiert werden im Service-Menü
  • Buchse defekt

 

Offensichtliche Defekte

Kondensatoren Defekt!

 

Y-Buffer Defekt

Basics: Dezibel

Was sind Dezibel?

Dezibel ist keine Einheit wie andere physikalische Größen z.B. Spannung, Strom, Widerstand etc. Dezibel ist ein Verhältnismaß, dass ein Verhältnis zwischen 2 Größen beschreibt.

z.B. bei einem Verstärker wird die Eingangsleistung zur Ausgangsleistung ins Verhältnis gesetzt und dieses Verhältnis wird in Dezibel angegeben.

Dieses Verhältnis kann z.B. Leistung, Spannung, Strom beschreiben. Weiterhin gibt das Verhältnis an ob es sich über eine Verstärkung oder eine Dämpfung handelt.

Ein Dezibel ist der 10. Teil (dezi) eines Bel. Die Bezeichnung Bel wurde zur Ehrung von Alexander Graham Bell genommen.

Wenn die Ausgangsgröße größer ist als die Eingangsgröße, dann handelt es sich um eine Verstärkung.

Wenn die Ausgangsgröße kleiner ist als die Eingangsgröße, dann handelt es sich um eine Dämpfung.

Bei einer Dämpfung erhält man ein negatives Ergebnis.

Formelzeichen:

v = Verstärkungs- oder Dämpfungsverhältnis in Dezibel (dB) / Bel (B)

Bei absoluten Bezugswerten wird der Einheit dB noch die Einheit der Bezugsgröße angehängt.

z.B. Bezugswert Eingang = 30µV -> Verhältnis wird in dBµV angegeben

Formeln:

Für Leistung in dbm (milliwatt) / dBW (Watt)

Für Spannung in dBµV (Microvolt) / dBmV (millivolt) / dbV (Volt)

Für Strom in dBmA (milliampere) / dbA (Ampere)

Beispiel Verstärker:

Ein Vierpol Verstärker hat eine Eingangsspannung von 10 Volt und einen Verstärkungsfaktor von  30. Wie hoch ist die Ausgangsspannung und die Verstärkung?

Gesucht: Ua & Vu

Ua = Ue * V = 10V * 30 = 300V

Vu = 20 * log(Ua / Ue) = 20 * log(300V / 10V) = 29.542425094393248 dBV -> 29,5 dBV

Beispiel Dämpfung:

Ein Vierpol Verstärker hat eine Eingangsleistung von 10 Watt und eine Ausgangsleistung von 5 Watt. Wie hoch ist die Verstärkung bzw. Dämpfung?

Gesucht: Vp

Verstärkung Vp = 10 * log(Pa / Pe) = 10 * log(5W / 10W) = -3.010299956639812 dbW -> – 3 dbW

Dämpfung Vp = 10 * log(Pe / Pa) = 10 * log(10W / 5W) = 3.010299956639812 dbW -> 3 dbW

Basics: Elektrische Arbeit und Leistung

Was ist elektrische Leistung?

Elektrische Leistung ist die elektrische Energie, die ein elektrisches Betriebsmittel der Spannungsquelle bzw. dem Versorgungsnetz entnimmt.

Was ist elektrische Arbeit?

Elektrische Arbeit ist die Elektrische Leistung mal die Zeit die das elektrische Betriebsmittel die Energie aufnimmt.

Formelzeichen

W = Elektrische Arbeit in Kilowattstunden [kW/h]

P = Leistung in Watt [W]

t = Zeit in Sekunden[s]; in Minuten [min]; in Stunden [h]

U = Spannung in Volt [V]

I = Strom in Ampere [A]

Achtung! Falls die Zeit in Sekunden angegeben ist, sollte man diese in Stunden umrechnen, damit das Ergebnis stimmt 🙂

Formeln:

P = U x I

W = P x t

Beispiel Aufgabe Elektrische Leistung:

Eine Deckenlampe die an 230V betrieben wird, nimmt eine Leistung von 60 Watt auf. Wie hoch ist der Strom der durch die Lampe fließt?

Gesucht: Strom I

Rechnung: I = P / U = 60 W / 230V = 0,26 A

Beispiel Aufgabe Elektrische Arbeit:

Die Deckenlampe aus der ersten Aufgabe leuchtet 195 Minuten. Wie groß ist die verrichtete elektrische Arbeit?

Gesucht: W

Rechnung: t = 195 min = 195 min / 60 = 3,25 Stunden

W = P x t = 60W x 3,25 Std = 195W/h -> Umrechnung in kW/h -> 195W/h / 1000 = 0,195kW/h

Basics: spezifischer Widerstand & elektrische Leitfähigkeit

Was ist der spezifischer Widerstand?

Der spezifische Widerstand bezieht sich auf ein bestimmtes Material. Jeder Werkstoff hat durch seinen Atomaufbau unterschiedlich viele freie Elektronen. Daraus ergibt sich, dass auch jeder Werkstoff seinen eigenen spezifischen Widerstand hat. Der spezifische Widerstand wird immer bei einer Temperatur von 20°C angegeben!

Kenngrößen:

R = Leiterwiderstand in Ohm [Ω]

l = Leitungslänge in meter [m]

A = Leiterquerschnitt in Quadratmillimeter [mm²]

ρ = spezifischer Widerstand Rho in [Ω x mm² / m]

γ = elektrische Leitfähigkeit gamma in [m / Ω x mm²]  ->  gamma ist der Kehrwert von Rho

Formeln:

Auszug Wertetabelle

Beispiel

Aufgabe: Eine 10m lange Kupferleitung mit einem Querschnitt von 2,5mm² wird mit einem Strom von 8A belastet. Berechnen Sie den Widerstand und den Spannungsfall der Leitung.

Gesucht: Leitungswiderstand R & Spannungsfall U

Lösung: Spezifischen Widerstand aus Tabelle entnehmen und in die passende Formel einsetzen & ausrechnen

Basics: Atommodell & Ladung

Was ist ein Atom?

Atome sind die kleinsten Bausteine aus denen chemische Elemente bestehen. Das Atom besteht aus einem Kern und die Elektronenbahnen die um den Kern kreisen. In dem Kern befinden sich die Protonen und Neutronen. Auf den Elektronenbahnen sitzen die Elektronen.

Jedes chemische Element besitzt eine Ordnungszahl. Diese Ordnungszahl gibt an wie viele Protonen sich im Kern befinden. Bei Kupfer sind es 29 Protonen im Kern und 29 Elektronen auf den Elektronenbahnen. Wenn ein Atom die gleiche Anzahl Elektronen & Protonen hat, dann besitzt dieses Atom eine neutrale Ladung.

Das Kupferatom besitzt ein einziges Elektron auf der Außenschale seiner Elektronenbahnen. Dieses Elektron wird auch Valenzelektron genannt. Es herrscht eine sehr große Distanz vom Valenzelektron zum Kern. Dadurch ist die Bindung zum Kern so gering das sich das Valenzelektron frei im Atomgitter bewegen kann. Das Valenzelektron ist automatisch ein Leitungselektron (freies Elektron).

Die elektrische Ladung eines freien Elektrons beträgt 1,6 x 10 hoch (-19) Coulomb.  -> 1 C (Coulomb) = 1 AS (Ampersekunde)

 

Basics: Elektrischer Widerstand R

Was ist elektrischer Widerstand?

Der ohmsche Widerstand gibt an, wie hoch der elektrische Strom in seinem Fluss gehemmt wird. Die fließenden Elektronen in einem Leiter stoßen gegen die festen Atome in einem Widerstand und werden so in ihrem Fluss gehemmt und begrenzt.

Formelzeichen: R

Einheit: Ω oder Ohm

Widerstand in einem metallischen Leiter:

 

Basics: Elektrischer Strom I

Was ist elektrischer Strom?

Der elektrische Strom ist die gerichtete Bewegung von Elektronen durch einen Leiter. Strom ist die Folge der elektrischen Spannung.

Ein Strom kann nur fließen, wenn genügend freie Ladungsträger zwischen 2 Ladungsdifferenzen zur Verfügung stehen.

Formelzeichen: I

Einheit: I in Ampere

Stromstärke in einem metallischen Leiter:

Je größer die Anzahl Elektronen die sich durch einen metallischen Leiter bewegen, desto größer ist die elektrische Stromstärke I.

Auf dem Weg durch den Leiter stoßen die Elektronen häufig gegen andere Elektronen oder feste Atome im Metall. Durch diese Reibung und Zusammenstöße entsteht Wärme.

Der Leiter ist nämlich auch einen elektrischen Widerstand und der Strom durch den Leiter in Verbindung mit dem Widerstand des Leiters erzeugt einen kleinen aber nicht unerheblichen Spannungsabfall. Kurz gesagt, über den Leiter entsteht eine Verlustleistung.

 

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