elektrokinetisch

Elektrokinetische Studien elektrischer Strom und seine Auswirkungen. Elektrischer Strom ist eine geordnete Bewegung elektrischer Ladungen.

Einfacher Stromkreis

Einfacher Schaltkreis mit einer Quelle, einer Glühbirne und einem offenen Schalter Die Glühbirne leuchtet nicht.	Einfacher Stromkreis mit einer Quelle, einer Glühbirne und einem geschlossenen Schalter Die Glühbirne leuchtet auf.

 

Einfacher, offener Stromkreis mit einer Quelle und einem Verbraucher Es fließt kein Strom.	Einfacher, geschlossener Kreislauf Strom fließt.

 

Elektrische Abmessungen

Es zirkuliert durch den Stromkreis elektrische Ladung q:

$${⟨q⟩}_{\mathit{SI}}=1C(\mathit{Coulomb})$$

Aktuelle Intensität I zeigt, wie viel elektrische Ladung pro Zeiteinheit durch einen beliebigen Abschnitt des einfachen Stromkreises fließt:

$$I=\frac{\mathrm{\Delta }q}{\mathrm{\Delta }t},{⟨I⟩}_{\mathit{SI}}=1C/s=1A(\mathit{Amper})$$

Es wurde festgestellt, dass die herkömmliche Stromrichtung durch den Stromkreis die Richtung ist, in der positive Ladungen fließen würden: Sie werden vom +-Anschluss der Spannungsquelle abgestoßen und vom –-Anschluss der Quelle angezogen.

 

Der bestimmende Faktor für den Fluss elektrischer Ladung ist elektrische Spannung. Ohne Spannung fließt kein Strom. Spannung UAB zwischen zwei Punkten A, B entlang des Stromkreises stellt die mechanische Arbeit dar, die die Quelle leisten muss, um den Durchgang von 1C elektrischer Ladung auf dem Stromkreisabschnitt AB zu erzwingen:

$$U_{\mathit{AB}}=\frac{L_{\mathit{AB}}}{\mathrm{\Delta }q},{⟨U⟩}_{\mathit{SI}}=1J/C=1V(\mathit{Volt})$$

 

Elektrisches Potenzial stellt die Energie der elektrischen Ladungseinheit relativ zu einem Bezugspunkt des Stromkreises dar.

Optional kann der Minuspol der Spannungsquelle mit der Erde (Erdung) oder mit der Erde am Punkt G (Masse) verbunden werden, der als Referenzpunkt dient. Die an diesem Punkt erreichten elektrischen Ladungen haben keine Energie mehr und ihr elektrisches Potenzial beträgt an diesem Punkt 0:VG=0.

Andererseits haben die elektrischen Ladungen am Punkt S (am +-Anschluss) die maximal mögliche Energie und das elektrische Potenzial ist am Punkt S ebenfalls maximal.

Strom und Spannung können direkt mit Messgeräten gemessen werden: Amperemeter und Voltmeter.

Elektrischer Widerstand zeigt an, wie stark ein Teil des Schaltkreises (oder ein Schaltkreiselement) dem Stromfluss Widerstand leistet.

$$R_{\mathit{AB}}=\frac{U_{\mathit{AB}}}{I},{⟨R⟩}_{\mathit{SI}}=1V/1A=1\mathrm{\Omega }(\mathit{Ohm})$$

Ohmsches Gesetz

Dieses Gesetz gibt es in zwei Versionen:

1. Ohmsches Gesetz für einen Teil eines Stromkreises:

Die Stärke des Stroms ist direkt proportional zur Spannung:

$$I=\frac{U_{\mathit{AB}}}{R_{\mathit{AB}}},U_{\mathit{AB}}=I\cdot R_{\mathit{AB}}$$

UAB ist der Spannungsabfall am Schaltungsteil AB und RAB ist der elektrische Widerstand dieses Teils.

2. Ohmsches Gesetz für die gesamte Schaltung:

Die elektromotorische Spannung der Quelle ist gleich der Summe der Spannungsabfälle im gesamten Stromkreis, einschließlich des Spannungsabfalls am Innenwiderstand der Quelle:

$$E=U+u,U=I\cdot R,u=I\cdot r$$

U ist der Spannungsabfall an allen externen Elementen des Stromkreises und u ist der Spannungsabfall am Innenwiderstand.

Einfache Schaltung mit mehreren Verbrauchern

 

Elektrische Potentiale in einem Stromkreis

 

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