physik (Subject) / AB 11 (Lesson)
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Elektrizitätslehre
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- Ampere Einheit der elektrischen Stromstärke - wie viele elektrische Ladungen (Q) in einem Zeitabschnitt (t) den Leiterquerschnitt passieren(elektr. Ladungen unsichtbar, daher Wirkungen des elektr. Stroms sinnvoll um Maß anzugeben)- 2 Leiter im Vakuum (Entfernung und Höhe 1m), Strom in gleicher RichtungF = 2·10-7N (Kraft)
- 1mA 1:1000 A
- Das wie-vielfache einer Elementarladung ist ein Coulomb? 1C = 6,25-trillionenfache der Elementarladung = 6,25 · 1018
- Wie viel Coulomb beträgt die Ladung eines Elektrons? (Elementarladung) e = 1,602 · 10-19
- elektrische Spannung U = W ÷ Q = Verschiebearbeit ÷ elektrische Ladung(V) = ( J ÷ As ) Verschiebung negativer Ladungen durch Arbeit -> an einer Stelle überwiegen positive, an einer anderen negative Ladungen -> Spannungszustand (verstärkte Anziehungskraft)
- Umrechnung 1mV und 1kV in V 1mV = 0,001V -> 1000mV = 1V 1kV = 1000V-> 0,001kV = 1V
- Ohmsches Gesetz U = R · I Spannung = Widerstand · Strom (V) = (Ω) · (A) -> Zusammenhang/ Abhängigkeit der Variablen
- Kaltleiter Widerstand (Ω) steigt mit steigender Temperatur (℘) Metalle, PTC-Widerstand (Positive-Temperature-Coefficient) Widerstand hat "positiven Temperaturkoeffizienten"
- Heißleiter Widerstand (Ω) sinkt bei steigender Temperatur (℘) z.B. Glas, NTC-WiderstandWiderstand hat einen "negativen Temperaturkoeffizienten"
- Supraleiter (+Erzeugung) Metall hat überhaupt keinen elektrischen Widerstand mehr (=0) Widerstand fällt beim Unterschreiten der "Sprungtemperatur" (sehr niedrig), plötzlich auf 0
- spezifischer Widerstand ρ = (R · A ) ÷ l = (Widerstand · Querschnitt) ÷ Länge = (Ω · mm²) ÷ m
- Innerer Widerstand Ri = U0 ÷ IK Ω = V ÷ A
- Ein 37-Zoll Fernseher mit einer Leistung P=70W ist 3Stunden in Betrieb, Anschlussspannung = 230V a) Welche Energie wird umgesetzt? b) Welche Stärke hat der Strom, der durch den Apparat fließt? c) Welche Kosten verursacht der Fernseher jährlich, wenn sie ihn 3Stunden täglich benutzen und eine kWh 29 Cent kostet? a) P= 70W t=3h U= 230VI = P ÷ U = 70W ÷ 230V = 0,3 A W = U · I · t = 230V · 0,3A · 3h = 207 Wh b) I = P ÷ U = 70W ÷ 230V = 0,3 A c) 3h · 365 = 1095h W = P · t = 70W · 1095h = 76650Wh 76650 Wh = 76,65kWh 76,65 · 29Cent = 2222,85 Cent = 22,23 Euro
- Die Spannung der Stromquelle beträgt U= 100V. Im Stromkreis sind die Widerstände R1 = 10 Ohm, R2= 20 Ohm, R3= 20 Ohm in Reihe geschaltet. a) Wie groß ist die Stärke des Stroms? b) Welche Spannungen fallen an R1, R2, R3 an? a) U = 100V Rg= R1+R2+R3= 10Ω+20Ω+20Ω = 50Ω I = U ÷ Rg = 100V ÷ 50Ω = 2A b) U1= R1 · I = 10Ω · 2A = 20V (...)
- Coulomb 1C = 1 Amperesekunde SI-Einheit der elektr. Ladung (Q)
- Was kostet ein Waschgang von 50 min mit einer Waschmaschine, die bei einer Spannung von 230 V von durchschnittlich 5,5 A durchflossen wird (1 kWh = 28 Cent)? U = 230 V t = 50min= 3000s I = 5,5A 1kWh = 28cent W = U · I · t = 230V · 5,5A · 3000s = 3795000Ws = 1,05kWh (Umrechnung Ws in kWh durch 360000 dividieren) 1,05kWh · 28 cent = 29,4 cent
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