1. Was ist Elektrizität?
· Fundamentalkräfte:
o Elektromagnetische Kraft
o Gravitation
o schwache Wechselwirkung
o starke Wechselwirkung
· Elektrotechnik:
o Transformatoren
o Generatoren
o Motoren
o Energietransport
· Informatik / Informationstechnologie:
o Kondensatoren
o Widerstände
o Spulen
o Dioden
o Transistoren
o Mikroprozessoren
· Elektrisches Feld:
o Feldlinien
o Wirkung u. Übertragung von elektr. Kräften
2. Ladung, Strom u. Spannung
2.1. Elektrische Ladung
Elementarladung:
Elektronen u. Protonen tragen eine gleich große aber entgegengesetzte
(am Vorzeichen erkennbar) elektr. Ladung
Die Elementarladung e beträgt: e ≈ 1,6*10^-19 C (Coulomb)
Experiment: Ladungstrennung:
o Katzenfell
o Gummistab
o neg. Glimmlampe
Elektronenaffinität:
Anziehung zu einer gewissen Ladung (liebend).
2.2 Ladungserhaltung
Bei allen Vorgängen in der Natur, bleibt die Summe der Ladungen konstant.
Beispiel: B.S 46
Gesetz der Ladungserhaltung
In einem abgeschlossenen System bleibt die Summe der Ladungen stets konstant.
Die elektrische Ladung tritt messbar nur im ganzzahligen Vielfachen der Elementarladung auf.
2.3 Elektrische Stromstärke [ I ]
Elektrischer Strom ist bewegte Ladung.
Unter der Annahme: pro Sekunde gleich viele Ladungen durch Leiter
-> konst. Stromfluss
-> die Ladungsmenge ∆Q ist direkt proportional zur verstrichenen Zeit ∆t
∆Q = I * ∆t I … Proportionalitätsfaktor
Elektrische Stromstärke: I = Q / T
Einheit: [ I ] = 1A (Ampere)
=> Die Ladungsmenge, die bei I=1A in 1sek durch den Leiter fließt, ist 1 Coulomb(C)
Arten der elektrischen Stromleitungen – B.S 48
– Metall = Elektronengas (Wolke)
– Halbleiter = bei geringem Energieaufwand werden Außenelektronen abgelöst, Strom durch e (-) oder durch e-Löcher (+) realisiert
– Isolator = kaum freue e- (bebunden im Atom)
– Supraltr. = bei tiefen Temperaturen sinkt der elektrische Widerstand
– Plasma = bei hohen Tmp. (>1000K), Gasatome werden ionisiert àe, (+)Ionen
2.3 Elektrische Spannung [ U]
Definition
… die Arbeit, die zum verschieben einer Ladungsmenge von 1 Coloumb von einem Punkt A zum Punkt B
(z.B Pol einer Batterie), heißt elektrische Spannung zwischen A und B.
Elektrische Spannung: U = W / Q
Einheit [U] = J / C = V (Volt)
Größe von I abschätzen – B.S 48
2.7 Arbeit und Leistung
Ausgehend von der Definition der elektrischen Spannung U=W/Q -> W=U*Q
W=U*I*∆t Einheit: J (Joule); Ws (Wattsekunde); kWh
gemäß: P = W/t = U*T Einheit: W (Watt)