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Zusatzwissen/-Lektionen

Elektronik

Um Elektronik verstehen zu können, brauchen wir einige neue Größen.

Zuerst werden wir die wichtigsten Größen der Elektronik besprechen:
– Stromstärke
– Leistung
– Widerstand
– Ohm´sches Gesetz
– PUI und URI

danach die Zusammenhänge verstehen und uns erst im Anschluss mit Anwendungen beschäftigen.

 


 

Stromstärke

Die Stromstärke beschreibt, wie viele elektrische Ladungen Q an einer bestimmten Stelle fließen.
Meist geht es hierbei um Elektronen.

Du kannst dir das so vorstellen, als würde man an einem Draht für eine Sekunde zählen, wie viele Ladungen durch eine bestimmte Stelle fließen.

 


 

 


 

Leistung

Wie in der Mechanik ergibt sich die Leistung als Arbeit pro Zeit.

Die Arbeit im elektrischen Feld ist Ladung mal Spannung.
Der Strom ergibt sich als die Ladung geteilt durch die Zeit.

Im nächsten Bild haben wir das mal für dich ausführlich aufgeführt:

 

Merke dir:
P = U * I
Diese Formel, die sogenannte PUI-Formel,
ist für den HAM-Nat die zweitwichtigste Formel aus dem Bereich der Elektronik.

 


 

 


 

Widerstand

Der Widerstand gibt an, wie viel Spannung nötig ist, um einen bestimmten Strom zu erzeugen.

Man kann ihn sich als Dämpfer vorstellen.

Für den Widerstand wird der Buchstabe R verwendet.

Die Einheit des Widerstandes ist das Ohm.
Hierfür wird der griechische Buchstabe \( \Omega \) verwendet.

Damit kommen wir zum…

 


 


Ohm’sches Gesetz:


Das Ohmsche Gesetz beschreibt den Zusammenhang zwischen dem Widerstand \(~R~[\Omega] \), der Spannung \( ~U~[V] \) und der Stromstärke \(~I~[A] \):
\begin{equation*}
U = R \cdot I
\end{equation*}

Das Ohmsche Gesetz auch die URI-Formel ist die Formel die du aus dem Bereich Elektronik vermutlich am häufigsten bei HAM-Nat Aufgaben brauchst. Du solltest sie also aus dem Effeff können.

Umgestellt nach dem Strom ergibt sich aus dem Ohmschen Gesetz.

\begin{equation*}
I = \frac{U}{R}
\end{equation*}

Diese Art das Ohmsche Gesetz zu formulieren zeigt noch einmal etwas klarer den Zusammenhang zwischen Stromstärke und Widerstand.

Hat ein Gerät …
– einen hohen Widerstand, so ist die Stromstärke kleiner.
– einen kleinen Widerstand, so ist die Stromstärke höher.

Aus diesem Grund hat man einen Sicherungskasten. Dieser reagiert auf zu hohe Stromstärken. Zu hohe Stromstärken bedeuten, dass der Widerstand im Stromkreis zu klein ist, das wiederum spricht zum Beispiel für einen Kurzschluss.

 


 

 


 

Wenn man die URI-Formel in die PUI Formel einsetzt erhält man Zusammenhänge die für viele HAM-Nat Aufgaben wichtig sind. Setzt man zum Beispiel \( I \cdot R \) für \( U \) ein erhält man.

 

\begin{equation*}
P = R \cdot I \cdot I = R \cdot I^2
\end{equation*}

 


 

Tipp:
Sich mit Zusammenhängen wie diesen vertraut zu machen, kann dir beim HAM-Nat viel Zeit sparen.