Elektronikgrundlagen
Von LosSferos:
In diesem Thread werde ich einwenig auf die Elektronikgrundlagen eingehen
die für das Verständnis essenziell wichtig sind. Die Rechenbeispiele beziehe ich immer auf den Roller.
Elektronik hat gleichzeitig auch viel mit Rechnen zu tun, ich versuche aber diese Rechenbeispiele möglichst simpel zu halten.
Die verschiedenen phsyikalischen Größen auf die man immer wieder trifft sind :
- Spannung
- Strom
- Widerstand
Doch was steckt genau dahinter?
Die Spannung:
Die Einheit der elektrischen Spannung ist VOLT (Formelzeichen U).
Diese beschreibt das Gefälle zwischen zwei Ladungsträgern.
Auf der einen Seite herrscht ein Elektronenmangel, auf der anderen Seite ein
Elektronenüberschuss. Elektronen haben stets ein Ausgleichsbestreben,
möchten also dahin fließen wo weniger Elektronen sind.
Am Einfachsten kann man sich das mit zwei großen Fässern vorstellen, die an
ihren Böden mit einem Schlauch verbunden sind. Das eine Fass ist leer,
das Andere voll. Öffnet man die Verbindung zwischen den beiden Fässern,
wird solange Wasser fließen bis Beide gleichvoll sind. Der Druck mit dem
das Wasser fließt würde der Spannung entsprechen.
Der Strom:
Die Einheit des elektrischen Stroms ist Ampere (Formelzeichen I).
Physikalisch gesehen beschreibt der Stromfluss, die Menge an Atomen die
den Querschnitt eines Leiters pro Sekunde passieren. Damit ein Strom
fließen kann ist ein geschlossener Stromkreis mit Spannungsquelle und
Verbraucher nötig. Hält man z.B. eine Scheinwerferleuchte an die Batterie
wäre das schon ein simpler Stromkreis.
Der Widerstand :
Die Einheit des elektrischen Widerstands ist Ohm (Formelzeichen R).
Der Widerstand variert je nach Höhe, den Stromfluss in die eine oder andere
Richtung. Über einen kleinen Widerstand kann ein höherer Strom fließen
als über einen großen.
Die Leistung :
Die Einheit der elektrischen Leistung ist Watt (Formelzeichen P).
Leistung wird aus Spannung und Strom erzeugt und kann in Form von z.B. Licht, Wärme
oder Bewegung genutzt werden.
Errechnet wird die Leistung durch die Formel: P=U * I (Watt = Volt * Ampere)
Nun zu den Rechenbeispielen :
[color=#0000]Die alles bestimmende Grundformel ist U = R*I[/color]
Diese Formel kann man, wenn man fit in Mathe ist, beliebig umstellen und
jegliche Rechnung damit erstellen. Der Einfachheithalber füge ich aber
sämtliche Formeln nochmal bei.
Formelsammlung:
U = Spannung (Volt)
R = Widerstand (Ohm)
I = Strom (Ampere)
U = R*I
U = P/I
U = √P*R
___________________
R = U/I
R = U²/P
R = P/I²
___________________
I = U/R
I = P/U
I = √P/R
___________________
P = U*I
P = R*I²
P = U²/R
___________________
Rechenbeispiel:
Wir haben eine Glühlampe von der wir wissen das sie zur Sfera gehört
und wir möchten die Leistung ermitteln. Dazu wird ein Multimeter und ein Taschenrechner benötigt.
Mit dem Multimeter wird der Widerstand gemessen, das Display meldet 4,11 Ohm.
Nun sind zwei Größen bekannt: Die Spannung (12V) und der Widerstand (4,11 Ohm).
Die benötigte Formel lautet: P = U² / R (Spannung*Spannung / Widerstand)
P = 12V*12V / 4,11 Ohm = 35 Watt