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Sind Widerstände in einer Stromleitung hintereinander angeordnet, spricht man von einer Reihenschaltung. Bei dieser lässt sich der Gesamtwiderstand leicht durch die Addition der Einzelwiderstände berechnen.
Mit einer Parallelschaltung hast du es zu tun, wenn die Widerstände so angeordnet sind, dass ihre jeweiligen Pole miteinander verbunden sind. Um hier den Gesamtwiderstand zu berechnen, gehst du anders vor als bei der Reihenschaltung:
Stromkabel bestehen neben der Isolierung aus Metall wie Kupfer oder Aluminium und gehören damit zu den Leitern erster Klasse, den sogenannten Elektronenleitern. Möchtest du die Widerstände von Stromleitungen berechnen, benötigst du den Querschnitt (q), die Länge (l) und den spezifischen Widerstand des Materials (Formelzeichen Rho). Die Formel dazu lautet
Nehmen wir ein Beispiel: Der spezifische Widerstand von Kupfer ist 0.0171 Ohm mm²/m. Eine 100 Meter lange Kupferleitung mit 2,5 mm² Querschnitt hat somit einen Widerstand von R = 0.0171 Ohm mm²/m * 100 m / 2,5 mm² = 0,684 Ohm.
Bei Leitern zweiter Klasse, sogenannten Ionenleitern, ist der Widerstand abhängig vom spezifischen Widerstand des Elektrolyten und vom Abstand und dem Querschnitt der Elektroden. Da sich der Widerstand von Ionenleitern nicht so einfach berechnen lässt, bestimmt man ihn in der Regel mit einem Leitfähigkeitsmessgerät.
Alle Widerstände besitzen einen sogenannten Temperaturkoeffizienten. Er gibt an, um welchen Wert sich der Widerstand ändert, wenn seine Temperatur von einer festgelegten Referenztemperatur abweicht. Bei Leiten mit einem positiven Temperaturkoeffizienten steigt der Widerstand mit zunehmender Temperatur, weshalb man sie Kaltleiter nennt. Bei Heissleitern ist es genau anderes herum: ihr Widerstand nimmt mit steigender Temperatur ab. Häufig ist eine Temperaturabhängigkeit nicht erwünscht, je nach Anwendungsfall kommen aber gezielt Kalt- oder Heissleiter zum Einsatz, etwa als Temperatursensor.
Mit Hilfe des Ohmschen Gesetzes kann man Spannungen (U), Ströme (I) und Widerstände (R) in einem Stromkreis berechnen. Es gilt:
Möchtest du also beispielsweise den Strom berechnen, der durch einen an 50 Volt Spannung angeschlossenen 1000 Ohm Widerstand fliesst, rechnest du ganz einfach: I=U/R = 50 Volt / 1000 Ohm = 50 Milliampere. Aus dem Ohmschen Gesetz ergibt sich, dass eine Verdopplung der Spannung eine Verdopplung der Stromstärke verursacht. Ebenso gilt: Durch einen doppelt so grossen Widerstand fliesst nur halb so viel Strom.
Spannungen misst man mit einem Voltmeter, Ströme mit einem Amperemeter. Diese beiden Grössen und noch vieles mehr kannst du aber auch mit einem elektronischen Multifunktionsmessgerät (Multimeter) bestimmen. Spannungen werden immer parallel zu einem Verbraucher oder einer Spannungsquelle gemessen. Du verbindest also die jeweiligen Pole des zu messenden Verbrauchers mit den Messspitzen des Messgerätes. Willst du Ströme messen, musst du das Messgerät dagegen in Reihenschaltung mit dem zu messenden Widerstand betreiben.
Achtung: Wird ein Amperemeter oder ein auf Strommessung eingestelltes Multimeter versehentlich parallel geschaltet, wird ein Kurzschluss verursacht. Gibt es im Stromkreis keinen Verbraucher (beispielsweise beim direkten Anschluss an die Pole der Spannungsquelle), kann es im schlimmsten Fall zu Funkenschlag kommen und das Messgerät und die Spannungsquelle können zerstört werden. In der Regel verhindern jedoch Sicherungen im Messgerät und in der Spannungsquelle, dass dies geschieht.
Schaltkreise sind oft sehr komplex und du findest alle möglichen elektronischen Bauelemente und Module in Reihen- und Parallelschaltung vor. Sind in einem Wechselstromkreis ohmsche Widerstände zusammen mit Spulen und Kondensatoren geschaltet, kann die Spannung an diesen Bauteilen wesentlich grösser sein als die Gesamtspannung. Bei Messungen an diesen Bauteilen solltest du daher besonders vorsichtig sein.
Zum Vermeiden von Unter- oder Überspannung im Stromnetz ist eine regelmässige Überprüfung notwendig. Hochspannungen oder starke Ströme können jedoch nicht mit normalen Volt- oder Amperemetern gemessen werden. Stattdessen kommen sogenannte Messwandler oder Messumformer zum Einsatz, mit denen Spannungen oder Ströme indirekt gemessen werden.
Für die Messung von Wechselspannungen in Stromnetzen werden häufig spezielle Transformatoren verwendet, die die Hochspannung in ein leichter zu messendes Signal umwandeln. Das Messgerät ist dabei galvanisch von der Hochspannung getrennt, es gibt also keine Verbindung zwischen den beiden Spannungen. Dabei kommen auch Isolatoren zum Einsatz, um Mitarbeiter und Messgeräte vor Hochspannung zu schützen. Wechselströme, wie sie in der Energieversorgung üblich sind, können auch mit Stromsensoren wie einem Zangenstrommesser bestimmt werden. Dabei macht man sich das Generatorprinzip zunutze: In der Messspule im Stromsensor wird ein Strom induziert, der proportional zum Leiterstrom ist. In Gleichstromwandlern wird dagegen ein anderes Messprinzip angewandt. Hier werden die zu messenden Ströme mittels spezieller Sonden indirekt über die Stärke des Magnetfeldes gemessen.
Über den Hausanschlusskasten ist das Haus mit dem öffentlichen Stromnetz verbunden. Er bildet den Übergang vom Verteilungsnetz zur Verbraucheranlage. Der Hausanschlusskasten ist zudem mit der Hauptverteilung verbunden und enthält einen oder mehrere Stromzähler für den Haushalt. Darüber hinaus enthält er in manchen Fällen Überspannungsschutzgeräte, Leistungsschalter, Lasttrennschalter, Steckdosen und weitere Schalter. Die Kabelverteilerschränke gibt es in verschiedenen Grössen je nach Verwendung und Baureihe. Im Folgenden erhältst du mehr Informationen über Haushaltsanschlusskästen, wie sie als Innen- oder Aussenstationen montiert werden und wie der Geräteeinbau funktioniert. Zudem erfährst du, welche Sicherheitsvorschriften gelten.
Eine Solaranlage auf dem Dach, um damit die Sonnenenergie zu nutzen, Strom zu sparen und etwas für die Umwelt zu tun – viele Hausbesitzer wünschen sich eine solche Anlage. Oder sie denken darüber nach, beim Hausbau eine Photovoltaikanlage mit einzubauen. Dabei sind die Preise für Solaranlagen in den letzten Jahren gesunken und es gibt eine finanzielle Förderung. Wer sich mehr Autarkie beim Energiehaushalt wünscht oder Strom sparen möchte, der braucht nur weiterzulesen.
Der Mensch verbindet mit dem Wort Elektrizität unsichtbare Kräfte, denen er mit dem entsprechenden Respekt begegnet. Das faszinierende Licht einer Blitzentladung am Himmel gehört zweifelsohne zu den attraktivsten Naturschauspielen. Dennoch veranlasst es uns, Schutz aufzusuchen. Und dies zu Recht, können doch zwischen den Gewitterwolken Spannungen bis zu mehreren einhundert Millionen Volt auftreten, die sich zwischen Himmel und Erde entladen. Die Elektrizität, als Oberbegriff dieses Phänomens, ist das Resultat der sogenannten elektrischen Ladung. Diese erzeugt einen elektrischen Strom, wenn sie sich bewegt. Das elektrische Feld, um das es im Folgenden geht, ist hingegen eine physikalische Zustandsgrösse des Raumes.
Um im und um das eigene Haus herum verschiedene Systeme und Geräte steuern zu können, sind digitale Zeitschaltuhren eine praktische Lösung. Sie gestatten eine Programmierung mit Timer, die dann die Beleuchtung, das Alarmsystem, Heizungen und andere elektrische Vorrichtungen sinnvoll ein- und ausschaltet. Das hilft dir, Strom zu sparen und die Systeme nur dann zu nutzen, wenn sie wirklich benötigt werden.
Das Entstehen von Kurzschlussstrom ist eines der gefährlichsten Ereignisse im Umgang mit der Elektrizität, weil dabei kurzzeitig sehr hohe Strommengen entstehen, die Schaltanlagen zerstören, Brände verursachen und Menschen töten können. Der Schutz vor Kurzschlussstrom gehört daher zu den Grundlagen sicherer Energieanwendung. Wie du ihn verhinderst und so die Sicherheit elektrischer Anlagen erhöhst, erfährst du hier.
Sie hängen vor Fenstern, Schiebetüren und unter Glasdächern, spenden Schatten, halten Insekten fern und regulieren die Temperatur. Früher musstest du aber erst einmal kurbeln, bevor du all diese Vorzüge eines Storen geniessen kannst. Heute sind viele Produkte mit Storensteuerungen ausgestattet. Die Rollladen und Sonnenstoren öffnen und schliessen sich also per Knopfdruck. Einige funktionieren sogar ganz automatisch. So gibt es zum Beispiel Lamellenstoren aus Aluminium für Glasfassaden, die auf das Wetter reagieren. So etwas sorgt nicht nur für mehr Komfort, sondern auch für eine erhöhte Sicherheit. Erfahre in diesem FAQ mehr über die verschiedenen Steuerungsmöglichkeiten der praktischen Schattenspender.