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Das Ohmsche Gesetz beschreibt, dass der Quotient aus Spannung (U) und Stromstärke (I) eine Konstante ist. Diese wird als elektrischer Widerstand R bezeichnet und in Ohm angegeben (Ω in Symbolschreibweise). Als Formel lautet das Ohmsches Gesetz:
Je nachdem, welche Grösse berechnet werden soll, kannst du die Gleichung umstellen, sodass gilt:
Manchmal hast du es vielleicht auch mit dem Leitwert G zu tun – das ist aber nur der Kehrwert des Widerstandes (G = 1/R). Möchtest du nun beispielsweise den Strom berechnen, der durch einen an eine 10 Volt Spannungsquelle angeschlossenen Widerstand von 1000 Ω fliesst, berechnest du
Das Ohmsche Gesetz gilt nur für Stromkreise mit ohmschen Verbrauchern. Das sind Widerstände, bei denen es einen linearen Zusammenhang zwischen Spannung und Stromstärke gibt. Eine klassische Glühlampe ist etwa kein ohmscher Verbraucher, da ihr Widerstand nicht konstant, sondern temperaturabhängig ist. Je höher die an eine Glühlampe angelegte Spannung ist, desto wärmer wird sie und desto grösser wird ihr Widerstand – sie ist daher ein sogenannter Kaltleiter. Auch bei Impedanzen kann das Ohmsche Gesetz nicht angewendet werden. Damit sind Spulen und Kondensatoren gemeint, die keinen nennenswerten ohmschen Widerstand besitzen, sondern stattdessen einen Scheinwiderstand.
Ein elektrischer Stromkreis besteht zumindest aus einer Spannungsquelle und einem über Leitungen angeschlossenen Verbraucher, etwa einem Heizdraht. Ganz ohne Verbraucher (also bei einem Kurzschluss) kann ein elektrischer Stromkreis nicht lange bestehen, da dies die Spannungsquelle zerstört. Bei grossen Spannungen und Strömen besteht zudem die Gefahr eines Leitungsbrandes. Aus diesem Grund sind Stromkreise immer gegen einen Kurzschluss gesichert.
In der Praxis hat ein Elektrotechniker häufig mit komplexen Schaltungen mit vielen Bauelementen zu tun. So kann ein Stromkreis beispielsweise nicht nur eine, sondern mehrere Spannungsquellen haben. Um Strom- und Spannungswerte auszurechnen, kommst du dann mit dem Ohmschen Gesetz nicht mehr weiter. Stattdessen werden dann andere Gesetze, nämlich die Kirchhoffschen Regeln, angewandt.
Der Strom fliesst immer von dem Pol mit dem Elektronenüberschuss (Minuspol) zu dem Pol mit dem Elektronenmangel (Pluspol). Das ist die physikalische Stromrichtung, die der tatsächlichen Bewegungsrichtung der Elektronen entspricht. Dann gibt es noch die technische Stromrichtung: von Plus nach Minus. Diese Richtung hatte man festgelegt, als man noch nicht wusste, dass die negativ geladenen Elektronen für den Stromfluss verantwortlich sind. Aus praktischen Gründen hat man aber diese (falsche) Festlegung nicht aufgegeben und verwendet sie als "technische Stromrichtung" heute immer noch in Schaltplänen. Wenn nichts anderes angegeben ist, gilt immer die technische Stromrichtung.
Um den Widerstand eines Leiters berechnen zu können, benötigst du folgende Angaben:
Die Formel lautet
Den genauen Wert für ρ kannst du einer Tabelle entnehmen. So ist beispielsweise der spezifische elektrische Widerstand von Kupfer 0.0171 Ω mm²/m. Jetzt kannst du zum Spass mal ausrechnen, wie gross der Widerstand einer 100 Meter langen Kupferleitung mit einem Querschnitt von 1,5 mm² ist:
Das ist sehr wenig und so soll es auch sein. Gerade dann, wenn eine grosse elektrische Leistung übertragen wird, muss der Widerstand der Leitung so gering wie möglich sein, um einen Spannungsabfall zu vermeiden.
Bei Leitern erster Klasse wird die elektrische Energie durch die Bewegung von Elektronen übertragen. Diese können sich in der Gitterstruktur des Materials wie in einem Gas frei bewegen, weshalb Leiter erster Klasse in der Regel sehr gute Leiter sind. Zu dieser Klasse zählen
Auch das Mineral Graphit ist ein Leiter erster Klasse. Graphit wird oft als Elektrode eingesetzt oder als Schleifkontakt in Motoren oder Stromabnehmern. Leiter der ersten Klasse sind meistens fest, es gibt jedoch auch Ausnahmen, wie Quecksilber.
Bei Leitern zweiter Klasse sind die Ladungsträger keine Elektronen, sondern Ionen, also elektrisch geladene Atome oder Moleküle. Man spricht daher auch von Ionenleitern. Ionen können eine positive (Kationen) oder negative (Anionen) Ladung besitzen. Leiter zweiter Klasse können flüssig (beispielsweise eine Salzlösung), aber auch fest oder gasförmig sein. Im Gegensatz zu Leitern erster Klasse findet bei Leitern zweiter Klasse beim Stromfluss eine chemische Reaktion statt, die den Leiter stofflich verändert.
Alles dreht sich um das Internet: Videokonferenzen, Online-Shopping, Streaming und Fernunterricht erfordern eine leistungsstarke Internetverbindung, die hohe Datenraten handhaben kann. In der Kommunikation, sowohl beruflich als auch privat, spielt das schnelle Internet via Glasfasernetz ebenfalls eine wichtige Rolle. Aber sind schon alle Gemeinden mit Glasfasernanschluss versorgt? Welche Geschwindigkeiten kannst du da überhaupt abrufen? Und wie funktioniert die Technologie hinter dem Glasfaserkabel? Wir beantworten die häufigsten Fragen zum Glasfaserausbau Schweiz kurz und leicht verständlich!
Der Photoelektrische Effekt beschreibt die Wechselwirkung zwischen elektromagnetischer Strahlung innerhalb des Lichts und den Elektronen in der Materie. Heinrich Hertz beschrieb diesen Effekt zum ersten Mal im Jahre 1886. Eine Erklärung des Effekts lieferte Albert Einstein im Jahre 1905, womit er einen Grundstein der Quantenmechanik legte. Dafür bekam Einstein auch den Nobelpreis. Der Effekt ist unter anderem wichtig für Solarenergie. Wissenswertes zum Thema erfährst du hier.
Bereits 2016 waren es mehr als 500 Anlagen, die einen positiven Bescheid für die Einspeisevergütung hatten und fast 350 standen auf der Warteliste. Werden alle diese Anlagen gebaut, könnte sechs Prozent des Schweizer Strombedarfs mit Windenergie abgedeckt werden. Doch weil die Mittel zur Förderung knapp sind und das Bewilligungsverfahren lang, stockt der Ausbau. Ende 2019 erzeugten 37 grosse Windkraftanlagen Strom und deckten rund 0,3 Prozent des Strombedarfs ab. Weitere wichtige Fakten zur Windenergie in der Schweiz erhältst du hier.
Wer Leuchten im Niedervoltbereich flexibel installieren will, sollte auf moderne Stromschienensysteme setzen. Sie bestehen aus einer Schiene, die zugleich den Strom führt und als Aufhängung für Lampen dient. Mit unterschiedlichen Verbindungsstücken kannst du das Schienensystem so gestalten, dass es zu den Raumverhältnissen und zur Beleuchtung passt. An der Schiene bringst du Lampen und Strahler nach Wunsch an und veränderst ihre Position auch im Nachhinein noch. Stromschienensysteme sind aber nicht nur praktisch und funktional, sondern bieten auch ein ansprechendes Design. Im Folgenden erfährst du mehr über moderne Stromschienensysteme und wie du sie korrekt an Wand oder Decke montierst.
Bei einem Smart Meter handelt es sich um ein intelligentes Stromzählgerät. In deiner Wohnung oder deinem Haus hast du aktuell vermutlich einen Ferraris-Stromzähler. Diese Geräte sind in der Schweiz weit verbreitet. Sie messen den Stromverbrauch analog und werden meist einmal im Jahr abgelesen. Jedoch ist es inzwischen möglich, den Verbrauch auch digital zu messen. Das geht am besten mit einem Smart Meter, das Signale zu deinem Stromverbrauch empfängt und an das gewünschte Endgerät schickt. So kannst du auf deinem Handy in der entsprechenden App Daten zu deinem persönlichen Verbrauch und zum Stromnetz erhalten und daraus zum Beispiel eine Energiestrategie entwickeln.
Elektrische Stromstärken gehören zu den wichtigsten Grundlagen der Physik. In allen höheren Klassen der verschiedensten Schultypen begleitet die Stromstärke Schüler im Physikunterricht. Ohne ein Verständnis der elektrischen Stromstärke sind die meisten Grundlagen der Elektrizität nicht zu durchschauen. Glücklicherweise ist das Konzept der Stromstärke relativ einfach zu verstehen. Und auch die Berechnung der elektrischen Stromstärke ist ein ziemlich simples Unterfangen. Aufgrund ihrer Beziehung zu vielen anderen elektrischen Grössen, lässt sich die Stromstärke auf Basis einer Vielzahl von Variablen berechnen.