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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.
Stromkabel haben verschiedene Farben, die ihre Funktion bei Elektroinstallationen zu erkennen geben. Die Farben markieren die Funktion einer Ader, wobei die Wahl der Farben europaweit festgelegt ist. Im Niederspannungsnetz sind bei elektrischen Leitungen drei Adern farblich gekennzeichnet. Wenn du eine Lampe, einen Schalter, eine Steckdose oder andere elektrische Vorrichtungen in Haus oder Wohnung montierst, musst du die Adern richtig anschliessen beziehungsweise verbinden. Im Folgenden erfährst du mehr über die Farben der Stromkabel und wie du eine Installation fachgerecht ausführst.
Elektrosmog ist ein Problem, das gerade in Umgebungen mit einer Vielzahl an elektronischen Geräten auftritt. Der Stand-by-Modus der Geräte reicht oft nicht aus, um gegen die Entstehung von Elektrosmog wirksam vorzugehen. Der Netzfreischalter schafft hier Abhilfe, denn er baut die Netzspannung vollständig ab. Wenn du wissen möchtest, wie der Netzabkoppler genau funktioniert und wie du ihn richtig verwendest, findest du hier viele wertvolle Informationen zu diesem spannenden Thema.
Holz, Wasser, Sonne, Wind: Die Energieträger der Zukunft in der Schweiz sind erneuerbar, soweit sind sich die Experten einig. Die Energiepolitik beschäftigen umweltverträgliche Formen der Energiegewinnung ebenso sehr wie die Finanzierung der zukunftsfähigen Konzepte. Das Potenzial der Energiewende ist noch lange nicht ausgeschöpft, doch schon heute profitieren Kunden von Angeboten rund um die umwelt- und menschenfreundlichen Energielieferanten. Die wichtigsten Fragen rund um das Thema „Erneuerbare Energien Schweiz“ haben wir uns einmal näher angesehen.
Im Industriebereich, aber auch im Auto oder im normalen Haushalt sollte die Nutzung elektrischer Geräte sicher und unbedenklich sein. Dafür gibt es Schmelzsicherungen, die eine Überstromschutzeinrichtung sind und rechtzeitig reagieren, wenn die Stromstärke überschritten wird. Dafür müssen sie ein geeignetes Schaltvermögen haben, damit sie bei ihrer Funktion nicht selbst zerstört werden. Schmelzsicherungen werden immer direkt in den Stromkreis eingebaut und verhindern dann eventuelle Schäden bei einer Überbelastung.
Allgemein werden Verteilerdosen auch als Abzweigdosen bezeichnet. Sie dienen der Zusammenführung verschiedener elektrischer Leitungen und Kabel von Steckdosen, Lampen und anderen fest installierten Endgeräten, enthalten eigene Schalterdosen und können sowohl Unterputz als auch Aufputz installiert werden. Im Grunde genommen erfüllen sie den gleichen Zweck wie Verteilerkästen und Klemmenkästen. Die Verteilerdosen im Haus bestehen gewöhnlich aus flammhemmendem Thermoplast und müssen allerlei Sicherheitsvorschriften erfüllen. Aber wie unterscheiden sich die verschiedenen Produkte im Handel? Und was solltest du bei deinen Elektroinstallationen alles beachten? Informationen gibt es in der Fachliteratur für Elektrotechnik – und bei uns!
Wenn du dir ein neues Gerät für deinen Haushalt kaufst, wie etwa eine Waschmaschine oder einen Fernseher, achtest du sicher auf einen möglichst geringen Stromverbrauch. Das Energieetikett gibt dir gut Aufschluss darüber, wie viele Kilowattstunden das jeweilige Gerät verbraucht. Doch nicht nur das: Die Kennzeichnung informiert bereits seit dem Jahr 1996 etwa über die Schleuderkennzahl und den Wasserverbrauch bei Waschmaschinen und auch über den Geräuschpegel. Ende 2019 kam es zu einer Anpassung der Vorschriften in der Schweiz. Seit diesem Datum ist beispielsweise die Etikettenpflicht für Leuchten gestrichen.