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Grundlagen Elektrotechnik

Geschrieben von: Dennis Rudolph
Donnerstag, 28. Dezember 2017 um 20:28 Uhr

Mit den Grundlagen der Elektrotechnik befassen wir uns in diesem Artikel. Dabei werden die absoluten Grundlagen erklärt, weiterführende Inhalte werden - sobald verfügbar - im Anschluss verlinkt. Folgende Inhalte werden hier sofort angeboten:

  • Erklärungen zu Grundbegriffen der Elektrotechnik: Strom, Spannung und Widerstand. Auch das Ohmsche Gesetz sehen wir uns einmal an.
  • Beispiele mit Zahlen zum besseren Verständnis.
  • Ihr bekommt Aufgaben und Übungen um die Grundlagen der Elektrotechnik zu üben.
  • Videos sollten ebenfalls das Verständnis verbessern.
  • Ein Frage- und Antwortbereich am Artikelende zeigt typische Fragen rund um die Grundlagen der Elektrotechnik.

Was sind denn nun die Grundlagen der Elektrotechnik? Manche verstehen darunter die ersten zwei Semester im Elektrotechnik-Studium. Diese Inhalte würden den Artikel hier jedoch komplett sprengen. Daher sehen wir uns hier praktisch die Grundlagen der Grundlagen an. Wir schnuppern einmal in Begriffe wir Strom, Spannung und Widerstand rein und das Ohmsche Gesetz dazu. Wer sich für Ladungen und Felder interessiert, der schaut bitte in den Artikel Elektrizität Grundlagen. Und am Ende des Artikels werden dann weitere Inhalte verlinkt, sobald diese verfügbar sind.

Erklärung Grundlagen Elektrotechnik

Befasst man sich mit den Grundlagen der Elektrotechnik, dann stößt man ganz schnell auf die Begriffe Strom, Spannung und Widerstand. Und genau mit diesen fangen wir hier auch an.

Grundbegriffe der Elektrotechnik:

  • Strom: In der alltäglichen Bedeutung ist mit Strom der Transport von elektrischen Ladungsträgern gemeint, also beispielsweise von Elektronen in Leitern oder Halbleitern oder von Ionen in Elektrolyten. Die Stromstärke wird in Ampere (A) angegeben, zum Beispiel 3 A.
  • Spannung: Die Spannung ist eine physikalische Größe, die angibt, wie viel Energie nötig ist, um eine elektrische Ladung zu bewegen. Spannung ist eine Voraussetzung dafür, dass Strom fließen kann. Die Stärke der Spannung wird in Volt (V) angegeben, zum Beispiel 5 V.
  • Widerstand: Der elektrische Widerstand ist in der Elektrotechnik ein Maß dafür, welche Spannung erforderlich ist, um eine bestimmte elektrische Stromstärke durch einen Leiter fließen zu lassen. Wie groß der Widerstand ist, wird in Ohm (Ω) angegeben, zum Beispiel 4 Ω.

Sehen wir uns dies einmal an einem Beispiel an. Die nächste Grafik zeigt einen elektrischen Stromkreis. Dieser weist eine Quelle für die Spannung auf (in rot eingezeichnet). Der Strom fließt durch den Leiter (schwarz eingezeichnet). In blau seht ihr noch den Widerstand.

Grundlagen Elektrotechnik: Elektrischer Stromkreis

Hinweis:

Es gibt zwei Bedeutungen für den elektrischen Widerstand. Zum Einen handelt es sich dabei um ein Bauteil, so wie dies in der vorherigen Grafik eingezeichnet wurde. Zum Anderen hat auch ein Leiter einen eigenen Widerstand. Dies ist eine physikalische Eigenschaft des Materials.

Ohmsches Gesetz:

In jedem Leiter wird die Bewegung der Ladungsträger durch seinen Widerstand behindert. Wie viel Strom fließt, hängt zu dem von der Spannung ab. In den Grundlagen der Elektrotechnik wird eigentlich immer ein grundlegendes Gesetz behandelt: Das Ohmsche Gesetz. Dieses zeigt einen Zusammenhang zwischen Strom, Spannung und Widerstand. Die Formel zum Ohmschen Gesetz lautet:

Grundlagen Elektrotechnik: Ohmsche Gesetz Formel

Dabei gilt:

  • "U" ist die Spannung in Volt, zum Beispiel 4 V.
  • "R" ist der Widerstand in Ohm, zum Beispiel 2 Ω.
  • "I" ist der Strom in Ampere, zum Beispiel 2 A.

In Worten könnte man die Gleichung so ausdrücken:

Ohmsches Gesetz in Worten

Wir kennen nun einige wichtige Begriffe aus den Grundlagen der Elektrotechnik. Und das Ohmsche Gesetz.

Beispiele Grundlagen Elektrotechnik

Nun wird es Zeit für einige Beispiele zu den Grundlagen der Elektrotechnik. Für den Einstieg ist es sinnvoll zum Ohmschen Gesetz ein wenig an Inhalten zu behandeln. Daher setzen wir in die Gleichung einmal ein paar Angaben ein.

Beispiel 1:

Wir haben eine Schaltung mit einem Widerstand von 2 Ohm. In dieser fließt ein Strom von 5 Ampere. Wie groß ist die Spannung?

Lösung: Wir setzen die Angaben in U = R · I ein und berechnen die Spannung in Volt.

Grundlagen Elektrotechnik: Ohmsches Gesetz Beispiel 1

Beispiel 2:

Wir haben eine Spannung von 200 Millivolt und einen Strom von 4 Ampere. Wie groß ist der Widerstand?

Lösung: Wir müssen alles auf die so genannten SI-Einheiten umwandeln. Daher wandeln wir die 200 mV in 0,2 V um. Die 4 Ampere bleiben. Der Widerstand R ist gesucht. Daher stellen wir die Formel nach R um und setzen ein. Das Ergebnis lautet dann R = 0,05 Ω.

Grundlagen Elektrotechnik: Ohmsches Gesetz Beispiel 2

Dies waren nun zwei Beispiele zur Gleichspannung.

Weiterführende Themen:

Wie geht es nun weiter? Wer sich bis hierhin alles durchgelesen hat und noch weitere Themen sucht, der sollte mal einen Blick auf die folgende Liste werfen. Sobald die Artikel hier verfügbar sind, werde ich sie verlinken:

  • Reihenschaltung / Serienschaltung Widerstände
  • Parallelschaltung von Widerständen
  • Gruppenschaltung von Widerständen
  • Elektrischer Stromkreis / Gleichstromkreis
  • Stromquelle und Spannungsquelle
  • Kondensatoren
  • Spulen
  • Gleichspannung und Wechselspannung
  • Elektrischer Schwingkreis
  • Transistoren

Grundlagen Elektrotechnik Aufgaben / Übungen

Aufgabe 1: Im alltäglichen Leben ist die Bewegung von elektrischen Ladungsträgern der...

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Grundlagen Elektrotechnik Videos

Ohmsches Gesetz

In diesem Video zu den Grundlagen der Elektrotechnik geht es zunächst um Strom, Spannung und Widerstand. Diese führen dann schnell zum Ohmschen Gesetz, der wichtigsten Formel bzw. der wichtigsten Gleichung der Elektrotechnik und Elektronik. Entsprechende Beispiele werden vorgerechnet und ein einfacher Gleichstromkreis erläutert. Widerstände kommen in Schaltungen nicht nur Einzeln vor, sondern können auch als Reihenschaltung, Parallelschaltung und auch Gruppenschaltung vorliegen. Wie man Widerstände in Reihe oder parallel zusammenfasst, wird am Ende des Videos gezeigt.


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Grundlagen Elektrotechnik: Fragen und Antworten

In diesem Abschnitt sehen wir uns typische Fragen mit Antworten zu den Grundlagen der Elektrotechnik an.


F: Ich möchte Elektrotechnik lernen. Wie stelle ich dies an?

A: Fangt mit dem Ohmschen Gesetz an. Dieses stellt die absolute Grundlage der Elektrotechnik dar. Ihr sollte es auch bei Reihenschaltung, Parallelschaltung und Gruppenschaltung einsetzen können. Seht euch im Anschluss den elektrischen Stromkreis an inklusive Spannungsquelle und Stromquelle. Danach werft einen Blick auf weitere Bauteile der Etechnik wie Kondensator und Spule und schaut euch den elektrischen Schwingkreis an.


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