Wie sieht der Spannungsverlauf bei Wechselstrom aus
Da Generatoren zumeistnach dem Rotationsprinzip arbeiten, entsteht dadurch eine Spannung mit wechselnder Polarität und sinusförmigem Verlauf
Was ist der Scheitelwert (Amplitudenspannung) bei Wechselstrom
Der Scheitelwert entspricht dem maximalen Wert der Wechselspannung
Warum eignet sich Wechselstrom gut für Stromnetze?
Wechselstrom lässt sich beinahe verlustfrei erzeugen und transformieren, wodurch hohe Spannungen mit geringen Strömen in einem kleinen Leitungsquerschnitt übertragen werden können, da die Verlustleistung P = I2*R mit dem Quadrat der Stromstärke zunimmt.
Was versteht man unter dem elektromagnetischen Spektrum
Das elektromagnetische Spektrum ist die Gesamtheit aller Wellenlängen elektromagnetischer Wellen – von sehr langen Radiowellen bis hin zu sehr kurzen Gammastrahlen.
Es umfasst z. B.:
•Radiowellen (Rundfunk, WLAN)
•Mikrowellen (Radar, Mikrowellenherd)
•Infrarotstrahlung (Wärmestrahlung)
•Sichtbares Licht (nur ein kleiner Bereich)
•Ultraviolettstrahlung
•Röntgenstrahlung
•Gammastrahlen
→ Der Bereich unterscheidet sich in Frequenz, Wellenlänge und Energie
Nenne Beispiele für Gleichstromquellen.
Antwort: Batterien, Akkus, Solarzellen
Was bedeutet eine Frequenz von 50 Hz
Der Strom wechselt 50-mal pro Sekunde seine Richtung. Die Periodendauer beträgt 1/50 s = 20 Millisekunden
Periodendauer T = 1/f = 20 ms
Warum ist hochfrequente elektromagnetische Strahlung gefährlich
Hochfrequente Strahlung (z. B. UV, Röntgen, Gamma) besitzt hohe Energie.
•Diese Strahlung kann Atome und Moleküle ionisieren → Ionisierende Strahlung.
•Sie kann chemische Bindungen aufbrechen und somit Zellstrukturen oder DNA schädigen, was zu Mutationen oder Krebs führen kann.
•Deshalb ist ionisierende Strahlung bei medizinischen Anwendungen wie Röntgen genau dosiert und kontrolliert
wie berechnet man den scheitelwert des einer stromquelle mit effekticwert
Nimmt man die klassischen 230 Volt aus der Steckdose, so entspricht dieser Wert dem Effektivwert (Ueff).
Um die maximale Spannung (Uamp), auch Amplitudenspannung oder Scheitelwert genannt, dieser Stromquelle zu berechnen, muss man den Effektivwert mit dem Faktor Wurzel aus zwei (√2) multiplizieren.
Somit erhält man mit 325 Volt die Spannung, die als Amplitudenspannung, also maximal, anliegt.
Was ist die verlustleistung
Verlustleistung ist die elektrische Energie, die in einem Leiter in Wärme umgewandelt wird und nicht zur Nutzleistung beiträgt.
Kurzformel:
PVerlust = I² · R
(I = Stromstärke, R = elektrischer Widerstand)
Je größer der Strom oder der Widerstand, desto höher die Wärmeverluste.
Deshalb nutzt man bei der Stromübertragung hohe Spannungen und kleine Ströme
Was ist der Effektivwert bei Wechselstrom
Die Effektivwerte der Stromstärke Ieff und Spannung Ueff des Wechselstroms entspricht dem Wert eines Gleichstroms mit derselben mittleren Leistung
Beispiel: Aus der Steckdose kommen 230 Veff
Wie werden die maximalwerte der spannung und Stromstärke bezeichnet
Die Maximalwerte der Spannung und Stromstärke werden als Spitzenspannung Usund Spitzenstromstärke Is bezeichnet
wie berechnet man den scheitelwert des einer stromquelle mit effekticwert
Nimmt man die klassischen 230 Volt aus der Steckdose, so entspricht dieser Wert dem Effektivwert (Ueff).
Um die maximale Spannung (Uamp), auch Amplitudenspannung oder Scheitelwert genannt, dieser Stromquelle zu berechnen, muss man den Effektivwert mit dem Faktor Wurzel aus zwei (√2) multiplizieren.
Somit erhält man mit 325 Volt die Spannung, die als Amplitudenspannung, also maximal, anliegt.
Was ist Gleichstrom (DC)?
Gleichstrom ist elektrischer Strom, bei dem sich die Elektronen mit konstanter Geschwindigkeit immer in die gleiche Richtung bewegen – vom Minus- zum Pluspol
->Polarität ändert sich nicht
Unterschied Wechselstrom und Gleichstrom
Warum eignet sich Wechselstrom gut für Stromnetze?
Wechselstrom lässt sich beinahe verlustfrei erzeugen und transformieren, wodurch hohe Spannungen mit geringen Strömen in einem kleinen Leitungsquerschnitt übertragen werden können, da die Verlustleistung P = I2* R mit dem Quadrat der Stromstärke zunimmt.
Wie entstehen elektromagnetische Wellen
Veränderliche elektrische und magnetische Felder breiten sich im Raum als elektromagnetische Wellen aus.
Die Änderung dieser Felder wird durch die Geschwindigkeitsänderung der Ladungen hervorgerufen.
Diese Beschleunigung der Ladungsträger ändert räumlich und zeitlich die Stärke des elektrischen und magnetischen Felds.
Das elektrische Feld (E, blau) und das magnetische Feld (B, rot) stehen senkrecht zueinander und senkrecht zur Ausbreitungsrichtung – sie bilden eine Transversalwelle
Welche Eigenschaften haben elektromagnetische Wellen
Sie benötigen kein Medium zur Ausbreitung.
•Im Vakuum beträgt ihre Ausbreitungsgeschwindigkeit ca. 300 000 km/s (≈ 3 × 10⁸ m/s).
•In Materie bewegen sich elektromagnetische Wellen langsamer und die Ausbreitungsgeschwindigkeit ist von der Leitfähigkeit und Durchlässigkeit der Materie abhängig.
•Die Frequenz der Welle bestimmt die Wechselwirkung mit Materie (z. B. Brechung, Reflexion, Beugung)
Wie hängen Energie, Frequenz und Wellenlänge elektromagnetischer Wellen zusammen
Die Energie E einer elektromagnetischen Welle ist direkt proportional zur Frequenz f
→ E ~f
Die Beziehung lautet:
→ E = h* f , wobei h das Planck’sche Wirkungsquantum ist.
Außerdem gilt:
→ c = λ *f
c = Lichtgeschwindigkeit,
λ = Wellenlänge,
f = Frequenz.
→ Je höher die Frequenz, desto kürzer die Wellenlänge und desto höher die Energie
Nenne Beispiele für Gleichstrom in der Natur.
Antwort: Informationsweiterleitung in Nervenzellen, Blitz
Welche Eigenschaften hat Gleichstrom?
•Richtung und Betrag von Spannung und Stromstärke sind konstant
•Die Polarität bleibt gleich
•Es gibt keinen Richtungswechsel des Stroms
Was ist Wechselstrom (AC)?
Beim Wechselstrom ändert sich die Bewegungsrichtung der Ladungsträger und somit die Polarität regelmäßig (periodisch).
Dabei muss der absolute Stromfluss nach einer Periode null ergeben= ein Elektron befindet sich zu Beginn und am Ende einer Periode an der gleichen Stelle
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