Grundbegriffe, Einheiten, Formeln, Multiplikatoren

Kurze Erläuterungen zu den Grundbegriffen der Elektrik, den grundlegenden Formeln zur Berechnung und Dimensionierung von Bauteilen und eine Umrechnungstabelle für Multiplikatoren.

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Grundbegriffe, Einheiten

Spannung

Ist sozusagen die Voraussetzung und treibende Kraft, um Strom fliesen zu lassen. Spannung liegt in einer bestimmten Höhe an und benötigen keinen geschlossenen Stromkreis. Auf der Verbraucherseite fällt die Spannung ab. Die Einheit ist Volt [V], der Formelbuchstabe ist ein U.

Strom

Strom fliest in einer bestimmten Stärke - besser gesagt, Elektronen bewegen sich in einem Leiter fort. Dazu bedarf es eines geschlossenen Stromkreises. Die Stärke hängt von der Höhe der anliegenden Spannung und dem Widerstand ab. Die Einheit ist Ampere [A], der Formelbuchstabe ist ein I.

Leistung

Ist die Kraft, die der Strom in Verbindung mit der angelegten Spannung erzeugt. Sie ist das Produkt aus Strom und Spannung. Die Einheit ist Watt [W], der Formelbuchstabe ist ein P.

Arbeit

Ist die Leistung, die über einen gewissen Zeitraum erbracht wird. Die Einheit ist Wattsekunde [Ws]. Mittels Umrechnung bekommt man Wattstunde [Wh] und Kilowattstunde [kWh]. Der Formelbuchstabe ist ein W.

Widerstand

Werkstoffe setzen dem Strom einen gewissen Widerstand entgegen. Dieser Widerstand hat die Einheit Ohm [Ω] (der griechische Großbuchstabe Omega), der Formelbuchstabe ist ein R.

Blindwiderstand

Induktivitäten (Spulen) und Kapazitäten (Kondensatoren) verhalten sich bei Gleich- und Wechselspannung unterschiedlich. Während bei Gleichspannung eine Spule nahezu keinen Widerstand hat, hat ein Kondensator einen unendlich hohen Widerstand. Bei Wechselspannung ändern sie ihren Widerstand in Abhängigkeit der Frequenz: Der Widerstand der Spule wird mit steigender Frequenz höher, der des Kondensators kleiner. Diese Widerstände werden Blindwiderstand genannt, die Einheit ist Ohm [Ω], der Formelbuchstabe ist ein X, mit den Indizes L (induktiv) und C (kapazitiv).

Formeln

Ohmsches Gesetz:

I = U / R oder in Einheiten [A] = [V] / [Ω]
Daraus leiten sich folgende Formeln ab:
U= I * R und R = U / I

Leistung:

P = U * I oder in Einheiten [W] = [V] * [I]

Arbeit:

W = P * t oder in Einheiten [Ws] = [W] * [s]

Potenzen, Multiplikatoren

Bei Größen über 1000 Einheiten und kleiner 0 Einheiten wird sie mit einem Multiplikator bei der Einheit umgerechnet, um übersichtliche Größen zu erhalten.

Buchstabe

Name

Umrechnungsfaktor

in Potenzen

in Zahlen

T Tera Billion 1012 1.000.000.000.000
G Giga Milliarde 109 1.000.000.000
M Mega Million 106 1.000.000
k Kilo Tausend 103 1.000
m Milli Tausendstel 10-3 0,001
µ Mikro Millionstel 10-6 0,000.001
n Nano Milliardstel 10-9 0,000.000.001
p Piko Billionstel 10-12 0,000.000.000.001
f Femto Billiardstel 10-15 0,000.000.000.000.001

Beispiele:

1 kW = 1000 W
1 mA = 0,001 A


Das sagen User zu diesem Thema (die letzten 5 Beiträge, 8 Beiträge insgesamt):


Von: Norbert Mannert
Am: 19.04.2022 18:25

Hallo und guten Tag.Ich bin wieder auf N umgestiegen und wollte mal fragen,wieviel Leistung der Trafo braucht ,um eine Arnold 0851 Drehscheibe zu drehen?? (Analog bahner) habe einen alten Mini Trix Trafo,der hat so seine Schwierigkeiten.

Am: 14.08.2020 13:11

Vielleicht sollte man den Artikel auch nochmal um Dinge wie Knoten- und Maschenregel ergänzen und auch um das Thema Effektivwert.
Über diese Grundlagen minimal hinaus gehen dann Betrachtungen zu Zusammenhängen zwischen Änderungen der Leistung bei Regelung per PWM bzw. Spannungsänderung. Hier verstehen viele Forenmitglieder grundlegende Zusammenhänge nicht und verbreiten dann auch noch regelmäßig falsche Informationen.
Diese Zusammenhänge kommen jedes Mal zum Tragen, wenn z. B. die Beleuchtung durch den Umstieg von analog (12V) auf Digital (oft genug 18V) angepasst werden muss, was im konkreten Beispiel (Leistung mehr als verdoppelt) z. B. durch eine eine Dimmung um 50% erreicht werden kann.
Viele Grüße,
Torsten

Von: spitzpassauf
Am: 30.05.2019 21:25

P = U * I oder in Einheiten [W] = [V] * [I] ist leider falsch. Richtig wäre:
P = U * I oder in Einheiten [W] = [V] * [A]

Von: Michi
Am: 25.01.2011 14:26

Also dieser Atrikel ist sehr nützlich für Schüler meiner Art.
Viel gibt es nicht auszusetzen.
Alles was wir in unserer Schule brauchen ist hier aufgelistet.
lg michi

Am: 18.01.2009 21:57

Man kann nicht sagen, dass eine Induktivität sich beim Anlegen von Gleichstrom nur der ohmsche Widerstand bemerkbar macht. Das ist ein dynamischer Vorgang, den jeder angehende Ingenieur zu berechnen lernt. Durch die Spule fließt nach Anlegen der Gleichspannung zuerst kein Strom, der dann zunimmt und durch den ohmschen Widerstand der Spule begrenzt wird. Umgekehrt hat ein Kondensator im ersten Augenblick einen Kurzschluss, der erst nach dem Aufladen auf 0 zurückgeht. Man sieht das, wenn man einen genügend grossen Kondensator an ein analoges Widerstandsmessgerät anschließt. Man sieht wie der Zeiger gegen 0 Ohm ausschlägt um dann bei Unendlich stehen zu bleiben.



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