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Unter Wechselstromwiderständen versteht man ohmsche, induktive und kapazitive Widerstände. Für die Parallelschaltung solcher Widerstände gelten im Wechselstromkreis andere Gesetze als für Widerstände im Gleichstromkreis. Der Gesamtwiderstand Z, der auch als Scheinwiderstand bezeichnet wird, kann bei Parallelschaltung von Wechselstromwiderständen berechnet werden mit der Gleichung:

$\frac{1}{Z}=\sqrt{\frac{1}{R^2}+{\left(\frac{1}{X_{\text{C}}}-\frac{1}{X_{\text{L}}}\right)}^2}\text{oder}\frac{1}{Z}=\sqrt{\frac{1}{R^2}+{\left(\omega \cdot C-\frac{1}{\omega \cdot L}\right)}^2}$

Elektrische Felder, magnetische Felder und Gravitationsfelder sind dadurch gekennzeichnet, dass auf Körper mit bestimmten Eigenschaften, die sich in ihnen befinden, Kräfte ausgeübt werden. Alle drei Arten von Feldern lassen sich mithilfe des Modells Feldlinienbild beschreiben. Für jedes der Felder gibt es feldbeschreibende Größen, die teilweise in analoger Weise definiert sind. Darüber hinaus gibt es zwischen diesen drei Arten von Feldern weitere Gemeinsamkeiten, aber auch deutliche Unterschiede.

Besondere Bedeutung hat die Anwendung physikalischer Erkenntnisse in der Medizin bei bildgebenden Diagnoseverfahren. Dazu gehören:

• Röntgenfotografie,
• Computertomografie,
• Szintigrafie,
• Ultraschallaufnahme,
• Magnetresonanz-Tomografie.

Diese Verfahren sind in dem Artikel ausführlich dargestellt.

Quarzkristalle bestehen aus sechseckigen Waben, deren Eckpunkt abwechselnd positive und negative Ladungen tragen. Wird ein solcher Kristall mechanisch belastet, so kommt es zu einer Verschiebung der äußeren Ladungen und damit zu einer unterschiedlichen Aufladung der beiden äußeren Flächen. Dieser von den Gebrüdern CURIE entdeckte Effekt wird als piezoelektrischer Effekt bezeichnet. Genutzt werden kann er z.B. zum Bau von Drucksensoren oder Kraftsensoren.
Bringt man umgekehrt einen Quarzkristall zwischen die Platten eines geladenen Kondensators, so kommt es infolge der coulombschen Kräfte zu einer Deformierung des Kristalls. Dieser reziproke piezoelektrische Effekt kann z.B. zur Schwingungserzeugung genutzt werden. Man spricht dann von einem Schwingquarz.

Unter Wechselstromwiderständen versteht man ohmsche, induktive und kapazitive Widerstände. Für die Reihenschaltung solcher Widerstände gelten im Wechselstromkreis andere Gesetze als für Widerstände im Gleichstromkreis. Der Gesamtwiderstand Z, der auch als Scheinwiderstand bezeichnet wird, kann bei Reihenschaltung von Wechselstromwiderständen berechnet werden mit der Gleichung:

$Z=\sqrt{R^2+{\left(X_L-X_C\right)}^2}\text{oder}Z=\sqrt{R^2+{\left(\omega \cdot L-\frac{1}{\omega \cdot C}\right)}^2}$

Für die Spannungsverteilung gilt, dass die Summe der Teilspannungen größer ist als die Spannung der anliegenden Spannungsquelle.

Als Schwingkreis bezeichnet man im einfachsten Fall eine Anordnung eines Kondensators und einer Spule in einem geschlossenen Stromkreis. Durch Anlegen einer äußeren Wechselspannung kann ein Schwingkreis zu elektromagnetischen Eigenschwingungen angeregt werden. Bei diesen Schwingungen wandeln sich beständig elektrische Feldenergie im Kondensator und magnetische Feldenergie an der Spule ineinander um.

Als Schwingung bezeichnet man eine zeitlich periodische Änderung einer oder mehrerer physikalischer Größen um einen bestimmten Mittelwert. Handelt es sich bei den physikalischen Größen, die sich periodisch ändern, um die Feldstärke eines elektrischen und eines magnetischen Feldes, dann spricht man von einer elektromagnetischen Schwingung. Da ein zeitlich veränderliches elektrisches Feld immer ein zeitlich veränderliches magnetisches Feld hervorruft, gibt es keine Schwingungen, bei denen sich ausschließlich ein elektrisches oder ausschließlich ein magnetisches Feld periodisch ändern würde.

Eine stromdurchflossene Spule wird von einem Magnetfeld durchsetzt und ist auch von diesem Feld umgeben. Bei konstanter Stromstärke ist dieses Feld zeitlich konstant. Verändert sich die Stromstärke, so verändert sich auch die Stärke des Magnetfeldes, das von der Spule umschlossen wird. Damit wird nach dem Induktionsgesetz in der felderzeugenden Spule selbst eine Spannung induziert. Diese Erscheinung wird als Selbstinduktion, die entstehende Spannung als Selbstinduktionsspannung bezeichnet. Der Bau der Spule, der für den Betrag der Induktionsspannung eine erhebliche Rolle spielt, wird durch die Größe Induktivität charakterisiert.

Sensoren sind Bauelemente oder Schaltungen, die die Aufgabe haben, ein nichtelektrisches Eingangssignal in ein elektrisches Ausgangssignal umzuwandeln. Die Umwandlung von nichtelektrischen Größen (z.B. Temperatur, Beleuchtungsstärke, Kraft, magnetische Feldstärke) in Spannungen bzw. Stromstärke wird genutzt, um physikalische Größen zu messen, Anlagen zu steuern oder Räume und Anlagen zu überwachen. Je nachdem, welche nichtelektrischen physikalischen Größen die Sensoren beeinflussen, unterscheidet man z.B. zwischen Temperatursensoren, optischen Sensoren, Kraftsensoren oder Magnetfeldsensoren.

* 13.12.1816 in Lenthe bei Hannover
† 06.12.1892 in Charlottenburg bei Berlin

Er war deutscher Physiker, Techniker und Unternehmer. Seine bedeutendste wissenschaftliche Leistung war die Entdeckung des dynamoelektrischen Prinzips und damit einer der Grundlagen für den Bau und die Wirkungsweise aller modernen Generatoren. Wesentlich beteiligt war er am Bau großer Telegrafenlinien in Deutschland und in anderen Ländern. Unter der Leitung von Siemens entstand die erste Elektrolokomotive, der erste elektrische Aufzug und die erste elektrische Straßenbahn. Die von ihm mitbegründete Firma Siemens & Halske war Ende des 19. Jahrhunderts eines der führenden Unternehmen der Elektroindustrie in der Welt.

Die elektrische Spannung gibt an, wie stark der Antrieb des elektrischen Stromes ist.

Die elektrische Spannung gibt an, wie stark der Antrieb des elektrischen Stromes ist. Sie wird in der Einheit Volt gemessen.
Befinden sich in einem Stromkreis mit einer elektrischen Quelle mehrere Bauelemente (Widerstände, Glühlampen, Spulen, ...), so können diese in Reihe oder parallel zueinander geschaltet sein. Die Spannung, die an den einzelnen Bauelementen anliegt, hängt von der Art der Schaltung und vom elektrischen Widerstand des betreffenden Bauelements ab.

Unter dem Spektrum elektromagnetischer Wellen, auch elektromagnetisches Spektrum genannt, versteht man die Gesamtheit aller elektromagnetischen Wellen. Zu diesem Spektrum elektromagnetischer Wellen gehören u. a. das sichtbare Licht, das infrarote und ultraviolette Licht, die bei Rundfunk und Fernsehen genutzten hertzschen Wellen, die Röntgenstrahlung und die Gammastrahlung, die beispielsweise bei Kernprozessen freigesetzt wird.

Alle Stoffe werden durch magnetische Felder beeinflusst. Umgekehrt gilt auch: Alle Stoffe beeinflussen magnetische Felder. Diese Beeinflussung ist aber sehr unterschiedlich. Während sogenannte diamagnetische Stoffe (z.B. Wasser, Gold, Glas) und paramagnetische Stoffe (z.B. Aluminium, Platin, Luft) kaum zu einer Veränderung magnetischer Felder führen, bewirken ferromagnetische Stoffe (z.B. Eisen, Cobalt, Nickel) eine zum Teil erhebliche Verstärkung und Bündelung eines Magnetfeldes. Darüber hinaus lassen sich ferromagnetische Stoffe selbst magnetisieren. Dabei wird zwischen magnetisch weichen und magnetische harten Stoffen differenziert. Diese Unterscheidung ist vor allem im Hinblick auf Anwendungen von großer Bedeutung.

Die elektrische Stromstärke gibt an, wie viel elektrische Ladung sich in jeder Sekunde durch den Querschnitt eines elektrischen Leiters bewegt.

Die elektrische Stromstärke gibt an, wie viel elektrische Ladung sich in jeder Sekunde durch den Querschnitt eines elektrischen Leiters bewegt. Sie wird in der Einheit Ampere (1 A) gemessen.
Befinden sich in einem Stromkreis mit einer elektrischen Quelle mehrere Bauelemente (Widerstände, Glühlampen, Spulen, ...), so können diese in Reihe oder parallel zueinander geschaltet sein. Die Stromstärke, die durch das einzelne Bauelement fließt, hängt von der Art der Schaltung und vom elektrischen Widerstand des betreffenden Bauelements ab.

Um eine stabile Versorgung von Haushalten und Wirtschaft mit elektrischer Energie zu sichern, sind die Kraftwerke und die Verbraucher in einem großen Stromverbundsystem in Europa miteinander verbunden. Durch dieses Stromverbundnetz können unterschiedliche Spitzenbelastungszeiten in verschiedenen Ländern bei fast gleichbleibendem Betrieb der Kraftwerke ausgeglichen werden.

Zur Untersuchung von Elementarteilchen und ihren Wechselwirkungen untereinander sowie mit Stoffen nutzt man Teilchenbeschleuniger unterschiedlicher Bauart. Ziel ist es, Erkenntnisse über die Struktur der Materie im subatomaren Bereich zu gewinnen. Wichtige Arten von Beschleunigern sind Linearbeschleuniger, Zyklotrone, Synchronzyklotrone und Synchrotrone.
Dabei werden geladene Teilchen (Elektronen, Protonen, Ionen) durch elektrische Felder stark beschleunigt und als „Geschosse“ genutzt. Zusätzlich kann man sie durch magnetische Felder auf kreis- bzw. spiralförmigen Bahnen halten. Die Wechselwirkungen mit anderen Teilchen oder Stoffen werden registriert und ausgewertet. Untersuchungen mit Teilchenbeschleunigern haben in den letzten Jahrzehnten zu einer erheblichen Vertiefung der Erkenntnisse über die Struktur der Materie geführt.

* 18.12.1856 in Cheetham Hill
† 30.08.1940 in Cambridge

Er war ein bedeutender englischer Physiker und leistete wichtige Beiträge zur Entwicklung der Elektrizitätslehre und der Atomphysik. Insbesondere beschäftigte er sich mit der Elektrizitätsleitung durch Gase und erhielt dafür 1906 den Nobelpreis für Physik. Er wies die Existenz von freien Elektronen nach, bestimmte deren spezifische Ladung und entwickelte ein erstes Atommodell.

Transformatoren oder Umformer werden verwendet, um elektrische Energie eines Wechselstromes von einem Primärstromkreis auf einen Sekundärstromkreis zu übertragen. Bei dieser Übertragung kann man die Werte für die Spannungen und die Stromstärken verändern. Das Funktionsprinzip von Transformatoren beruht auf der elektromagnetischen Induktion, wobei die eine Spule als felderzeugende Spule und die andere als Induktionsspule dient.
Für die praktische Anwendung wesentlich ist die Anpassung eines Transformators an die jeweilige Belastung. In der Technik gibt es auch eine Reihe von speziellen Transformatoren, zu denen beispielsweise Netzgeräte oder Zündspulen gehören.

Die Wirkungsweise von Transistoren ermöglicht es nicht nur, sich stetig ändernde Eingangssignale in (verstärkte) stetig veränderte Ausgangssignale zu wandeln.
Er ist auch in der Lage, sich sprunghaft ändernde Eingangssignale zu verarbeiten und liefert dann ebenfalls sich sprunghaft ändernde Ausgangssignale.
Wechseln die Eingangssignale nur zwischen zwei festen Werten, so spricht man von einem Schalterbetrieb. Der Transistor wirkt wie ein elektronischer, kontaktloser Schalter.

Die Wirkungsweise von Transistoren ermöglicht es nicht nur, sich sprunghaft ändernde Eingangssignale zu verarbeiten und in sich stetig ändernde Ausgangssignale zu wandeln, einen Transistor also als elektronischen, kontaktlosen Schalter zu nutzen.
Er ist auch in der sich Lage, schwache und sich stetig ändernde Eingangssignale in (verstärkte) stetig veränderte Ausgangssignale zu wandeln. Der Transistor wirkt dann als Verstärker.
Die Verstärkerwirkung eines Transistors kann in unterschiedlichen Schaltungen realisiert werden. Ausführlich dargestellt ist die weitverbreitete Emitterschaltung.

Transfer Resistor (Übertragungswiderstand, übertragender Widerstand) war die Arbeitsbezeichnung für das in den vierziger Jahren des 20. Jahrhunderts in Angriff genommene Projekt, ein Halbleiterbauelement auf Halbleiterbasis zu entwickeln, das die Funktion einer Verstärkerröhre realisieren kann. Aus dieser Bezeichnung wurde der Name des Bauelements – des Transistors – abgeleitet.
Der Aufbau der verschiedensten Arten von Transistoren ist relativ ähnlich. Das gilt auch für die grundsätzliche Wirkungsweise. Beides ist in dem Beitrag erläutert.

Im Laufe der reichlich 50 Jahre seit seiner Erfindung hat der Transistor als aktives Bauelement im gesamten Bereich der Elektronik seinen Platz gefunden. Daran hat auch die Entwicklung integrierter analoger und digitaler Schaltkreise nichts geändert. Er hat bis auf wenige Spezialanwendungen die Elektronenröhre praktisch völlig verdrängt.
Die nachfolgende Darstellung umfasst:

• die historische Entwicklung von Transistoren,
• die technologische Realisierung von Transistoren
• der Kennzeichnungsschlüssel für Transistoren.

* 18.02.1745 in Como
† 05.03.1827 in Como

Er war ein bedeutender italienischer Physiker, der als Gymnasiallehrer in Como und als Professor in Pavia tätig war. VOLTA erfand einen Vorläufer der Influenzmaschine und ein empfindliches Elektroskop. Am bedeutendsten ist aber seine Entdeckung elektrochemischer Stromquellen. Nach ihm ist die Einheit der Spannung benannt.