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Verstärker sind elektronische Baugruppen, die ein schwaches elektrisches Signal in ein stärkeres elektrisches Signal umwandeln. Die wesentliche physikalische Größe ist dabei die Leistung des Signals, die erhöht werden soll. Dies kann durch Spannungsverstärkung und Stromverstärkung geschehen. Verstärker benötigen Hilfsenergie für ihren Betrieb, da sie nach dem Gesetz von der Erhaltung der Energie die Leistungserhöhung nur durch Zufuhr einer äußeren Energie bewirken können.

* 18. 02. 1745 Como
† 05.03. 1827 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.

Ein Volta-Element ist die Grundform einer Batterie, die von ALESSANDRO VOLTA 1794 erfunden wurde. Es ist eine einfache elektrische Quelle, in der elektrische Energie gespeichert ist und die als Spannungsquelle zur Verfügung steht.
Die elektrische Spannung entsteht dadurch, dass zwei verschiedene Metalle in eine leitende Flüssigkeit gebracht werden. VOLTA selbst verwendete Zink und Kupfer.

Eine Wechselschaltung ist ein Stromkreis mit einer Anordnung von Schaltern und Bauteilen, z. B. Glühlampen, bei der man von jedem der Schalter aus den Stromkreis öffnen oder schließen kann.
Genutzt werden Wechselschalter zum Ein- oder Ausschalten des Lichtes in langen Fluren oder Treppenhäusern von verschiedenen Stellen aus.

Ein Strom, dessen Richtung sich periodisch ändert, wird als Wechselstrom bezeichnet. Dazu muss der Strom nicht unbedingt den zeitlichen Verlauf einer Sinusfunktion besitzen. Allerdings ist der sinusförmige Wechselstrom technisch am weitesten verbreitet, da er bei der Stromgewinnung in Wechselstromgeneratoren entsteht. Mit der Stromstärke ändert sich in einem Wechselstromkreis auch die Spannung periodisch. Die periodischen Verläufe von Stromstärke und Spannung können, müssen aber nicht zusammenfallen. Oft sind Strom- und Spannungsverlauf gegeneinander phasenverschoben.

Wechselstrommotoren wandeln elektrische Energie in mechanische Energie um. Genau wie Gleichstrommotoren bestehen sie im Wesentlichen aus einem drehbar gelagerten Anker (Rotor) und einem Feldmagneten (Stator). Ausschließlich als Wechselstrommotoren gebaute Geräte verfügen aber nicht über einen Kollektor (Polwender). Wie der Name bereits sagt, werden diese Motoren mit Wechselstrom betrieben.

* 04.04.1871 Rio de Janeiro
† 15.02.1944 Berlin
Er war ein deutscher Physiker, der sich mit Problemen der Elektronik und der Strahlungsforschung beschäftigte. Bekannt wurde er vor allem durch eine Steuerungseinrichtung für Elektronenstrahlröhren, den nach ihm benannten Wehneltzylinder.

Als Wehneltzylinder bezeichnet man ein von dem deutschen Physiker ARTHUR WEHNELT (1871-1944) entwickeltes Bauteil, mit dessen Hilfe man die Elektronen in einer Vakuumröhre zu einem feinen Strahl bündeln kann. Dabei nutzt man die auf Ladungsträger wirkenden Kräfte in einem elektrischen Feld.

Alle Ladungsträger, die beschleunigt oder abgebremst werden, senden elektromagnetische Felder aus, die sich im Raum ausbreiten. Dabei ändern sich die Stärken des elektrischen und magnetischen Feldes sowohl räumlich als auch zeitlich periodisch und besitzen daher die Eigenschaften von Wellen. Man bezeichnet sie als elektromagnetische Wellen.

Der elektrische Widerstand eines Bauelementes oder Gerätes gibt an, welche Spannung für einen elektrischen Strom der Stärke 1 A erforderlich ist. Er wird in der Einheit Ohm ($1\Omega$) 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. Der Gesamtwiderstand der Schaltung hängt von der Art der Schaltung und vom elektrischen Widerstand der betreffenden Bauelemente ab.

Der elektrische Widerstand eines Bauteils gibt an, wie stark der elektrische Strom in ihm behindert wird.

Definiert ist der elektrische Widerstand als der Quotient aus elektrischer Spannung und elektrischer Stromstärke:

$\begin{array}{l}R=\frac{U}{I}\\ U\text{ Spannung am Bauteil}\\ I\text{ Stromstärke durch das Bauteil }\end{array}$

Diese Gleichung wird auch als ohmsches Gesetz bezeichnet.

In jeder Spule wird aufgrund der Selbstinduktion eine Spannung induziert, die nach dem lenzschen Gesetz der Ursache ihrer Entstehung - also dem Stromfluss durch die Spule - entgegen wirkt. Dadurch erfolgt eine Verringerung der Stromstärke. Somit besitzt jede Spule neben dem ohmschen Widerstand ihrer Wicklungen einen zusätzlichen Widerstand, der durch ihre Induktivität zustande kommt. Man nennt diesen Widerstand induktiven Widerstand.

Ein Kondensator setzt dem Stromfluss aufgrund seiner begrenzten Kapazität immer einen Widerstand entgegen. Dieser Widerstand wird kapazitiver Widerstand genannt.

Widerstände, deren elektrischer Widerstand im Gleichstromkreis genauso groß ist wie im Wechselstromkreis, nennt man ohmsche Widerstände. Bei ihnen verlaufen im Unterschied zu induktiven und kapazitiven Widerständen Spannung und Stromstärke zeitlich gleich. Bei Stromfluss wird elektrische Energie in thermische Energie umgewandelt.

Im Widerstandsgesetz sind die Zusammenhänge zwischen dem Aufbau eines metallischen Leiters und seinem elektrischen Widerstand erfasst.
Der elektrische Widerstand metallischer Leiter kann mithilfe des Widerstandsgesetzes folgendermaßen berechnet werden:

$\begin{array}{l}R=\rho \cdot \frac{l}{A}\\ \rho \text{ spezifischer elektrischer Widerstand}\\ l\text{ Länge des Leiters}\\ A\text{ Querschnittsfläche des Leiters}\end{array}$

Widerstandsmesser, auch Ohmmeter genannt, sind Messgeräte, mit denen man den elektrischen Widerstand eines elektrischen Bauteils messen kann. Es gibt sie in unterschiedlichen Bauformen. Genutzt werden bei Widerstandsmessern verschiedener Bauart Wirkungen des elektrischen Stromes.

In Widerstandsthermometern nutzt man die Abhängigkeit des ohmschen Widerstandes von der Temperatur. Mit der Veränderung dieses Widerstandes geht eine Erhöhung oder Verringerung der fließenden Stromstärke bzw. der am Bauelement abfallenden Spannung einher. Beide Größen können gemessen werden und dienen nach entsprechender Eichung zur Angabe von entsprechenden Temperaturwerten.

Bewegt sich ein elektrisch leitender Gegenstand in einem Magnetfeld, dann werden in ihm Wirbelströme induziert. Diese Wirbelströme kann man zur Bremsung oder Dämpfung einer Bewegung nutzen. Das Verfahren wird häufig eingesetzt, wenn man eine direkte mechanische Belastung von Bauteilen vermeiden will.

Wenn sich ein elektrisch leitender Gegenstand in einem Magnetfeld bewegt oder von einem zeitlich veränderlichen Magnetfeld umschlossen ist, dann werden in ihm Ströme induziert. Handelt es sich bei dem Leiter um einen langen Draht oder eine Spule, dann ist die Richtung des induzierten Stromes eindeutig vorgegeben. In räumlichen oder flächenhaften Metallstücken unterliegt die Stromrichtung turbulenten Veränderungen. Diese nicht gerichteten Ströme bezeichnet man als Wirbelströme.

Der menschliche Körper leitet den elektrischen Strom. Sehr kleine Ströme sind unschädlich und werden z. B. in der Medizin genutzt. Größere Ströme können aber zu Verletzungen und sogar zum Tod führen. Deshalb muss sich der Mensch grundsätzlich vor den für ihn gefährlichen Wirkungen des elektrischen Stromes schützen.

Elektrische Leitungsvorgänge treten nicht nur in Metallen auf, sondern auch in Flüssigkeiten, Gasen, im Vakuum und in Halbleitern. In der modernen Elektronik werden vor allem Halbleiterbauelemente wie Dioden und Transistoren genutzt. Im Physikunterricht werden dazu ausgewählte physikalische  Grundlagen vermittelt. Das ist auch der Inhalt des Tests zu elektrischen Leitungsvorgängen.

Hier kannst du dich selbst testen. So kannst du dich gezielt auf Prüfungen und Klausuren vorbereiten oder deine Lernerfolge kontrollieren.

Multiple-Choice-Test zum Thema "Physik - Elektrische Leitungsvorgänge".

Viel Spaß beim Beantworten der Fragen!

WISSENSTEST

Zu den grundlegenden Größen der Elektrizitätslehre gehören die Ladung, die Stromstärke, die Spannung und der Widerstand. Bauelemente können in Reihe oder parallel zueinander geschaltet werden. Dafür gelten die entsprechenden Gesetze für Stromstärke, Spannung und Widerstand. Im Test geht es um diese grundlegenden Größen und Zusammenhänge.

Hier kannst du dich selbst testen. So kannst du dich gezielt auf Prüfungen und Klausuren vorbereiten oder deine Lernerfolge kontrollieren.

Multiple-Choice-Test zum Thema "Physik - Elektrische Stromkreise".

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