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Elektrizitätszähler

Elektrizitätszähler, auch Energiezähler oder Kilowattstundenzähler genannt, dienen zur Messung der elektrischen Energie, die man im Haushalt oder in der Industrie aus dem Stromnetz bezieht. Von den unterschiedlichen Bauarten der Elektrizitätszähler kommen hauptsächlich Induktionszähler zum Einsatz. Ihr Wirkprinzip beruht auf der elektromagnetischen Induktion.

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Elektrizitätszähler, auch Energiezähler oder Kilowattstundenzähler genannt, dienen zur Messung der elektrischen Energie, die man im Haushalt oder in der Industrie aus dem Stromnetz bezieht. Von den unterschiedlichen Bauarten der Elektrizitätszähler kommen hauptsächlich Induktionszähler zum Einsatz. Ihr Wirkprinzip beruht auf der elektromagnetischen Induktion.

Induktionszähler besitzen zwei Elektromagnete. Einer der Magnete wird vom Verbraucherstrom durchflossen, an dem anderen liegt die Verbraucherspannung an. Wird eine elektrische Energie über den Zähler bezogen, dann induziert der Verbraucherstrom unmittelbar in seiner Spule ein Magnetfeld. Die Verbraucherspannung ruft in ihrem Stromkreis einen Stromfluss hervor, durch den ebenfalls ein Magnetfeld induziert wird. Allerdings baut sich dieses Feld später als das Feld der Stromspule auf. Es ist gegenüber dem ersteren Feld phasenverschoben. Beide Magnetfelder wirken demzufolge insgesamt wie ein Drehfeld und versetzen dadurch eine Aluminiumscheibe, in der sie Wirbelströme induzieren, in Rotationsbewegung. Ein mit der Aluminiumscheibe verbundenes Zählwerk registriert die Anzahl der Umdrehungen, die zu Strom und Spannung proportional ist.
Ein Bremsmagnet stoppt die Aluminiumscheibe nach dem Prinzip der Wirbelstrombremse sofort ab, wenn der Verbraucher keine elektrische Energie mehr aus dem Netz bezieht.

  • Zählwerk mit Drehscheibe

    Stefan Thiermayer - Fotolia.com

Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH): "Elektrizitätszähler." In: Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH). URL: http://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/physik/artikel/elektrizitaetszaehler (Abgerufen: 20. May 2025, 15:33 UTC)

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Elektrischer Widerstand

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

Formelzeichen:
Einheit:
R
ein Ohm (1 Ω )

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

R = U I U Spannung am Bauteil I Stromstärke durch das Bauteil

Diese Gleichung wird auch als ohmsches Gesetz bezeichnet.

Generatoren

Generatoren dienen der Umwandlung von mechanischer Energie in elektrische Energie. Dabei wird das Induktionsgesetz genutzt. Fast alle Generatoren arbeiten nach dem Rotationsprinzip: Durch ein rotierendes Magnetfeld werden in fest stehenden Induktionsspulen Spannungen induziert (Innenpolmaschine) oder in rotierenden Induktionsspulen werden durch ein fest stehendes Magnetfeld Spannungen induziert (Außenpolmaschine).
Für die Elektroenergieversorgung nutzt man zumeist sinusförmigen Wechselstrom, dessen Entstehung für den elementaren Fall der gleichförmigen Rotation einer Leiterschleife in einem homogenen Magnetfeld leicht aus dem Induktionsgesetz ableitbar ist.

Grundversuche zur elektromagnetischen Induktion

Die elektromagnetische Induktion ist ein Vorgang, bei dem durch Bewegung eines elektrischen Leiters im Magnetfeld oder durch Änderung des von einem Leiter umschlossenen Magnetfeldes eine elektrische Spannung und ein Stromfluss erzeugt werden. Umfassend wird dieser Vorgang durch das Induktionsgesetz erfasst. Aus historischer Sicht wesentlich sind eine Reihe von Versuchen, die man als Grundversuche zur elektromagnetischen Induktion bezeichnet und mit denen gezeigt werden kann, unter welchen Bedingungen überhaupt eine Induktionsspannung entsteht und durch welche Faktoren der Betrag der Induktionsspannung beeinflusst wird. In dem Beitrag sind die wichtigsten Grundversuche zusammengestellt und erläutert. Sie waren letztlich die empirische Grundlage für die Formulierung des Induktionsgesetzes, das MICHAEL FARADAY 1831 fand.

Entdeckung der elektromagnetischen Induktion

Ausgangspunkt für die Entdeckung der Induktion waren Vorstellungen von der Einheit der Naturkräfte und vermutete Zusammenhänge zwischen Elektrizität und Magnetismus.
1820 bemerkte OERSTED in einem Versuch, dass eine Magnetnadel in der Nähe eines elektrischen Leiters abgelenkt wird, wenn man den Strom einschaltet. Andere Wissenschaftler, wie AMPÈRE und FARADAY, bauten die Versuche von OERSTED nach und entwickelten sie weiter. Dabei fand FARADAY 1831 die elektromagnetische Induktion.
Innerhalb von drei Monaten entwickelte er alle Grundversuche der Induktion und eine Urform eines elektrischen Generators.

Lenzsches Gesetz

HEINRICH FRIEDRICH EMIL LENZ (1804-1865) entdeckte 1833 bei seinen Untersuchungen zum elektrischen Strom und zu der von MICHAEL FARADAY (1791-1867) erforschten elektromagnetischen Induktion, dass die Richtung des Induktionsstromes nicht zufällig ist. Sie steht vielmehr in ursächlichem Zusammenhang mit der jeweiligen Ursache für das Entstehen einer Induktionsspannung. Es gilt:

Der Induktionsstrom ist stets so gerichtet, dass er der Ursache seiner Entstehung entgegenwirkt.

Dieses Gesetz, das nichts anderes ist als der Energieerhaltungssatz für die elektromagnetische Induktion ist, wird nach seinem Entdecker als lenzsches Gesetz oder lenzsche Regel bezeichnet.

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