Elektrotechnik: Kirchhoffsche Gesetze und Grundlagen der Strommessung

Ankündigungen

• Die zweite Auflage der Bücher ist jetzt im Buchhandel erhältlich, insbesondere bei Maudrich in der Spitalgasse.
• Bücher sind in der Nähe leicht verfügbar.

Kirchhoffsche Gesetze

• Besprochen in der letzten Vorlesung, Fragen und Unklarheiten sind willkommen.
• Kirchhoffsche Gesetze sind essentiell für das Verständnis von Stromkreisen.

Serienschaltung von Widerständen

• Betrachten einer Spannungsquelle (U) und drei Widerständen (R1, R2, R3) in Serie.
• Kirchhoffsche Spannungsregel anwenden: U = I (R1 + R2 + R3).
• Gesamtwiderstand einer Serienschaltung: R = R1 + R2 + R3.
• Unterschied zur Serienschaltung von Kondensatoren.

Parallelschaltung von Widerständen

• Zwei Widerstände (R1, R2) parallel geschaltet an eine Spannungsquelle.
• Spannungsregel und Knotenregel anwenden.
• Ströme teilen sich an Knoten auf: I teilt sich in I1 und I2.
• Kirchhoffsche Gleichungen aufstellen: I=I1+I2, U = I * Rges.
• Gesamtwiderstand bei Parallelschaltung: 1/R = 1/R1 + 1/R2.
• Vergleich mit Parallelschaltung von Kondensatoren.*

Messgeräte für Strom und Spannung

Strommessung

• Strommessgeräte (Amperemeter) in den Stromkreis schalten.
• Amperemeter sollte kleinen Innenwiderstand haben.

Spannungsmessung

• Spannungsmessgeräte (Voltmeter) parallel zur Messstelle anschließen.
• Voltmeter sollte hohen Innenwiderstand haben.

Eigenschaften der Messgeräte

• Voltmeter: hoher Innenwiderstand, leicht realisierbar.
• Amperemeter: kleiner Innenwiderstand, schwieriger zu realisieren.
• Multimeter: Kombigerät für Strom- und Spannungsmessung.
• Vorsicht bei großer Spannung und Strommessung.

Spannungs- und Stromquellen

• Unterschied zwischen realen und idealen Spannungs- und Stromquellen.
• Ersatzschaltbild für reale Spannungsquelle: Ideale Spannungsquelle + Innenwiderstand (RI).
• Verhalten bei Anschluss an Lastwiderstand (RL): Spannungsabfall und Klemmenspannung.
• Leerlaufspannung: U0 bei RL = ∞.
• Belastung der Spannungsquelle: Klemmenspannung sinkt.

Schaltvorgänge bei Kondensatoren

• Aufladung und Entladung eines Kondensators über einen Vorwiderstand (R).
• Exponentielle Funktionen für die Beschreibung von Auf- und Entladung.
• Kirchhoffsche Gleichungen anwenden zur Berechnung.
• Zeitkonstante (τ = RC): beschreibt das Verhalten der Exponentialfunktion.
• Praktische Anwendungen von Kirchhoff-Gesetzen für Kondensatoren und spätere Anwendungen für Spulen.

Wichtige Konzepte und Verständnisfragen

• Kirchhoffsche Gesetze in Serienschaltung und Parallelschaltung anwenden.
• Strom- und Spannungsmessgeräte richtig einsetzen.
• Verhalten von realen Spannungsquellen bei Belastung verstehen.
• Exponentielles Auf- und Entladen von Kondensatoren durch Kirchhoff-Gesetze beschreiben.