Physikalische Größen

Eine physikalische Größe besteht immer aus einer Maßzahl und einer Einheit und wird mit einem Formelzeichen abgekürzt:
FormelzeichenMaßzahlEinheit
l300Meter

Man schreibt [l]=300m. Die eckigen Klammern stehen für „Einheit von...”.

Formel-Tipp-Wort:
Bei Formeln werden im Elektronik-Lexikon oft solche Wörter wie „QIt” oder „URI” dabei stehen. Die kann man sich leichter merken als die Formeln. Dann trägt man die einzelnen Buchstaben imaginär in ein Dreieck ein, wie hier mit dem Formel-Tipp-Wort „URI”:
U
R·I
Bei dem Dreieck den Wert, der benötigt wird, abdecken und die anderen beiden Zahlen ausrechnen.

Jetzt aber zu den physikalischen Größen und Formeln:

  1. Die elektrische Ladung Q

  2. Die elektrische Stromstärke I

  3. Die elektrische Spannung U

  4. Die elektrische Widerstand R

  5. Die elektrische Leistung P

  6. Die elektrische Arbeit W

  7. Die elektrische Kapazität C

  8. Die elektrische Frequenz f

  9. Die Periodendauer T

  10. Die Induktivität L

  11. Die Stromdichte J

(jeweils auf die Überschrift klicken, um den kompletten Inhalt anzuzeigen)

Die elektrische Ladung Q

Einheit: 1C (Coulomb)

1C ist eine sehr große Einheit:
6 240 000 000 000 000 000 (ca. 6 Trilliarden) Elektronen ergeben zusammen 1C.

Die elektrische Stromstärke I

Einheit: 1A (Ampere)

Stromstärke
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Hier gilt:

Wasserstrom =  Volumen durch Testfläche 

 Messzeit 
Festlegung:
Elektrische Stromstärke =  Ladung über Testlinie 

 Messzeit 
 kurz: I Q 

 t 
(Formel-Tipp-Wort: „QIt”)
 oder auch: I U 

 R 
(Formel-Tipp-Wort: „URI”)

Die Einheit der elektrischen Stromstärke wird zu Ehren von André Marie Ampère in Ampere angegeben (aber ohne Accent):

1A (Ampere) =
 C 

 s 
=
 V 

 Ω 

Das Messgerät, mit dem man die Stromstärke messen kann, nennt man Amperemeter. Man schaltet es in Reihe zum Bauteil, dessen Stromfluss man messen möchte.

Die elektrische Spannung U

Einheit: 1V (Volt)

Definition:
Die Fähigkeit einer Stromquelle, Elektronen in Bewegung zu setzen, nennt man elektrische Spannung U

Der Name der Einheit Volt kommt vom italienischen Physiker Alessandro Volta.

Der elektrische Widerstand R

Einheit: 1Ω (Ohm)

Definition:
Der Widerstand R eines elektrischen Bauteils ist der Quotient aus der anliegenden Spannung und der Stromstärke I, die durch das Bauteil fließt:
R =  U 

 I 
(Formel-Tipp-Wort: „URI”)
Die Einheit des elektrischen Widerstandes R ist nach dem deutschen Physiker Georg Simon Ohm benannt:
1Ω (Ohm) = 1  V 

 A 

Die elektrische Leistung P

Einheit: 1W (Watt)

Definition:
Die Leistung P eines elektrischen Bauteils ist das Produkt der anliegenden Spannung und der Stromstärke I, die durch das Bauteil fließt:

P = U · I

(Formel-Tipp-Wort: „PUI”)

Die Einheit der elektrischen Leistung P:
1W (Watt) = 1V · 1A

Die elektrische Arbeit W

Einheit: 1Ws (Wattsekunde), oft auch in Kilowattstunden angegeben: 1kWh

Wenn man Spannung, Stromstärke und Zeit miteinander multipliziert, ergibt sich die elektrische Energie, die auch als elektrische Arbeit bezeichnet wird

W = P · t

Die Grundeinheit in der Elektrotechnik ist zwar Ws (Wattsekunden), allerdings wird oft die Einheit kWh (Kilowattstunden) verwendet, so ist z.B. die Menge des verbrauchten Haushaltstrom in kWh angegeben

Die elektrische Kapazität C

Einheit: 1F (Farad)

Definition:
Die Kapazität C eines elektrischen Bauteils ist der Quotient aus der Ladung des Bauteils und der anliegenden Spannung U:
C =  Q 

 U 
(Formel-Tipp-Wort: „QUC”)
Die Einheit der elektrischen Kapazität C ist nach dem englischen Physiker Michael Faraday benannt:
1F (Farad) =  1 Coulomb (1C) 

 1 Volt (1V) 

Gebraucht wird diese Größe (aber meistens nur im nano- oder micro-Bereich) vor allem beim Kondensator bzw. Elko. Beim Kondensator sind die Spannung U und der Strom I phasenverschoben, d.h. bei maximaler Spannung U ist nicht maximaler Strom I.

Die elektrische Frequenz f

Einheit: 1Hz (Hertz)

Die Einheit der elektrischen Frequenz f ist nach dem deutschen Physiker Heinrich Hertz benannt:
1Hz (Hertz) =  1 

 t 

Am Besten kann man das mit einem Beispiel verstehen: Dauert eine Periode 0,01 Sekunden (10 ms), so ergibt sich eine Frequenz von:
f =  1 

 0,01 s 
= 100Hz

Periodendauer T

Einheit: 1s (Sekunde)

Die Zeit, die von Beginn bis Ende einer vollständigen Schwingung vergeht. Der Haushaltsstrom mit einer Frequenz von 50Hz hat ein T von 20ms (Millisekunden)

Induktivität L

Einheit: 1H (Henry)

Die Induktivität ist eine elektrische Eigenschaft eines stromdurchflossenen Leiters oder anderen Bauteils, aufgrund einer Änderung des elektrischen Stromes ein Magnetfeld aufzubauen, das ebendieser Stromänderung entgegenwirkt. Sie hängt von folgenden Größen ab: Windungen, Spulenfläche, Länge der Induktivität, einer Naturkonstanten und einer Materialkonstanten. Merke: im Prinzip ist schon ein Stück Draht eine Induktivität.

Stromdichte J

Einheit: -

Die Stromdichte J gibt an, wie hoch der Strom pro Fläche ist:

Stromdichte J =  Stromstärke I 

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