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Grundlagen der Elektrotechnik


Wirkungen der Elektrizität

 Glühstiftkerzen

Wärme


Licht


Magnetismus


Kraftwirkung


chemische Wirkung


physiologische Wirkung


Datenverarbeitung Datenübertragung
































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Wärme

Licht






Glühstiftkerzen Die Wärmewirkung der Elektrizität beruht auf der Widerstandseigenschaft der genutzten Heizelemente. Der durch das Heizelement fließende Strom setzt seine Energie vollständig in Wärme um. Die durch die Spannung bewegten Elektronen stoßen gegen die Gitteratome und geben dort ihre Energie ab. Die Gitteratome schwingen um ihre Ruhelage umso heftiger, je mehr Energie sie von den Elektronen übertragen bekommen. Nach außen machen sich die Atomschwingungen als Wärme bemerkbar. Die Heizleistung ist berechenbar nach der Formel

P = U * I

und die umgesetzte Heizenergie lässt sich mit der Formel

E = U * I * t

ermitteln.
Als Heizelemente dienen üblicherweise Metallwiderstandsdrähte, die natürlich die auftretenden Temperaturen und Ströme vertragen können müssen. Dabei zeigen alle Metalle die PTC - Eigenschaft, weshalb ihre Heizleistung umso geringer ist, je heißer sie sind. Diese Eigenschaft ist sogar meist sehr willkommen, da sie eine Art Selbstregelung darstellt: Im kalten Zustand, wenn der Widerstand der PTC noch klein ist, fließt viel Strom mit großer Heizleistung, wodurch sich das Bauteil rasch erwärmt. Ist es dann auf Betriebstemperatur bewirkt der dann wesentlich höhere Widerstand einen entsprechend geringeren Heizstrom.

(Kfz-)Komponenten, die elektrische Energie in Wärme umwandeln:
  1. Glühstiftkerzen

  2. heizbare Scheiben

  3. heizbare Spiegel

  4. Sitzheizung

  5. Igel (Ansaugluftheizung)

  6. Katalysatorvorheizung

  7. Lambdasondenheizung

  8. Dieselwärmer

  9. Zusatzheizelemente für DI Dieselmotoren

  10. Zigarettenanzünder

  11. Glühlampen

  12. IR-Strahler

  13. el beheizter Bimetallschalter z.B. Zusatzluftschieber, Thermozeitschalter

  14. Flammglühkerze

Die Glühlampen stehen in dieser Liste, da bei Ihnen die Wärmewirkung am Glühfaden so weit getrieben wird, dass das Heizelement sogar weißglühend wird und daher nutzbares Licht aussendet. Den größte Teil der elektrischen Energie wandelt die Glühlampe jedoch in Wärme um (Wirkungsgrad )









Wärme

Licht

Magnetismus






LED Ausser den Temperaturstrahlern wie die guten alten Glühlampen gibt es weitere Effekte, um Elektrizität in Licht umzuwandeln. Dabei ist Licht nur ein kleiner Ausschnitt aus dem Spektrum der elektromagnetischen Wellen, so dass an dieser Stelle durchaus auch UV- und Röntgenquellen erwähnt werden können.
Glimmlampen, Leuchtstoffröhren und Xenonbrenner arbeiten nach dem Prinzip der Gasentladung. Dabei wird ein Lichtbogen erzeugt, in dem z.B. Natrium, Xenon oder Quecksilber verdampft und entweder direkt sichtbares Licht aussendet oder kurzwelligere Strahlung emittiert, das durch eine Leuchtschicht in sichtbares Licht umgewandelt wird.
In Leuchtdioden wird durch einen Gleichstrom der Einkristallhalbleiter aus ZnS,CdS, GaAs,GaP oder anderen Verbindungen zum Leuchten angeregt.





einige Lichtquellen, die keine Temperaturstrahler sind:
  1. Glimmlampen

  2. Xenonbrenner

  3. Leuchtstoffröhren

  4. Leuchtdioden

  5. Laser

  6. Monitormattscheibe

  7. Röntgengerät











Licht

Magnetismus

Kraftwirkung





Zylinderspule Ringspule Jeder stromdurchflossene Leiter baut um sich herum ein Magnetfeld auf. Diese Wirkung wird verstärkt durch Aufwickeln des Leiters zu einer Spule. Eine weitere kräftige Verstärkung kann man erzielen durch einen Eisenkern, den man in die Spule hineinschiebt. In vielen Fällen nutzt man dann die Kraftwirkung des Magneten auf diesen Eisenkern, um etwas zu bewegen.







einige Anwendungen in der Kfz-Technik:
  1. Magnetspulen

  2. Einrückmagnet am Starter

  3. Relais

  4. Magnetventile

  5. Zündspule

  6. Trafos

  7. Wicklungen in Motoren

  8. Wicklungen in Generatoren

Magnetismus

Kraftwirkung

chemische Wirkung






Braunsche Röhre In einem elektrischen Feld (z.B. in einem Kondensator) wirken Kräfte auf elektrische Ladungen. Anwendbar ist dies z.B. in der Braunschen Röhre, wo ein Elektronenstrahl durch einen Kondensator vertikal abgelenkt wird.









Kraftwirkung

chemische Wirkung

physiologische Wirkung






Galvanisches Element Schließt man an ein Galvanisches Element anstelle des Spannungsmessers eine Spannungsquelle und leitet so Gleichstrom hinein, so finden an den Elektroden chemische Prozesse statt. Diese führen sowohl zur Zersetzung einiger der beteiligten Stoffe aber auch zur Bildung neuer Moleküle bzw. zur Abscheidung von Stoffen an einer Elektrode.
So fand z.B. Faraday 1831 heraus, dass die an einer Elektrode abgeschiedene Stoffmenge proportional zur elektrischen Ladung (Stromstärke * Zeit) ist. Dieses Verfahren spielt eine wichtige Rolle bei der Aluminiumgewinnung oder bei der Oberflächenverdlung von Bauteilen (verzinken, vergolden, ...).


weitere Anwendungen zur chemische Wirkung der Elektrizität:
  1. Galvanik

  2. Elektrolyse

  3. Batterien

  4. Akkus

  5. Brennstoffzelle

  6. elektrochemische Korrosion

  7. Elektrolytkondensatoren

chemische Wirkung

physiologische Wirkung

Datenverarbeitung, Datenübertragung





Je nach Stromstärke, Weg des Stroms durch den Körper, Einwirkdauer und Frequenz des Stroms treten unterschiedlich heftige Folgen auf:

Nervenlähmungen
Muskellähmungen
Herzkammerflimmern
Verbrennungen
Tod

physiologische Wirkung

Datenverarbeitung, Datenübertragung

Seitenende





Gateway Die zunehmende Bedeutung und der schnell steigende Umfang von Einrichtungen zur Datenverarbeitungsowie Nachrichtenübermittlung- und Datenübermittlung können ein eigenes Kapitel dazu rechtfertigen, obwohl diese Anwendungen keine Wirkungen der Elektrizität im physikalischen Sinne darstellen.


einige Anwendungen in der Kfz-Technik:
  1. Elektronische Steuergeräte

  2. Bordrechner

  3. Navigationsgerät

  4. Radio

  5. Cassette / CD - Geräte

  6. Fahrerinformationssysteme

  7. Telefon

  8. Funk


















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