Drei Grundlagen der Elektrotechnik
Jede Woche berichten wir Ihnen interessante Fakten über die Messtechnik, unsere Test- und Messsysteme oder stellen Ihnen nützliche OXYGEN-Features vor. Heute möchten wir einen Schritt zurückgehen und einige Grundlagen erklären, auf denen die Messtechnik aufbaut – Grundlagen der Elektrotechnik.
Parameter zu messen, klingt so einfach, nicht wahr? Ist es tatsächlich auch. Es wird aber noch einfacher, wenn man die physikalischen Gesetze dahinter kennt.
Drei physikalische Größen, die Ihnen in der Test- und Messtechnik immer wieder begegnen werden, sind Spannung, Widerstand und Strom. Das sogenannte Ohm’sche Gesetz erklärt, wie diese drei Größen zusammenhängen.
Das Ohm’sche Gesetz
Das Ohm’sche Gesetz wurde vom deutschen Physiker Georg Simon Ohm im Jahr 1826 zu Papier gebracht. Es ist in der Elektrotechnik unverzichtbar. Er hat folgendes definiert: Hat man einen fixen Widerstand und belastet ihn mit zwei unterschiedlichen Spannungen, dann steigt oder sinkt der Strom im Verhältnis zur Spannung.
Verwenden Sie hingegen eine fixe Spannung und verändern den Widerstand, dann wird der Strom bei größerem Widerstand kleiner und bei kleinem Widerstand größer.
Eine einfache Formel beschreibt das Ohm’sche Gesetz:
U = R * I
Spannung [V] = Widerstand [Ω] * Strom [A]
Die Kirchhoff’schen Regeln
Bei allen Berechnungen in elektrischen Schaltungen kommen die Kirchhoff’schen Regeln zum Einsatz. Diese wurden vom deutschen Physiker Robert Kirchhoff erforscht und sind im Bereich der Elektrotechnik ebenso wichtig.
Erste Kirchhoff’sche Regel
Die erste Kirchhoff’sche Regel wird auch Knotenregel genannt. Bei der Parallelschaltung von Widerständen entstehen Verzweigungspunkte, die man als Knotenpunkte des elektrischen Stromes bezeichnet. In jedem dieser Knotenpunkte ergibt die Summe aller zufließenden Ströme die Summe aller abfließenden Ströme.
Mathematisch lässt sich dieses Gesetz wie folgt darstellen:
Zweite Kirchhoff’sche Regel
Die zweite Kirchhoff’sche Regel nennt man auch Maschenregel. In einem geschlossenen Stromkreis – einer sogenannten Masche – stellt sich eine bestimmte Spannungsverteilung ein. Die Summe aller Teilspannungen ergibt den Wert der Gesamtspannung. Die Summe der Quellspannung ist also gleich der Summe aller Spannungsabfälle.
Die folgende Grafik erklärt, wie die zweite Kirchhoff’sche Regel funktioniert:
Mehr Grundwissen
Abschließend möchten wir noch hinzufügen, dass Spannung die treibende Kraft ist, damit Strom überhaupt in einem Stromkreis fließen kann. Eine wichtige Elektrotechnik-Regel, die man sich merken sollte!
Mit unseren Test- und Messsystemen ist es sehr einfach, jede einzelne der beschriebenen physikalischen Größen zu bestimmen – auch in sehr komplexen Arbeitsumgebungen. Bei Ihrer nächsten Messaufgabe werden Sie sich nun vielleicht an die Grundlagen der Elektrotechnik erinnern, die Sie wahrscheinlich zuletzt in der Schule oder Universität gehört haben.
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