Elektrizitätslehre & Magnetismus

5.6.2. Wechselstrom (AC ≡ alternating current)
Bei einer Rotation einer Drahtschleife in einem konstanten Magnetfeld entsteht an den
Drahtschleifenanschlüssen eine sinusförmige Wechselspannung U(t).
Es gilt: U(t) = U0
⋅ sin( ω ⋅ t) mit U 0 : Maximalausschlag (Amplitude) der Spannung
Wenn wir diese Wechselspannung U(t) an einen Widerstand R anlegen, ändert sich auch
der durch R fliessende Strom - es herrscht ein Wechselstrom:
Es gilt auch hier das „URI“-Gesetz:
U(t) = R⋅ I(t) → U ⋅ sin( ω ⋅ 0
t) = R ⋅ I(t)
U(t)
I(t)
R
U0
→ I(t) = ⋅ sin( ω ⋅ t) = I0
⋅ sin( ω ⋅ t)
R
Der Strom I(t) durch einen ohm'schen Widerstand hat also auch einen zeitlich sinusförmigen
Verlauf. Analog stellt hier I 0 die Maximalstromstärke (Stromamplitude) dar.
5.6.2.1. Leistung bei Wechselstrom
Die momentane Leistung P wird bei Wechselstrom zeitabhängig:
{ }
P(t) = U(t) ⋅ I(t) = U ⋅sin( ω⋅t) ⋅I ⋅sin( ω⋅t) = U ⋅I ⋅ sin( ω⋅t)
0 0 0 0
2
T/4 T/2 3T/4 T 5T/4
Zeit t
Die Leistung P(t) pulsiert also zeitlich. Eine Glühbirne die in einer Steckdose (Frequenz
50 Hz) eingesteckt wird, flackert periodisch mit der Zeit. Wenn unser Auge „schnell“ genug
wäre, so könnten wir es _____ Mal in der Sekunde aufblitzen sehen !
Auf jedem elektrischen Gerät ist die mittlere Leistung P angegeben.
Bsp: Auf einem Mixer steht: 150 W/230 V → P = 150 W bei Anschluss an U = 230 V
Durch Rotation der Leiterschlaufe entsteht ein Induktionsstrom I in derselben. Auf diesen
elektr. Strom I wirkt die Lorentzkraft F L , die die Rotation der Leiterschlaufe abbremsen
möchte. Es muss also ständig mechanische Energie ins System reingesteckt
werden. Ein Generator wandelt mechanische Energie in elektrische Energie um !
Anmerkung: Oftmals wird an Stelle der Leiterschlaufe der Magnet in Rotation versetzt.
Elektrizitätslehre und Magnetismus 23