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