Gleichstrom/Wechselstrom - auf Matthias-Draeger.info
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1.5 Wechselspannung und Wechselstrom 1 PHYSIKALISCHE GRUNDLAGENAbbildung 1: Potentiometerschaltung ohne (links) und mit Belastungswiderstand R L (rechts)Als Spannungsverhälnis gilt analog zu (3):UU 0=Für den Fall R = 0 oder R = R 0 ergeben sich U U 01.5 Wechselspannung und WechselstromRR 0 + R·(R 0−R)R L(5)= 0 bzw.UU 0Wechselspannung ist eine periodische Spannung in Form einer Sinuskurve:= 1, genau wie im unbelasteten Fall.U = U 0 · sin(ω · t) (6)U = U 0 · sin(2 · π · f · t) (7)Dabei stellt U 0 die Amplitude, ω die Kreisfrequenz und t die Zeit dar.An einem Bauteil oder einer Baugruppe verursacht die Wechselspannung einen Wechselstrom, der einePhasenverschiebung δ gegenüber der Spannung haben kann:I = I 0 · sin(ω · (t − t ′ )) = I 0 · sin(ω · t − δ) (8)Abbildung 2: Grafische Darstellung einer sinusförmigen Wechselspannung und eines in der Phase umt’ verschobenen WechselstromsIn Wechselstromkreisen kann die Größe der Spannung und Stromstärke wie folgt charakterisiert werden:Amplitude Die Amplituden (U 0 , I 0 ) geben die Maxima von Spannung und Strom an.Effektivwert Das Produkt der Effektivwerte von Spannung (U eff ) und Strom (I eff ) ergibt die mittlerejoulesche Wärmeleistung:P = U eff · I eff = U 0 I√ · √ 0(9)2 22
1.6 Wechselstromwiderstand 2 AUFGABENSpitze-Spitze-Wert Der Spitze-Spitze-Wert (V SS ) ist die Differenz zwischen größtem und kleinstemSpannungswert.1.6 WechselstromwiderstandDer Wechselstromwiederstand Z (auch Scheinwiderstand oder Impedanz) ist das Verhältnis der Amplitudevon Spannung und Strom und ist wie folgt definiert:Z = U (0= U )eff(10)I 0 I eff2 Aufgaben1. (Widerstandsmessung und Widerstandskombination): Bestimmung der Widerstandswerte zweierunbekannter Widerstände für Gleichstrom allein und in Reihen- und Parallelschaltung durchStrom-Spannungs-Messungen.Bestimmung der Widerstandswerte für Wechselstrom durch Strom-Spannungs-Messungen.Messung der Widerstandswerte im Widerstandsmessbereich eines Multimeters.Vergleich der Ergebnisse untereinander und Überprüfung der Gesetze über Widerstandskombinationen.2. (Wechselspannung und Oszilloskop): Beobachtung einer Wechselspannung mit dem Oszilloskopund Bestimmung des Scheitelwertes U 0 , des Spitzenwertes V SS und der Frequenz f der Spannung.Messung des Effektivwerts U eff mit einem Multimeter und Vergleich mit dem Scheitelwert.3. (Potentiometer): Aufnahme der Kennlinie eines Spannungsteilers (Potentiometer) in unbelastetemund belastetem Zustand und Vergleich mit den theoretischen Erwartungen.3
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1.6 <strong>Wechselstrom</strong>widerstand 2 AUFGABENSpitze-Spitze-Wert Der Spitze-Spitze-Wert (V SS ) ist die Differenz zwischen größtem und kleinstemSpannungswert.1.6 <strong>Wechselstrom</strong>widerstandDer <strong>Wechselstrom</strong>wiederstand Z (auch Scheinwiderstand oder Impedanz) ist das Verhältnis der Amplitudevon Spannung und Strom und ist wie folgt definiert:Z = U (0= U )eff(10)I 0 I eff2 Aufgaben1. (Widerstandsmessung und Widerstandskombination): Bestimmung der Widerstandswerte zweierunbekannter Widerstände für <strong>Gleichstrom</strong> allein und in Reihen- und Parallelschaltung durchStrom-Spannungs-Messungen.Bestimmung der Widerstandswerte für <strong>Wechselstrom</strong> durch Strom-Spannungs-Messungen.Messung der Widerstandswerte im Widerstandsmessbereich eines Multimeters.Vergleich der Ergebnisse untereinander und Überprüfung der Gesetze über Widerstandskombinationen.2. (Wechselspannung und Oszilloskop): Beobachtung einer Wechselspannung mit dem Oszilloskopund Bestimmung des Scheitelwertes U 0 , des Spitzenwertes V SS und der Frequenz f der Spannung.Messung des Effektivwerts U eff mit einem Multimeter und Vergleich mit dem Scheitelwert.3. (Potentiometer): Aufnahme der Kennlinie eines Spannungsteilers (Potentiometer) in unbelastetemund belastetem Zustand und Vergleich mit den theoretischen Erwartungen.3
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