Grundlagen der Elektrotechnik

Die wichtigsten Begriffe, Gesetze und Zusammenhänge auf einen Blick.

Die Basis: Spannung, Strom und Widerstand

Die elektrische Spannung (U)

Die Spannung ist die treibende Kraft im Stromkreis – vergleichbar mit dem Druck in einer Wasserleitung. Sie gibt an, wie stark die Elektronen angetrieben werden.
Einheit: Volt (V)

Ohne Spannung fließt kein Strom!

Der elektrische Strom (I)

Der Strom ist die gerichtete Bewegung von elektrischen Ladungsträgern (meist Elektronen). Im Wasser-Modell entspricht der Strom der Menge an Wasser, die pro Sekunde durch die Leitung fließt.
Einheit: Ampere (A)

Merke: Technische Stromrichtung: Plus → Minus
Physikalische Stromrichtung: Minus → Plus (Elektronenfluss)

Der elektrische Widerstand (R)

Der Widerstand gibt an, wie stark der Stromfluss behindert wird. Im Wasser-Modell wäre dies eine Engstelle in der Leitung.
Einheit: Ohm (Ω)

Die fundamentalen Gesetze

Das Ohm'sche Gesetz

Das wichtigste Gesetz der Elektrotechnik: Es stellt den Zusammenhang zwischen Spannung, Strom und Widerstand her.

\(U = R \cdot I\)

Umstellungen:

\(I = \frac{U}{R} \quad \text{und} \quad R = \frac{U}{I}\)
Tipp: Merke dir das "URI-Dreieck" für schnelles Umstellen!

Die Kirchhoff'schen Gesetze

1. Knotenregel (Stromgesetz)

Die Summe aller Ströme, die in einen Knoten hineinfließen, ist gleich der Summe der Ströme, die herausfließen.
In einem Knoten geht keine Ladung verloren.

\(\sum I_{zu} = \sum I_{ab} \quad \text{oder} \quad \sum_{k=1}^{n} I_k = 0\)

2. Maschenregel (Spannungsgesetz)

In jeder geschlossenen Schleife (Masche) eines Stromkreises ist die Summe aller Spannungen gleich null.
Die Summe der Spannungsquellen ist gleich der Summe der Spannungsabfälle.

\(\sum_{k=1}^{n} U_k = 0\)