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gehe zu: Wechselstromphysik 1 Rückblick: Gleichstrom Bevor wir
zur eigentlichen Physik des Wechselstromes kommen, wollen wir
noch einmal zum Gleichstromfall zurückblicken, damit die Unterschiede
deutlicher werden. Ohmscher Widerstand Dies ist der
einfachste Fall. Es gilt das Ohmsche Gesetz, d.h.
es be- steht eine
Proportionalität zwischen Spannung und Stromstärke. Es gilt
nämlich:
Es gelten
folgende Diagramme:
Vorgabe:
U = 10 V
Vorgabe: U = 10 V, R = 5 Ω
Ohmsche Gesetz: U
von 0 bis 25 V, R = 5 Ω Kondensator Das Verhalten des Kondensators im
Gleichstromkreis ist deutlich kom- plexer als beim reinen Ohmschen Widerstand. Beim Anschluss an die Quellenspannung lädt sich der Kondensator
zunächst schnell und dann immer langsamer auf, da die im
Kondensator enthaltenen Ladun- gen ein weiteres Aufladen behindern. Für die
Stromstärke bedeutet dies, dass zunächst eine große Stromstärke
herrscht (viele Ladungen pro Zeiteinheit), während sie mit der Zeit
immer geringer wird und schließlich praktisch den Wert Null erreicht.
Befindet sich im Stromkreis noch eine Glühlampe, würde diese zunächst
aufleuchten, um dann dauerhaft auszugehen. Der Kondensator sperrt
also dann auf Dauer den Stromkreis. Folgendes Diagramm aus dem entsprechenden
Kapitel des digitalen Physikbuches zeigt dies noch
einmal (U = 4 V; R = 10 kΩ; C = 5,36 nF)
Die Ladungsmenge auf dem Kondensator bildet
eine Sättigungskurve. Zunächst fließen viele Ladungen auf, dann
immer weniger bis eine Sättigung erreicht ist. Spule Auch bei der Spule sind die Abläufe nicht so
einfach, da hier Selbst- induktion auftritt, d.h. falls
sich das Magnetfeld innerhalb der Spule ändert, erzeugt die Spule eine Gegenspannung
zur Quellenspannung. Wenn der Stromkreis eingeschaltet wird,
steigt die Stromstärke plötz- lich an, so dass die
Änderung der Magnetfeldstärke sehr schnell erfolgt und somit hohe Selbstinduktionsspannungen
auftreten. Diese wirken der angelegten Quellenspannung entgegen. Die
Stromstärke ist da- durch zunächst gering, steigt dann aber
langsam an. Es ergibt sich ins- gesamt eine Sättigungskurve. Hier würde eine
Glühlampe zunächst wegen der geringen Stromstärke nicht
leuchten, um dann dauerhaft zu leuchten. Es ergeben sich folgende Diagramme:
Die Spule verhindert im Gleichstromkreis
einen sofortigen Anstieg der Stromstärke, um dann aber auf Dauer die
maximale Stromstärke zuzu- lassen. Folgender Videoausschnitt zeigt die Verhältnisse
noch einmal in einem Versuch.
Quelle: Ausschnitt aus Physik mit C
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