Physik compact, Basiswissen 7, Schulbuch

80 Versorgung mit elektrischer Energie 16 3. Kapazitiver Widerstand (capacitive reactance) Beobachtung: • Der Strom eilt bei kapazitiven Wechselstromwider- ständen der Spannung um eine Viertelperiode vo- raus. Die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung beträgt r /2. • Die maximale Stromstärke ist direkt proportional zur maximalen Spannung ( I m ~ U m ). • Die maximale Stromstärke ist direkt proportional zur Kapazität ( I m ~ C ). • Die maximale Stromstärke ist direkt proportional zur Frequenz ( I m ~ ~ ). Die beiden letzten Proportionen lassen sich zusam- menfassen zu I m ~ ~ · C . Analog zumOhm´schenWiderstand R bezeichnet man den Ausdruck C 1 ~ als kapazitivenWiderstand X C : X C 1 C $ ~ = A1 Bestimme die Einheit des induktiven und des ka- pazitiven Widerstands! A2 Fasse die Auswirkungen von R , X L und X C auf die Stromstärke unter Berücksichtigung der Kreisfrequenz in eigenen Worten zusammen! A3 Wie könnte man formal den Zusammenhang zwischen Stromstärke einerseits sowie maximaler Spannung und Frequenz andererseits bei Ohm´schen, induktiven und kapazitiven Widerständen schreiben? Entwickle die zugehörige Formel! Bemerkung: Treten Ohm´scher Widerstand, kapazi- tiver Widerstand und induktiver Widerstand gemein­ sam auf, so spricht man vom Wechselstromwider- stand oder Impedanz. Abb. 80.2 zeigt das Verhalten von Ohmschem Wider- stand ( R =10 X ), Kondensator ( C =470 n F) und Spule (1000 Windungen, Eisenkern). Alle drei Bauteile sind mit einer 4V/40mA-Glühlampe in Serie geschaltet. An allen drei Bauteilen liegt eine rechteckförmige Wech- selspannung mit der gleichen Frequenz an. Die Abbildungen zeigen das Verhalten der Schaltung bei zunehmender Frequenz der Rechteckspannung. Begründe die Helligkeit der Glühlampen! Spannung u Stromstärke i u i · t  Abb. 80.1 Abb. 80.2 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv