Physik Sexl 6 RG, Schulbuch

Elektrischer Strom kommt aus der Steckdose. So erleben das viele Menschen und denken kaum daran, welchen Weg der Strom bis zur Steckdose und anschließend in den Geräten nimmt. Das „Stromnetz“ vernetzt das Kraftwerk mit den Kunden, aber gleichzeitig sind dadurch alle Teile des Netzes von einander abhängig. Die Aufteilung des Stromnetzes setzt sich bis in die Wohnung fort: Auch hier gibt es mehrere Stromkreise, und jedes an eine Steckdose angeschlossene Gerät bedeutet einen weiteren Stromkreis. 3.1 Die Kirchhoff’schen Regeln Für Strom- und Spannungsverhältnisse innerhalb eines größeren Leitersystems hat G USTAV R OBERT K IRCHHOFF (1842–1887) zwei einfache Regeln formuliert, die für den Aufbau elektrischer Schaltungen wichtig sind. 1. Kirchhoff’sche Regel An jedem Verzweigungspunkt mehrerer Leitungen ist die Summe der zufließenden Ströme gleich der Summe der abfließenden Ströme. Diese Regel folgt aus dem Satz von der Erhaltung elektrischer Ladung : An einer Verzweigung können sich Ladungen weder anhäufen noch verloren gehen. ( 87.2 ) 2. Kirchhoff’sche Regel In einem geschlossenen Stromkreis ist die Summe der elektrischen Spannungen an den Verbrauchern gleich der Spannung an der Spannungsquelle. Die zweite Regel beruht auf dem Energieerhaltungssatz : Die Spannungsquelle er- zeugt zwischen ihren Polen eine Druckdifferenz/Spannung U und lässt die Ladung Q durch den geschlossenen Stromkreis fließen. Dadurch stellt sie den Verbrau- chern die Energie W = Q · U (s. S. 76) zur Verfügung. Im Stromkreis ohne Verzwei- gung fließt der gleiche Strom durch alle Verbraucher. Nach dem Ohm’schen Gesetz stehen daher die Spannungen an den Verbrauchern und die umgesetzten Energien im selben Verhältnis wie die Widerstände. In ähnlicher Weise erhöht jede weitere Spannungsquelle im Stromkreis die gesam- te verfügbare Spannung – richtige Polung vorausgesetzt. 87.3 zeigt, wie sich die Spannungen an den einzelnen Widerständen zur Span- nung U an der Spannungsquelle einstellen. Die Spannung U zwischen den An- schlüssen der Spannungsquelle heißt Klemmenspannung . Elektrische Energieversorgung In diesem Kapitel geht es um − Spannung und Stromstärke in einfachen Stromkreisen, − die Verteilung von elektrischer Energie im Haus, − Sicherheit im Umgang mit Strom. 3 U 1 = 2 V R 1 = 2 Ω U 2 = 4 V U 3 = 2 V I I U = 8 V Spannungs- quelle R 2 = 4 Ω R 3 = 2 Ω Spannungsabfall Spannungsabfall Spannungsabfall + – 87.3 Zur 2. Kirchhoff´schen Regel: U = U 1 + U 2 + U 3 R 2 R 3 I I 3 I 1 I 2 R 1 I I 2 I I 1 I 3 Verzweigungspunkt Verzweigungspunkt + – 87.2 Zur 1. Kirchhoff’schen Regel: I = I 1 + I 2 + I 3 Ströme verschwinden nicht, die Summe der in einem Verzweigungspunkt zufließenden Strö- me ist gleich der Summe der abfließenden. 87.1 Im Haushalt, in Büros und in Fabriken müssen viele Geräte gleichzeitig mit Strom versorgt werden. ? Wie macht man das? 87 | ENERGIEVERSORGUNG Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv