… Maximalwerten, etc.
Guten Tag,
ich gehe in die zwölfte Klasse und wir behandeln in Physik gerade Widerstände in Wechselstromkreisen und weitere zum Wechselstromkreis zugehörige Vorgänge. Ich habe dabei ein Problem mit den Begrifflichkeiten, die insbesondere meine Zensuren beeinflussen. Kurz gesagt: Wann benutzt man Effektivwerte in einer Rechnung, wann die normal gegebenen Werte??
Guten Tag,
ich kenne zwar nicht den Hintergrund Deiner Frage aber hier ist die kurz gefasste Antwort:
Ich empfehle, dass Du Dir den sinusförmigen Verlauf der Spannung aufzeichnest. Dann schlägst Du im Physikbuch die Definitionen der Kenngrößen nach, berechnest die Werte und trägst sie in das Diagramm ein. Damit hast ein Bild was sich besser einprägt als die Namen.
Gruß
Gerhard
Hallo,
au weia, wenn ich da man genau deine Wissenslücke treffen kann…
(1) Den Begriff „Effizientwert“ kenne ich nicht.
(2) Effektivwert (Effektivspannung oder -strom) ist der zeitliche Mittelwert des Quadrats der Größe. Man benutzt ihn für die Berechnung der Leistung die ja eine wichtige Wirkung („Effekt“) ist und quadratisch von Strom oder Spannung abhängt (U²/R oder I²*R).
Bei einem sinusförmigen Verlauf ist der Mittelwert über das Quadrat = 1/2, der Effektivwert also die Wurzel daraus (= 0,707…). Die Angabe 230 (früher 220) Volt für unsere Netzspannung ist der Effektivwert, weil man damit Leistungen so einfach berechnen kann, als hätte man einen Gleichstrom; der Spitzenwert wird fast nie erwähnt. Und was meinst du mit dem „normalen Wert“?
Alle Klarheiten beseitigt?
MfG
roterstein
******************************************************
Wann benutzt man Effektivwerte in einer Rechnung, wann die normal gegebenen Werte??
Hallo!
Kurz gesagt: Wann benutzt man
Effektivwerte in einer Rechnung, wann die normal gegebenen
Werte??
Was sind die „normal gegebenen Werte“? Meinst du die Scheitelwerte?
Die Effektivwerte kann mann ja als zeitlich gemittelte Werte von Strom bzw. Spannung interpretieren, während sich mit den Scheitelwerten und der Phase die Momentanwerte berechnen lassen. Es gibt einige Werte, welche mittels der Effektivwerte vergleichsweise einfach berechnet werden können, z.B. die Leistung oder den Widerstand (sofern er reell, also ohnmsch ist). Bei Spulen oder Kondensatoren, also imaginären bzw. komplexen Widerständen, muss hier aber die Phasendifferenz berücksichtigt werden. Will man beispielsweise die Leistung berechnen, so muss man die Momentanwerte von Strom und Spannung multiplizieren und über eine Periode integrieren. Dabei lässt sich zeigen, dass das Ergebnis von den Effektivwerten und der Phasendifferenz zwischen Strom und Spannung abhängt - so dass man die Rechnung deutlich vereinfachen kann.
Alex
Hallo Sinned 102
zunächst verstehe ich deine Frage nicht ganz. Was verstehst du unter normalen Werten ?
Ich versuche trotzdem mal eine Antwort zu geben
In der Wechselstromtechnik wird grundsätzlich der
Effektivwert vorrausgesetzt für Spannung und Strom.
In Sonderfällen wird mit dem Spitzenwert gerechnent.
(Effektivwert * Wurzel 2)
Ein Ohmischer Widerstand verhält sich im Wechselstrom-
kreis genau so wie im Gleichstromkreis. Er bewirkt keine
Phasenverschiebung wie zB. Kondensator oder Spule. Dort
spricht man dann von einem komplexen Widerstand der mit
„Z“ (Impedanz) bezeichnet wird.
Bitte formuliere deine Frage etwas präziser oder nenne
ein Beispiel für dein Problem. Ich werde dann gerne näher darauf eingehen.
Mit freundlichen Grüßen,
MK1024
Hallo Sinned,
die Frage ist ziemlich undeutlich - was heißt „normal gegebene Werte?“ Die Überschrift ist schon reichlich verrutscht: Effizienz hat nichts mit Effektivwert zu tun. Also kann ich schlecht beurteilen, was du weißt und was nicht.
Fangen wir kurz mit der Batterie an: Die hat eine Spannung, im Auto 12V, Reihenschaltung an Solardächern viel mehr, aber dauernd die selbe, also zeitlich konstant. Entnommener Strom fließt in eine Richtung, Gleichstrom. In einem angeschlossenen Widerstand lässt sich der Strom nach dem ohmschen Gesetz berechnen, die umgesetzte Leistung (Wärme) ist Strom mal Spannung, UxI.
Jetzt hat 1866 Werner von Siemens die Dynamomaschine erfunden, drehende Spule in einem Magnetfeld bekommt Spannung „induziert“. aber je nach Stellung im Magnetfeld eine andere! Und wenn man die Spule dreht (Fahrradlichtmaschine), steigt die Spannung von Null auf einen Maximalwert und geht bei der nächsten Viertel- Umdrehung zurück auf Null, dann kommt sie bei der nächsten Halbdrehung an den entgegengesetzten Magnetpol, wobei dasselbe passiert, nur in entgegengesetzter Richtung. Wegen der Drehung ist die sin-Funktion, -Kurve, dafür zuständig. Damit ich nicht so viel schreiben muss, sieh dir den Link http://nibis.ni.schule.de/~ursula/Physik/SekII/Gener… an, auch http://de.wikipedia.org/wiki/Wechselspannung
Ein Messgerät würde bei der wechselnden Richtung dauernd herumhampeln. Funktioniert genauso, wenn man einen Magneten an einer Spule vorbeidreht; so arbeiten die Synchrongeneratoren im Kraftwerk. Da die mit 3000 U/min laufen (in USA 3600), kehrt sich Spannungs- und Stromrichtung jede 1/100 sec um! (50 mal die volle sin Kurve. Genannt 50 Hertz - Hz) Bei der Geschwindigkeit kann ein Messgerätezeiger nicht folgen, er bleibt zitternd auf Null, zeigt nichts an. Man muss Tricks anwenden, z.B. die negative Hälfte unterdrücken (Gleichrichter). Dann stellt er sich auf einen Mittelwert ein. Auf welchen? Wenn man die Fläche der sin-Halbwelle als gleich großes Rechteck zeichnet, kommt die Höhe 0,64 heraus (rechnerisch Spitze mal 2/pi). Das ist der so genannte Gleichrichtwert. Wenn man Akku-Ladezeiten berechnen will, lässt sich damit die Menge der Elektronen (an chemischen Atomgruppen Ionen) berechnen. Aber für Widerstände nicht zu brauchen. Da muss Spannung mal Strom multipliziert werden. Und wenn man Spannungs- und Stromkurve gleich hoch zeichnet („Amplitude“), gibt das eine sin-Quadrat-Kurve. sieht anders aus; da minus mal minus = + ist, wird der vorher negative Teil jetzt auch positiv! Das heißt, dem Widerstand ist völlig egal, in welcher Richtung der Strom fließt, es kommt immer dasselbe heraus, auch wenn die Richtung 100 mal in der sec wechselt. Das heißt weiter, dass er bei jeder Halbwelle genauso viel Wärme umsetzt. Und da man dabei auch einen konstanten Wert haben will, statt der Schwingerei, muss man jetzt den gleich großen Flächenwert der sin-Quadratkurve nehmen - der ist
1/Wurzel 2 der Amplitude hoch, also 1/1,41 = 0,707,
genannt Effektivwert. Dieser Wert täuscht vor, man hätte solche Gleichspannung, kann damit trotz Wechselspannung das ohmsche Gesetz wie bei Gleichspannung benutzen. Dieser Mittelwert ist aber 1,11 mal größer als der anfangs beschriebene Gleichrichtwert. So werden Messgeräte geeicht. Dann zeigen sie richtig an bei sin-Spannung oder -Strom. (Den hat man aber nicht immer; moderne Elektronik zapft Bruchteile aus dem sin ab, die Verluste auf der Zuleitung abbilden, die ziehen sich vom sin ab, dann bekommt die Anzeige eine Toleranz. - 6-Phasen-Schweißgeräte in der Meyer-Werft Papenburg, wo sie dicke Eisenplatten für Schiffe schweißen, versauen das Netz so, dass nicht 30%, sondern bis 300 % Fehlanzeige entsteht, d.h. ohne Fachwissen kommt man da nicht weiter.)
(Kennst du den Witz „jeder 10. Deutsche hat Probleme mit der Prozentrechnung; das sind ungefähr 13% der Bevölkerung“. Erzähl den mal und guck, wie viele lachen.)
Nebenbemerkung: Unsere Steckdosen haben 230 V +_10% Toleranz; das sind max. 253 V effektiv! Die Spannungsspitzen sind dann mal Wurzel 2 = 358 V. Da 1 Pol geerdet ist, fließt beim Berühren Strom durch einen Menschen, auch bei trockener Haut mehr als 50 mA nach Ohm, was absolut tödlich ist. (wenn man nicht gerade das Glück eines niedrigen sin-Stückes hatte). 50% der tödlichen Elektrounfälle in D betreffen Fachpersonal, die das wissen. Also rühr das Zeug mit dem neuen Physik-Wissen nicht an !
Falls außer ohmschen auch induktive und kapazitive Widerstände behandelt werden, die bei Wechselstrom bei jedem Wechsel Zeit verbrauchen (bei Gleichstrom nur 1x beim Einschalten), entsteht Phasenverschiebung zwischen Spannung und Strom. Rechnerei komplizierter.
Dass der Dolivo Dobrowolski (der offenbar wusste, dass 3 um 120° verschobene sin-Kurven in jedem Moment die Summe Null haben) die geniale Idee bei der AEG hatte, dass 3 so verdrehte Generatoren dann nicht 3 Rückleitungen brauchen, sondern gar keine, Summe=Null (bzw. eine sehr dünne für evtl. Unsymmetrien), hat unsere Fernleitungen sehr verbilligt. Dieser 3-Phasen-Wechselstrom praktisch in jedem Haushalt, „Drehstrom“, weil er in einem primitiven Metallanker in Motoren ein Drehfeld erzeugt. Machte Motoren billig.
Keine Ahnung, ob davon gesprochen wird. Ein guter Lehrer kann in ein paar Stunden nicht einen Umfang anbieten,
für den ein Elektroingenieur jahrelang studiert.