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Die Stromrichtung Die Stromrichtung wird in Schaltbildern mit einem Pfeil angezeigt. Wegen unterschiedlicher wissenschaftlicher Annahmen und Erkenntnisse wurden zwei Stromrichtungen definiert. - die technische Stromrichtung - die physikalische Stromrichtung Da fragt sich nun der Laie weshalb hat man sich den nicht für eine Stromrichtung entschieden - sinnvoller Weise für die physikalische Stromrichtung - also die reale Stromrichtung. Nun, der Grund ist simpel. Tiefschürfende physikalische Untersuchungen konnten her erst zum Erfolg führen, als die Physiker genauere Kenntnis über die Atome gewonnen hatten. Auf dieser Grundlage wurde nachgewiesen, dass beim realen Stromfluss - in einem geschlossenen Stromkreis - die freien Ladungsträger (= Elektronen) vom negativen Pol abgestoßen und vom positiven Pol angezogen werden. Dadurch entsteht ein Elektronenstrom vom negativen Pol zum positiven Pol. Diese Stromrichtung wird deshalb "physikalische Stromrichtung" genannt. Bevor man die Vorgänge in den Atomen und den Zusammenhang der Elektronen kannte, nahm man an, dass in Metallen positive Ladungsträger für den Stromfluss verantwortlich waren. Demnach glaubte man, der Strom fließt vom positiven Pol zum negativen Pol. Die Verwendung eines Messgeräts zur Strommessung lässt auch diesen Schluss zu. Obwohl die damalige Annahme widerlegt war, wurde die ursprüngliche (historische) Stromrichtung aus praktischen Gründen beibehalten. Deshalb wird die Stromrichtung innerhalb einer Schaltung auch heute noch von Plus nach Minus definiert. |
Die Impedanz Die Impedanz - der Begriff kommt aus dem lateinischen und heißt "hemmen", "hindern" - auch Wechselstromwiderstand genannt. Die Impedanz gibt das Verhältnis von elektrischer Spannung an einen Verbraucher (Bauelement, Leitung usw.) zum aufgenommenem Strom an. Dies erscheint jetzt furchtbar kompliziert, ist es aber nicht. Gehen wir mal kurz von der Modellbahn weg und sehen uns einen Lautsprecher an. Ein elektrodynamischer Lautsprecher besitzt, um Töne zu erzeugen, eine Schwingspule oder vereinfacht ausgedrückt eine Spule die mit Draht umwickelt ist und in deren Innern sich ein Magnet befindet. Elektrodynamische Lautsprecher werden mit Wechselstrom betrieben. Deshalb verursacht der induktive Widerstand der eingebauten Schwingspule eine Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung, die frequenzabhängig ist. Aus diesem Grund spricht man hier nicht vom Widerstand, sondern von der Impedanz des Lautsprechers. Werden nun Impulse durch ein Kabel übertragen, hat ein ohmscher Widerstand der Leitung geringen Bezug zur Impedanz des Kabels. Hier kommt es fast immer darauf an, Reflexionen der Impulse am entgegen gesetzten Ende des Kabels zu vermeiden. Der dazu nötige Abschlusswiderstand ist für hinreichend hohe Frequenzen praktisch reell, also ein ohmscher Widerstand. Dieser Wert wird als Leitungswellenwiderstand oder als Wellenimpedanz des Kabels bezeichnet. Für niedrige Frequenzen ist der Leitungswellenwiderstand komplexwertig und stark frequenzabhängig. Dieser Widerstand kann mittels Zeitbereichsreflektometrie ermittelt werden Die Impedanz hat die Einheit Ohm, da es sich ja um einen Widerstand handelt. Für den Widerstand R wird oft die Nenn-Impedanz Z = 4, 8 und 16 Ohm angenommen (z.B. bei Lautsprecher) |
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