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ivanov666
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Файл:Deutsch für Elektriker. Учебное пособие
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14.2.3 Welche der Aussagen bezüglich der Spannung in einer Reihenschaltung
richtig
falsc
h
Die Spannung ist grundsätzlich an jedem Widerstand gleich groß.
Die Summe der Einzelspannungen ist gleich die Gesamtspa
n-
Besteht die Reihenschaltung aus gleich großen Widerständen, so
Je größer ein Widerstand desto geringer ist die an ihm liegende
Ladung
Atomhülle/Atomkern
sind richtig? Es können eine, mehrere oder alle Antworten richtig sein.
Tabelle 10 - Testfragen
a)
(UR1= UR2 usw.)
b)
nung.
c)
sind auch die einzelnen Spannungen gleich groß.
d)
Spannung.
14.2.4 Ordnen Sie die Bestandteile eines Atoms richtig zu!
Tabelle 12 - Testfragen
a.) Proton
b) Elektron
positiv
Atomhülle
neutral
Atomkern
negativ
positiv
Atomhülle
neutral
Atomkern
negativ
121
14.2.5 Welche der folgenden Aussagen sind richtig und welche sind falsch?
richtig
falsch
a) Unterschiedliche Ladungen ziehen sich an.
Hat e
in Atom mehr Elektronen als Protonen, so ist es positiv
Elektrische Spannung besteht zwischen zwei Punkten mit
Hat ein Atom mehr Protonen als Elektronen, dann ist es p
o-
e) Ist die folgende Gleichung ri
chtig?
I = Q/t.
Tabelle 13 - Testfragen
b)
geladen.
c)
gleicher Ladung.
d)
sitiv geladen.
15 Zusätzliches Lesen
Lesen Sie und übersetzen Sie mit dem Wörterbuch die Geschichten, Entwick-
lung der Elektrotechnik und die Information über die Personen im 17. und 18. Jahr-
hundert!
Alessandro Volta
Die Anfänge der Elektrotechnik sind sicher in der Physik zu suchen, die sich aber
spätestens zur Zeit von George Westinghouse und Werner von Siemens zu einer eigenen
Disziplin entwickelt haben. Im Anfang standen Entdeckungen rund um die Elektrizität. Im
17. Jahrhundert erregten die Elektrizität und ihre Erscheinungen zum ersten Mal das Interesse von Naturwissenschaftlern. Im Jahre 1663 erfand Otto von Guericke die erste Elektrisiermaschine, eine Schwefelkugel mit einer Drehachse, die Elektrizität durch von Hand
bewirkte Reibung erzeugte. Um die Mitte des 18. Jahrhunderts wurde von Ewald Georg
von Kleist und Pieter van Musschenbroek die Leidener Flasche erfunden, die älteste Bauform eines Kondensators.
122
1752 erfand Benjamin Franklin den Blitzableiter und veröffentlichte 1751 bis 1753
die Resultate seiner Experiments and Observations on Electricity. 1792 unternahm Luigi
Galvani sein legendäres Froschschenkel-Experiment, das zur Entwicklung der Galvani’schen Zelle, einer besonderen elektrochemischen Zelle, führte.
19. Jahrhundert
Werner von Siemens
Von den Experimenten Galvanis angeregt, baute Alessandro Volta um 1800 die so genannte Volta’sche Säule, die erste funktionierende Batterie, mit der zum ersten Mal eine
kontinuierliche Stromquelle für die elektrotechnische Forschung zur Verfügung stand.
1820 machte Hans Christian Ørsted Versuche zur Ablenkung einer Magnetnadel durch
elektrischen Strom. André-Marie Ampère führte diese Experimente weiter und wies 1820
nach, dass zwei stromdurchflossene Leiter eine Kraft aufeinander ausüben. Ampère erklärte den Begriff der elektrischen Spannung und des elektrischen Stromes und legte die
Stromrichtung fest.
James Clerk Maxwell
Michael Faraday leistete einen großen Beitrag auf dem Gebiet der elektrischen und
magnetischen Felder, von ihm stammt auch der Begriff der „Feldlinie“. Die Erkenntnisse
Faradays waren die Grundlage für James Clerk Maxwells Arbeiten. Er vervollständigte die
Theorie des Elektromagnetismus zur Elektrodynamik und deren mathematische Formulierung. Die Quintessenz seiner Arbeit, die 1864 veröffentlichten Maxwell-Gleichungen, sind
eine der grundlegenden Theorien in der Elektrotechnik.
Philipp Reis erfand 1860 am Institut Garnier in Friedrichsdorf das Telefon und damit die elektrische Sprachübermittlung. Allerdings wurde seiner Erfindung keine große
Beachtung geschenkt, so dass erst 1876 Alexander Graham Bell in den USA das erste
wirtschaftlich verwendbare Telefon konstruierte und auch erfolgreich vermarktete.
123
Nikola Tesla
Zu den Wegbereitern der „Starkstromtechnik“ gehörte Werner von Siemens, der
1866 mittels des dynamoelektrischen Prinzips den ersten elektrischen Generator entwickelte. Elektrische Energie war das erste Mal in großer, nutzbarer Menge vorhanden. 1879
erfand Thomas Alva Edison die Kohlefadenglühlampe und brachte damit das elektrische
Licht zu den Menschen. In der Folge hielt Elektrizität Einzug in immer größere Bereiche
des Lebens. Zur gleichen Zeit wirkten Nikola Tesla und Michail von DolivoDobrowolsky, die Pioniere des Wechselstroms waren und durch ihre bahnbrechenden Erfindungen die Grundlagen der heutigen Energieversorgungssysteme schufen.
Erasmus Kittler begründete 1883 an der TH Darmstadt (heute TU Darmstadt) den
weltweit ersten Studiengang für Elektrotechnik. Der Studiengang dauerte vier Jahre und
schloss mit einer Prüfung zum Elektrotechnikingenieur ab. 1885 und 1886 folgten das
University College London (GB) und die University of Missouri (USA), die weitere eigenständige Lehrstühle für Elektrotechnik einrichteten. Die so ausgebildeten Ingenieure
waren erforderlich, um eine großflächige Elektrifizierung zu ermöglichen.
Heinrich Hertz
Heinrich Hertz gelang 1884 der experimentelle Nachweis der Maxwell-Gleichungen. Er
wies die Existenz elektromagnetischer Wellen nach, er ist somit der Begründer der Grundlagen der drahtlosen Informationsübertragung und damit auch der Nachrichtentechnik. Im
darauffolgenden Jahr führte Alexander Popow über 250 m die weltweit erste drahtlose
Funkübertragung aus. Basierend auf seinen Arbeiten sind ab 1900 erste Sende- und Empfangsanlagen kommerziell verfügbar.
20. Jahrhundert
Alexander Popow
John Ambrose Fleming erfand 1905 die erste Radioröhre, die Diode. 1906 entwickel-
124
ten Robert von Lieben und Lee De Forest unabhängig voneinander die Verstärkerröhre,
Triode genannt, die der Funktechnik einen wesentlichen Impuls gab.
John Logie Baird baute 1926 mit einfachsten Mitteln den ersten mechanischen Fernseher auf Grundlage der Nipkow-Scheibe. 1928 folgte der erste Farb-Fernseher. Im selben
Jahr gelang ihm die erste transatlantische Fernsehübertragung von London nach New
York. Bereits 1931 war seine Erfindung jedoch veraltet, Manfred von Ardenne führte damals die Kathodenstrahlröhre und damit das elektronische Fernsehen ein.
Konrad Zuse
1941 stellte Konrad Zuse den weltweit ersten funktionsfähigen Computer, den Z3,
fertig. Im Jahr 1946 folgt der ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer)
von John Presper Eckert und John Mauchly. Die erste Phase des Computerzeitalters begann. Die so zur Verfügung stehende Rechenleistung ermöglichte es den Ingenieuren und
der Gesellschaft, völlig neue Technologien zu entwickeln und Leistungen zu vollbringen.
Ein frühes Beispiel ist die Mondlandung im Rahmen des Apollo-Programms der NASA.
Nachbau des ersten Transistors von 1947
Die Erfindung des Transistors 1947 in den Bell Laboratories (USA) durch William
B. Shockley, John Bardeen und Walter Brattain und der gesamten Halbleitertechnologie
erschloss der Elektrotechnik sehr weite Anwendungsgebiete, da nun viele Geräte sehr
kompakt gebaut werden konnten. Ein weiterer wesentlicher Schritt in diese Richtung war
die Entwicklung der Mikrointegration: Der 1958 von Jack Kilby erfundene integrierte
Schaltkreis (IC) machte die heutigen Prozessorchips und damit die Entwicklung moderner
Computer überhaupt erst möglich.
1958 erfanden und bauten G.ge Devol und Joseph Engelberger in den USA den
weltweit ersten Industrieroboter. Ein solcher Roboter wurde 1960 bei General Motors
erstmals in der industriellen Produktion eingesetzt. Industrieroboter sind heute in ver-
125
schiedensten Industrien, wie z. B. der Automobilindustrie, ein wichtiger Baustein der
Automatisierungstechnik.
Gerhard Sessler und James E. West erfanden 1962 das Elektretmikrofon, das heute das
häufigst produzierte Mikrofon weltweit ist. Es ist z. B. Bestandteil von Handys und Kassettenrekordern.
Aufgabengebiete der Elektrotechnik
Die Elektrotechnik ist eine Ingenieurwissenschaft. In der Elektrotechnik wird die
technische Anwendung der Elektrizität erforscht beziehungsweise umgesetzt. So befasst
sich die Elektrotechnik unter anderem mit der Energieerzeugung (Energietechnik), elektromagnetischen Informationsübertragung (Nachrichtentechnik). Die Elektrotechnik entwickelt (elektronische) Bauteile und Schaltungen, welche in der Steuer- Regel- Mess- und
Computertechnik ihre Anwendung finden. Eine besondere Wechselbeziehung der Elektrotechnik besteht zur Informatik; zum einen liefert die Elektrotechnik die für die angewandte
Informatik notwendigen technischen Grundlagen elektronischer Rechenmaschinen, andererseits ermöglichen die Verfahren der Informatik erst komplexe elektrotechnische Systeme.
Die klassische Einteilung der Elektrotechnik war die Starkstromtechnik, die heute
als Energietechnik und Antriebstechnik erscheinen und die Schwachstromtechnik, die sich
zur Nachrichtentechnik formierte. Als weitere Gebiete kamen die elektrische Messtechnik
und die Regelungstechnik sowie die Elektronik hinzu. Die Grenzen zwischen den einzelnen Bereichen sind dabei vielfach fließend. Mit zunehmender Verbreitung der Anwendungen ergaben sich zahllose weitere Spezialisierungsgebiete. In unserer heutigen Zivilisation
werden fast alle Abläufe und Einrichtungen elektrisch betrieben oder laufen unter wesentlicher Beteiligung elektrischer Geräte und Steuerungen.
Elektrotechnik
Elektrotechnik ist diejenige Technikwissenschaft, die sich ingenieur-
wissenschaftlich mit der Forschung und der technischen Entwicklung sowie der Produktionstechnik von Geräten oder Verfahren befasst, die zumindest anteilig auf elektrischer
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Energie beruhen. Hierzu gehört der Bereich der Wandler, elektrischen Maschinen, Bauelemente sowie Schaltungen für die Steuer-, Mess-, Regelungs-, Nachrichten- und Computertechnik bis hin zur technischen Informatik.
Elektrotechnik bezeichnet denjenigen Bereich der Technik, der sich mit allen Aspekten der
Elektrizität befasst. Hierzu gehören die elektrische Energieerzeugung, die Energieübertragung sowie alle Arten ihrer Nutzung. Dieses reicht von den elektrisch betriebenen Maschinen über alle Arten elektrischer Schaltungen für die Steuer-, Mess-, Regelungs- und
Computertechnik bis hin zur Nachrichtentechnik. Die Elektrotechnik ist sowohl eine Ingenieurwissenschaft, die technische Anwendungen erforscht und umsetzt, als auch das Aufgabenfeld diverser Handwerksberufe.
Energietechnik (früher Starkstromtechnik) befasst sich mit Erzeugung, Übertragung
und Umformung elektrischer Energie und auch der Hochspannungstechnik. Elektrische
Energie wird in den meisten Fällen durch Wandlung aus mechanisch-rotorischer Energie
mittels Generatoren erzeugt. Zur klassischen Starkstromtechnik gehören außerdem der Bereich der Verbraucher elektrischer Energie sowie die Antriebstechnik.
Antriebstechnik, früher ebenfalls als "Starkstromtechnik" betrachtet, setzt elektrische Energie mittels elektrischer Maschinen in mechanische Energie um. Klassische elektrische Maschinen sind Synchron-, Asynchron- und Gleichstrommaschinen, wobei vor allem im Bereich der Kleinantriebe viele weitere Typen bestehen. Aktueller ist die Entwicklung der Linearmotoren, die elektrische Energie direkt in mechanisch-lineare Bewegung
umsetzen, ohne "Umweg" über Rotationsbewegung. Antriebstechnik spielt eine große
Rolle in der Automatisierungstechnik, da hier oft eine Vielzahl von Bewegungen mit
elektrischen Antrieben zu realisieren sind. Für die Antriebstechnik wiederum spielt Elektronik eine große Rolle; zum einen für die Steuerung und Regelung der Antriebe, zum anderen werden Antriebe oft mittels Leistungselektroniken mit elektrischer Energie versorgt.
Auch hat sich der Bereich der Lastspitzenreduzierung und Energieoptimierung im Bereich
der Elektrotechnik erheblich weiterentwickelt.
Nachrichtentechnik
Mit Hilfe der Nachrichtentechnik, auch Informations- und Kommunikationstechnik (früher
Schwachstromtechnik) genannt, werden mittels elektrischer Impulse oder elektromagneti-
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scher Wellen Informationen von einer Informationsquelle (dem Sender) zu einem oder
mehreren Empfängern (der Informationssenke) übertragen. Dabei kommt es darauf an, die
Informationen so verlustarm zu übertragen, dass sie beim Empfänger erkannt werden können. (Siehe auch Hochfrequenztechnik, Amateurfunk.) Wichtiger Aspekt der Nachrichtentechnik ist die Signalverarbeitung, zum Beispiel mittels Filterung, Kodierung oder Dekodierung.
Die Elektronik befasst sich mit der Entwicklung, Fertigung und Anwendung von
elektronischen Bauelementen wie zum Beispiel Kondensatoren und Spulen oder Halbleiterbauelementen wie Dioden und Transistoren. Die Mikroelektronik beschäftigt sich mit
der Entwicklung und Herstellung integrierter Schaltkreise (ICs) aus Halbleiterelementen,
zum Beispiel Hauptprozessoren.
Die Entwicklung der Leistungshalbleiter (Leistungselektronik) spielt in der Antriebstechnik eine immer größer werdende Rolle, da Frequenzumrichter die elektrische Energie wesentlich flexibler bereitstellen können, als dieses beispielsweise mit Transformatoren möglich ist.
Die Digitaltechnik lässt sich insoweit der Elektronik zuordnen, als die klassische Logikschaltung aus Transistoren aufgebaut ist. Andererseits ist die Digitaltechnik auch
Grundlage vieler Steuerungen und damit der Automatisierungstechnik verbunden. Die
Theorie ließe sich auch der theoretischen Elektrotechnik zuordnen.
Automatisierungstechnik In der Automatisierungstechnik werden mittels Methoden
der Mess-, Steuerungs-, Regelungs- (zusammenfassend als MSR-Technik bezeichnet) und
Digitaltechnik einer oder mehrere manuelle Arbeitsschritte automatisiert bzw. überwacht.
Eines der Kerngebiete der Automatisierungstechnik ist die Regelungstechnik. Regelungen
sind in vielen technischen Systemen enthalten. Beispiele sind die Regelung von Industrierobotern, Autopiloten in Flugzeugen und Schiffen, Drehzahlregelungen in Motoren, die
Stabilitätskontrolle (ESP) in Automobilen, die Lageregelung von Raketen und die Prozessregelungen chemischer Anlagen. Einfache Beispiele des Alltags sind die Temperaturregelungen in Bügeleisen und Kühlschränken. (Siehe auch Sensortechnik.)
Theoretische Elektrotechnik Die Basis der Theorie und Bindeglied zur Physik der
Elektrotechnik sind die Erkenntnisse aus der Elektrizitätslehre. Die Theorie der Schaltun-
128
gen befasst sich mit den Methoden der Analyse von Schaltungen aus passiven Bauelementen. Aufgebaut auf den Maxwellschen Gleichungen ist die Theorie der Felder und Wellen,
kurz, die Theoretische Elektrotechnik.
Geschichte: Entwicklungen und Personen der Elektrotechnik
Die Anfänge der Elektrotechnik sind sicher in der Physik zu suchen, aus der sie sich
aber spätestens zurzeit von Thomas Alva Edison und Werner von Siemens zu einer eigenen Disziplin entwickelt hat. Zuerst standen Entdeckungen rund um die Elektrizität. 1752
erfand Benjamin Franklin den Blitzableiter und veröffentlichte 1751 - 53 die Resultate
seiner „ Experiments and Observations on Electricity“. 1792 machte Luigi Galvani sein
legendäres Froschschenkel-Experiment. Von diesen Experimenten angeregt baute Alessandro Volta um 1800 die so genannte voltasche Säule, eine erste funktionierende Batterie.
1820 machte Hans Christian Oersteds Versuche zur Ablenkung einer Magnetnadel durch
elektrischen Strom. André-Marie Ampère führte diese Experimente weiter und wies 1820
nach, dass zwei stromdurchflossene Leiter eine Kraft aufeinander ausüben. Ampère erklärte den Begriff der elektrischen Spannung und des elektrischen Stromes und legte die
Stromrichtung fest.
Faraday leistete einen großen Beitrag auf dem Gebiet der elektrischen und magnetischen Felder, von ihm stammt auch der Begriff der "Feldlinie". Die Erkenntnisse Faradays
waren die Grundlage für James Clerk Maxwells Arbeiten. Er vervollständigte die Theorie
des Elektromagnetismus zur Elektrodynamik und deren mathematische Formulierung. Die
Quintessenz seiner Arbeit „ Die Maxwellschen Gleichungen“ sind eine der grundlegenden
Theorien in der Elektrotechnik. Diese sagte beispielsweise die Existenz elektromagnetischer Wellen voraus, deren Existenz später durch Experimente von Heinrich Rudolf Hertz
bestätigt wurden und die die Grundlage jeder Funkübertragung sind.
Zu den Wegbereitern der "Starkstromtechnik" gehört Werner von Siemens, der 1866 das
dynamoelektrische Prinzip entdeckte und daraus den elektrischen Generator entwickelte.
Elektrische Energie war das erste Mal in großer nutzbarer Menge vorhanden. Zu seiner
Zeit begann die Entwicklung der Starkstromtechnik, heute als "elektrische Energietechnik"
bekannt.
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1879 erfand Thomas Alva Edison die Kohlefadenglühbirne und damit das elektrische
Licht. In der Folge hielt Elektrizität Einzug in immer größere Bereiche des Lebens. Zur
gleichen Zeit wirkte Nikola Tesla, er erwarb sich seine Meriten in der technischen Anwendung des Wechselstromes.
James Clark Maxwell war ein englischer Physiker. Er formulierte klare mathematische Beziehungen der Forschungsergebnisse von Faraday, welche im Allgemeinen als
"Maxwell'sche Gleichungen" bekannt sind. Er brachte neue Erkenntnisse über die elektromagnetische Wellennatur des Lichtes, führte den Feldbegriff ein, erkannte den ursächlichen Plan zwischen elektrischen und magnetischen Erscheinungen (Elektrizität und Magnetismus sind nicht unabhängig voneinander).
Heinrich Rudolf Hertz gelang 1884 der experimentelle Nachweis der Maxwellschen
Gleichungen. Er wies die Existenz elektromagnetischer Wellen nach und ist somit der Begründer der drahtlosen Informationsübertragung und damit auch der Nachrichtentechnik.
Die Erfindung des Transistors und der gesamten Halbleitertechnologie erschloss der
Elektrotechnik sehr weite Anwendungsgebiete, da nun vielerlei Geräte sehr kompakt gebaut werden konnten. Ein weiterer wesentlicher Schritt in diese Richtung war die Entwicklung der Mikrointegration, der Integrierten Schaltkreise (IC) und damit letztlich der heutigen Prozessorchips.
Zur Geschichte der Elektrotechnik
Auf vielen Gebieten der Wissenschaft und Technik haben die russischen Gelehrten
und Ingenieure Hervorragendes geleistet.
In der vorrevolutionären Zeit haben viele Neuerer unserer Heimat wichtige elektrotechnische Entdeckungen gemacht. Aber ihre Ideen kamen selten zur Verwirklichung. Die
ganze russische Elektrotechnik befand sich in den Händen der ausländischen Firmen und
Gesellschaften. Diese Firmen und Gesellschaften waren an der Entwicklung der russischen
Elektrotechnik nicht interessiert.
M.W. Lomonossow interessierte sich für die Elektrizität und sagte, dass einmal die elektrische Kraft der Menschheit großen Nutzen bringen wird.
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