Inhaltsverzeichnis

Vorwort

1 Grundbegriffe der Elektrizität
1.1 Atome und Elektronen
1.2 Elektrische Ladung - Ladungsträger
1.2.1 Neutrale Atome - Atomaufbau
1.2.2 Ionen
1.3 Elektrischer Strom
1.3.1 Elektrische Leiter, Nichtleiter, Halbleiter
1.3.1.1 Leiter - Leitungsmechanismus
1.3.1.2 Nichtleiter
1.3.1.3 Halbleiter
1.3.1.4 Lernziel-Test
1.3.2 Stromkreis
1.3.3 Stromrichtung
1.3.3.1 Richtung des Elektronenstromes
1.3.3.2 Technische Stromrichtung
1.3.4 Stromstärke
1.3.5 Elektrizitätsmenge
1.3.6 Stromdichte in Leitern
1.3.7 Stromarten
1.3.8 Wirkungen des elektrischen Stromes
1.3.9 Lernziel-Test
1.4 Elektrische Spannung
1.4.1 Potential
1.4.2 Spannungsrichtung
1.4.3 Lernziel-Test
1.5 Elektrischer Widerstand
1.5.1 Spezifischer Widerstand
1.5.2 Elektrischer Widerstand von Leitungen
1.5.3 Leitwert und Leitfähigkeit
1.5.3.1 Lernziel-Test
1.5.4 Temperaturabhängigkeit des Widerstandes
1.5.4.1 Lernziel-Test

2 Stromkreisgesetze
2.1 Ohmsches Gesetz
2.1.1 Strom-Spannungs-Kennlinien (Widerstandskennlinien)
2.1.1.1 Lernziel-Test
2.2 Reihenschaltung von Widerständen
2.2.1 Unbelasteter Spannungsteiler
2.2.2 Vorwiderstand
2.2.3 Spannungsfall an Leitungen
2.2.3.1 Lernziel-Test
2.2.4 Leitungsarten
2.2.4.1 Leitungsbezeichnungen
2.2.4.2 Kennfarben von Adern bei isolierten Leitungen
2.2.4.3 Lernziel-Test
2.2.5 Überstrom-Schutzeinrichtungen
2.2.5.1 Leitungsschutzsicherungen (Schmelzsicherungen)
2.2.5.2 Geräteschutzsicherungen (Feinsicherungen)
2.2.5.3 Leitungsschutzschalter
2.2.5.4 Lernziel-Test
2.2.6 Strombelastbarkeit und Überstrom-Schutzeinrichtungen von Leitungen
2.2.6.1 Lernziel-Test
2.3 Parallelschaltung von Widerständen
2.3.1 Lernziel-Test
2.4 Kirchhoffsche Regeln
2.4.1 Erste Kirchhoffsche Regel (Knotenregel)
2.4.2 Zweite Kirchhoffsche Regel (Maschenregel)
2.4.2.1 Lernziel-Test
2.5 Gemischte Schaltungen
2.5.1 Erweiterte Reihenschaltung
2.5.2 Erweiterte Parallelschaltung
2.5.3 Belasteter Spannungsteiler
2.5.4 Widerstandsbrücke
2.5.4.1 Lernziel-Test

3 Arbeit und Leistung
3.1 Elektrische Arbeit - Energie
3.1.1 Zusammenhang zwischen Arbeit und Energie
3.2 Elektrische Leistung
3.3 Energieumwandlung
3.3.1 Einheiten für Energie und Arbeit - Umrechnungen
3.3.2 Umwandlungen von elektrischer Energie in Warme
3.4 Wirkungsgrad
3.4.1 Lernziel-Test

4 Spannungserzeuger
4.1 Arten und Prinzip der Spannungserzeugung
4.1.1 Spannungserzeugung durch chemische Vorgänge
4.1.2 Spannungserzeugung durch Wärme
4.1.3 Spannungserzeugung durch Licht
4.1.4 Spannungserzeugung durch Verformung von Kristallen
4.1.5 Spannungserzeugung durch Induktion
4.1.6 Spannungserzeugung durch Reibung
4.2 Verhalten von Spannungserzeugern
4.2.1 Quellenspannung und Klemmenspannung
4.2.1.1 Leerlauf
4.2.1.2 Belastung
4.2.1.3 Kurzschluß
4.2.2 Leistungsanpassung
4.2.3 Spannungsanpassung (Konstant-Spannungsquellen)
4.2.4 Stromanpassung (Konstant-Stromquellen)
4.3 Schaltung von Spannungserzeugern
4.3.1 Reihenschaltung
4.3.2 Parallelschaltung
4.3.2.1 Parallelschaltung ungleicher Spannungsquellen
4.4 Lernziel-Test

5 Chemische Wirkung des Stromes
5.1 Elektrolyse
5.2 Technische Anwendung der Elektrolyse
5.3 Galvanische Elemente
5.3.1 Primärelemente
5.3.1.1 Zink-Kohle-Elemente
5.3.1.2 Alkali-Braunstein-Zink-Elemente (Alkali-Mangan-Element)
5.3.1.3 Quecksilberoxid-Knopfzellen
5.3.1.4 Weitere Primärelemente
5.4 Sekundärelemente
5.4.1 Bleiakkumulator
5.4.1.1 Aufbau des Bleiakkumulators
5.4.1.2 Kapazität des Akkumulators
5.4.1.3 Betrieb des Bleiakkumulators
5.4.2 Stahlakkumulator
5.4.3 Ladung von Akkumulatoren
5.4.4 Vergleich von Stahlakkumulatoren mit Bleiakkumulatoren
5.5 Elektrochemische Korrosion
5.5.1 Elektrochemische Korrosion durch Elementbildung
5.5.2 Streustromkorrosion
5.6 Lernziel-Test

6 Magnetismus
6.1 Erscheinungsformen des Magnetismus
6.1.1 Magnete
6.1.2 Kraftwirkung zwischen Magnetpolen
6.1.3 Molekularmagnetismus
6.1.4 Magnetfelder
6.1.5 Lernziel-Test
6.2 Größen und Einheiten des Magnetismus
6.2.1 Magnetische Durchflutung (magnetische Urspannung)
6.2.2 Magnetische Feldstärke
6.2.3 Magnetischer Fluß
6.2.4 Magnetische Flußdichte
6.2.5 Lernziel-Test
6.3 Magnetisches Verhalten von Werkstoffen
6.3.1 Magnetischer Widerstand
6.3.2 Permeabilität (magnetische Leitfähigkeit)
6.3.3 Beziehung zwischen magnetischer Flußdichte und Feldstärke
6.3.3.1 Magnetisierungskennlinien
6.3.3.2 Ummagnetisierungskennlinie (Hysteresekurve)
6.3.3.3 Magnetwerkstoffe
6.3.4 Lernziel-Test
6.4 Kraftwirkungen im Magnetfeld
6.4.1 Kraftwirkung zwischen zwei Magneten
6.4.2 Kraftwirkung auf stromdurchflossene Leiter im Magnetfeld
6.4.3 Kraftwirkung zwischen zwei stromdurchflossenen Leitern
6.4.4 Lernziel-Test
6.5 Induktionsvorgänge
6.5.1 Induktion der Bewegung (Generatorprinzip)
6.5.2 Induktion der Ruhe (Transformatorprinzip)
6.5.3 Wirbelströme
6.5.3.1 Wirbelströme infolge Induktion der Bewegung
6.5.3.2 Wirbelströme infolge Induktion der Ruhe
6.5.4 Selbstinduktion
6.5.5 Induktivität
6.5.6 Lernziel-Test

7 Elektrisches Feld mit Kondensator
7.1 Elektrisches Feld
7.1.1 Elektrische Feldlinien
7.1.2 Elektrische Feldstärke
7.1.3 Influenz
7.1.4 Abschirmung elektrischer Felder
7.1.5 Dielektrische Polarisation
7.1.6 Lernziel-Test
7.2 Kondensator
7.2.1 Laden und Entladen des Kondensators
7.2.2 Kapazität und Ladungsmenge
7.2.3 Kondensatorarten
7.2.3.1 Kondensatoren mit fester Kapazität
7.2.3.2 Kondensatoren mit veränderlicher Kapazität
7.2.3.3 Beschriftung von Kondensatoren
7.2.4 Schaltung von Kondensatoren
7.2.4.1 Parallelschaltung von Kondensatoren
7.2.4.2 Reihenschaltung von Kondensatoren
7.2.5 Lernziel-Test

8 Wechselstrom
8.1 Grundbegriffe des Wechselstromes
8.1.1 Arten von Wechselgrößen
8.1.2 Erzeugen einer sinusförmigen Wechselspannung
8.1.3 Kennwerte der Sinusspannung
8.1.3.1 Amplitude, Augenblickswert
8.1.3.2 Periode, Frequenz, Phase
8.1.3.3 Kreisfrequenz
8.1.3.4 Gleichrichtwert
8.1.3.5 Effektivwert
8.1.3.6 Grafische Darstellung von Wechselspannungen und Wechselströmen
8.1.3.7 Phasenverschiebung
8.1.4 Lernziel-Test
8.2 Wechselstromwiderstände
8.2.1 Ohmscher Widerstand an Wechselspannung (Wirkwiderstand)
8.2.2 Spule an Wechselspannung (induktiver Blindwiderstand und Wirkwiderstand)
8.2.2.1 Ideale Spule (rein induktiver Blindwiderstand)
8.2.3 Scheinwiderstand
8.2.4 Kondensator an Wechselspannung (kapazitiver Blindwiderstand)
8.2.5 Frequenzabhängigkeit der Wechselstromwiderstände
8.2.5.1 Wirkwiderstand
8.2.5.2 Induktiver Blindwiderstand
8.2.5.3 Kapazitiver Blindwiderstand
8.2.6 Lernziel-Test
8.3 Schaltung von Wechselstromwiderständen
8.3.1 Reihenschaltung von Wirkwiderstand und induktivem Blindwiderstand (Spule)
8.3.1.1 Zeigerbild
8.3.1.2 Spannungsdreieck
8.3.1.3 Widerstandsdreieck
8.3.2 Reihenschaltung von Wirkwiderstand und kapazitivem Blindwiderstand
8.3.2.1 Zeigerbild
8.3.2.2 Spannungsdreieck
8.3.2.3 Widerstandsdreieck
8.3.3 Reihenschaltung von Wirk-, induktivem und kapazitivem Blindwiderstand
8.3.3.1 Zeigerbild, Spannungsdreieck
8.3.3.2 Widerstandsdreieck
8.3.4 Parallelschaltung von Wirkwiderstand und kapazitivem Blindwiderstand
8.3.4.1 Zeigerbild
8.3.4.2 Stromdreieck
8.3.4.3 Leitwertdreieck
8.3.5 Parallelschaltung von Wirk-, induktivem und kapazitivem Blindwiderstand
8.3.5.1 Zeigerbild, Stromdreieck
8.3.5.2 Leitwertdreieck
8.3.6 Lernziel-Test
8.4 Resonanz im Wechselstromkreis
8.4.1 Spannungsresonanz (Reihenresonanz)
8.4.2 Resonanzfrequenz (Thomsonsche Schwingungsformel)
8.4.3 Stromresonanz (Parallelresonanz)
8.4.4 Lernziel-Test
8.5 Leistung und Arbeit bei Wechselstrom
8.5.1 Leistung bei Wirklast
8.5.2 Leistung bei induktiver Belastung
8.5.3 Leistung bei kapazitiver Belastung
8.5.4 Leistung bei Belastung durch Wirkwiderstand und induktiven Blindwiderstand
8.5.5 Leistungsdreieck - Leistungsgleichungen
8.5.6 Leistungsfaktor
8.5.7 Arbeit bei Wechselstrom
8.5.8 Lernziel-Test

9 Dreiphasenwechselstrom - Drehstrom
9.1 Erzeugung und Darstellung
9.2 Verkettungsschaltungen
9.2.1 Sternschaltung
9.2.2 Dreieckschaltung
9.3 Leistung bei Drehstrom
9.4 Drehfeld
9.5 Vorteile von Drehstrom gegenüber Wechselstrom
9.6 Lernziel-Test

10 Transformatoren
10.1 Aufbau und Wirkungsweise
10.2 Bauformen
10.3 Verhalten bei Leerlauf und bei Belastung
10.4 Spannungsübersetzung
10.5 Stromübersetzung
10.6 Übersetzungsverhältnis, Nennübersetzung
10.7 Widerstandsübersetzung
10.8 Leistung, Verluste und Wirkungsgrad
10.8.1 Lernziel-Test
10.9 Arten und Verwendung von Transformatoren
10.9.1 Spartransformatoren
10.9.2 Kleintransformatoren
10.9.2.1 Sicherheits- oder Schutztransformatoren
10.9.2.2 Spielzeugtransformatoren
10.9.2.3 Klingeltransformatoren
10.9.2.4 Trenntransformatoren
10.9.2.5 Handleuchtentransformatoren
10.9.2.6 Netzanschlußtransformatoren
10.9.3 Meßwandler
10.9.3.1 Spannungswandler
10.9.3.2 Stromwandler
10.9.4 Lernziel-Test

11 Elektrische Meßtechnik
11.1 Meßtechnische Grundbegriffe
11.1.1 Analoge und digitale Meßgeräte
11.1.2 Vor- und Nachteile von Analog- und Digitalanzeigen
11.2 Analoge Meßgeräte
11.2.1 Meßfehler, Genauigkeitsklassen
11.2.2 Empfindlichkeit, Eigenverbrauch, innerer Widerstand
11.2.3 Kennzeichnung von Meßgeräten
11.2.3.1 Lernziel-Test
11.2.4 Meßwerke von analogen Meßgeräten
11.2.4.1 Dreheisenmeßwerk
11.2.4.2 Drehspulmeßwerk
11.2.4.3 Elektrodynamisches Meßwerk
11.2.4.4 Elektronenstrahl-Oszilloskop
11.2.4.5 Lernziel-Test
11.3 Messen mit analogen Meßgeräten
11.3.1 Strommessung
11.3.2 Spannungsmessung
11.3.3 Meßbereichserweiterung
11.3.3.1 Meßbereichserweiterung von Spannungsmessern
11.3.3.2 Meßbereichserweiterung von Strommessern
11.3.3.3 Lernziel-Test
11.3.4 Widerstandsmessung
11.3.4.1 Indirekte Widerstandsmessung mit Strom- und Spannungsmeßgerät
11.3.4.2 Direkte Widerstandsmessung mit Widerstandsmesser
11.3.4.3 Widerstandsmeßbrücke
11.3.5 Leistungsmessung
11.3.5.1 Leistungsmessung durch Strom- und Spannungsmessung
11.3.5.2 Leistungsmessung mit Leistungsmesser
11.3.6 Messung mit Vielfachmeßgeräten (Universal-Meßinstrumente)
11.3.7 Lernziel-Test
11.4 Digitale Meßgeräte
11.4.1 Aufbau und Wirkungsweise von Digitalmeßgeräten
11.4.2 Meßfehler, Genauigkeit
11.5 Messen mit digitalen Meßgeräten
11.5.1 Gleichspannungsmessung
11.5.2 Gleichstrommessung
11.5.3 Wechselspannungs- und Wechselstrommessung
11.5.4 Widerstandsmessung
11.5.5 Vielfachmeßgeräte (digitale Multimeter)
11.5.6 Leistungsmessung
11.5.7 Handhabung von digitalen Multimetern
11.5.8 Lernziel-Test
11.6 Messen und darstellen mit dem Oszilloskop
11.6.1 Bedienungselemente des Oszilloskops
11.6.2 Grundeinstellung des Oszilloskops
11.6.3 Spannungsdarstellung und -messung
11.6.4 Stromdarstellung und -messung
11.6.5 Frequenzmessung
11.6.6 Darstellung von zwei Größen
11.6.7 Lernziel-Test

12 Installationsschaltungen (Lichtstromkreise)
12.1 Schaltzeichen und Kennbuchstaben
12.2 Schaltpläne für Installationsschaltungen
12.2.1 Ausschaltung
12.2.1.1 Stromlaufplan in zusammenhängender Darstellung
12.2.1.2 Stromlaufplan in aufgelöster Darstellung
12.2.1.3 Installationsplan
12.2.1.4 Übersichtsschaltplan
12.2.2 Ausschaltung mit Steckdose
12.2.3 Serienschaltung
12.2.4 Wechselschaltung
12.3 Lernziel-Test

13 Elektrische Unfälle und deren Verhütung
13.1 Ursachen elektrischer Unfälle
13.2 Unfallgefahren des elektrischen Stromes
13.3 Maßnahmen bei Stromunfällen
13.4 Schutzmaßnahmen gegen gefährliche Körperströme
13.4.1 Schutz gegen direktes Berühren
13.4.2 Schutz bei indirektem Berühren
13.4.2.1 Fehlerarten
13.4.3 Schutzmaßnahmen ohne Schutzleiter
13.4.3.1 Schutzisolierung
13.4.3.2 Schutzkleinspannung
13.4.3.3 Schutztrennung
13.4.4 Schutzmaßnahmen mit Schutzleiter
13.4.4.1 Leiterarten
13.4.4.2 Netzformen
13.4.4.3 Schutzmaßnahmen im TN-Netz
13.4.4.4 Fehlerstrom-(FI-)Schutzeinrichtung
13.4.4.5 Schutzmaßnahmen im TT-Netz
13.4.4.6 Schutzmaßnahmen im IT-Netz
13.5 Schutzklassen
13.6 Lernziel-Test

14 Photovoltaik (Solarstromtechnik)
14.1 Grundelemente der Solarstromtechnik
14.1.1 Solarzellen
14.1.1.1 Aufbau, Wirkungsweise und Verhalten von Solarzellen
14.1.2 Solarmodule
14.1.3 Solargeneratoren
14.1.4 Bausteine von Solarstromanlagen
14.1.4.1 Stromspeicher
14.1.4.2 Laderegler
14.1.4.3 Wechselrichter
14.1.4.4 Schaltzeichen der Bausteine von Solarstromanlagen
14.2 Aufbau und Wirkungsweise von Solarstromanlagen
14.2.1 Autonome Solarsysteme (Solare Inselsysteme)
14.2.1.1 Direktversorgung von Gleichstromverbrauchern
14.2.1.2 Autonome Solarsysteme mit Speicherung
14.2.1.3 Autonome Solarsysteme für Wechselstrom
14.2.1.4 Autonome Solarsysteme mit Zusatzenergie
14.2.2 Netzgekoppelte Solarsysteme
14.2.3 Lernzieltest

15 Größen, Einheiten und Kurzzeichen
15.1 Grundbegriffe
15.2 Basisgrößen und Basiseinheiten
15.3 Dezimale, Vielfache und Teile von Einheiten
15.4 Abgeleitete gesetzliche Einheiten
15.5 Lernziel-Test

16 Anhang
Spezifischer Widerstand, el. Leitfähigkeit, Temperaturkoeffizient

17 Lösungen der Lernziel-Tests

Stichwortverzeichnis