Basic AC Circuits

00:01 Zum Schluss wollen wir noch kurz auf einige grundlegende Eigenschaften von Wechselstromkreisen eingehen.

00:08 In einem Wechselstromkreis fließt der Strom nicht nur in eine Richtung und bleibt die ganze Zeit in dieser Richtung, sondern er wechselt die Richtung. Wir haben also eine Spannungsquelle, die den Strom in die eine Richtung treibt und dann in die andere Richtung, und das geht hin und her, und in einem solchen Stromkreis ist es nicht so einfach, den Strom zu definieren, der in den Stromkreis fließt. Der Grund, warum es nicht so einfach ist, ist, dass wenn ich den Strom als Funktion der Zeit grafisch darstelle, ich etwas wie dieses erhalte.

00:38 Der Strom würde ansteigen und nach rechts fließen, dann anhalten und dann langsamer werden und dann zurück nach links und dann stoppen und nach unten gehen, und zurück nach rechts gehen, und so weiter und so fort. Wenn ich Ihnen also ein Diagramm wie dieses zeige, in dem der Strom hoch und runter und hin und her fließt, und ich Sie frage: Wie messen wir den Strom? Wie sollte ich mit einem Ingenieurkollegen den Bau eines Schaltkreises besprechen, wenn wir keine Möglichkeit haben, über die Stromstärke im System zu sprechen? Wir machen also etwas Schlaues. Wenn ich zum Beispiel nur über den durchschnittlichen Strom in der ursprünglichen Anordnung, die ich Ihnen gerade gezeigt habe, sprechen würde, wäre er gleich Null, weil der Strom genauso viel Zeit in der einen wie in der anderen Richtung verbracht hätte.

01:13 Wir können also nicht einfach den Mittelwert des Stroms bilden, sondern wir können etwas Schlaues tun, nämlich erstens den Wert des Stroms quadrieren, was die ganze Sache positiv macht, da eine negative Zahl quadriert eine positive Zahl ist, und dann nehmen wir den Durchschnitt.

01:25 Wir können also zunächst den Mittelwert dieses gesamten neuen Graphen für den aktuellen finden und dann könnten wir die Quadratwurzel ziehen, um zum Ausgangspunkt zurückzukehren.

01:34 In diesem Fall handelt es sich um den so genannten quadratischen Mittelwert des Stroms oder der RMS-Strom, weil wir die Quadratwurzel aus dem Mittelwert des Quadrats des Stroms ziehen. Das ist nur eine clevere Methode, um zu vermeiden, dass der Durchschnittsstrom Null ist, denn das ist keine sehr nützliche Zahl, um sie zu definieren, wenn es um den Strom geht, der hin und her fließt.

01:54 Die letzte wichtige Sache, die man über den Effektivwert oder den quadratischen Mittelwert des Stroms oder der Spannung wissen muss, da wir die gleiche Idee auf die Spannung anwenden können, ist, dass der quadratische Mittelwert des Stroms oder der Spannung, die beide hin und her schwingen werden, proportional zum Maximalwert des Stroms oder zum Maximalwert der Spannung ist, wobei der Maximalwert so definiert ist, wie in dieser Abbildung dargestellt.

02:17 Es ist der Spitzenwert oder der größte Wert, den Ihre Spannung oder Ihr Strom erreicht.

02:21 Die Wurzel bedeutet den Quadratwert des Stroms und die Wurzel den Quadratwert der Spannung, diese sind einfach die Höchstwerte geteilt durch die Quadratwurzel aus 2.

02:29 Sie müssen sich nicht darum kümmern, wie dieser Wert zustande kommt, aber es ist sehr wichtig und nützlich zu wissen, wie hoch der Effektivwert des Stroms ist und wie wir ihn definieren und ableiten, und wie wir auch, wenn wir den maximalen Strom, z. B. in der Steckdose Ihrer Wand, kennen, den quadratischen Mittelwert des Stroms ermitteln und die Beziehung zwischen diesen beiden verstehen können.

02:49 Damit ist unsere kurze Diskussion über Wechselstromkreise sowie unsere abschließende Diskussion über die Anwendung des Kirchhoffschen Gesetzes, um Dinge wie Leistung und Widerstand an verschiedenen Stellen komplizierterer Schaltungen zu ermitteln, abgeschlossen.

03:01 Wir sind nun bereit, uns mit dem Magnetismus zu befassen.

03:04 Danke fürs Zuschauen.