Electricity, Circuits and Magnetism

00:01 Nachdem wir nun über Elektrizität und einige der entsprechenden Variablen gesprochen haben, sind wir nun bereit, über Stromkreise zu sprechen.

00:10 Um den Zusammenhang zu verdeutlichen, sollten Sie sich daran erinnern, dass wir bereits alle mechanischen Vorgänge besprochen haben und dass wir den Magnetismus besprechen werden, nachdem wir uns damit befasst haben, wie Elektrizität durch Stromkreise fließt, die wir untersuchen werden.

00:21 Wir beginnen damit, indem wir zunächst die beiden Hauptbestandteile eines Stromkreises vorstellen, die wir uns merken und mit denen wir umgehen können müssen.

00:29 Das sind Widerstände. Wir werden also jetzt über das Ohmsche Gesetz und Widerstände sprechen und dann werden wir über die andere Zutat sprechen, bei der es um Kondensatoren geht, und schließlich kommen wir zu komplizierteren Schaltungen und werden sehen, wie man mit größeren Schaltungen mit Widerständen und sogar Kondensatoren arbeiten kann.

00:42 Beginnen wir also mit dem Ohm'schen Gesetz und damit, was ein Widerstand ist.

00:45 Um in dieses Thema einzuführen, müssen wir zunächst eine Vorstellung davon haben, welche verschiedenen Variablen wichtig sind, die auf eine Schaltung angewendet werden können.

00:55 Und dann werden wir das Ohmsche Gesetz, das eine Beziehung zwischen den Variablen herstellt, einführen.

01:01 Und schließlich werden wir über Widerstände selbst sprechen und wie sie in einem Stromkreis zu behandeln und zu addieren sind.

01:07 Führen wir also zunächst drei Variablen ein: die Spannung, den Strom und dann den Widerstand.

01:12 Der Strom in einem Stromkreis, der eine der wichtigsten Größen sein wird, die wir zu finden oder zu messen versuchen, ist die Angabe, wie viel Ladung pro Sekunde an einem bestimmten Punkt vorbeifließt. So zum Beispiel in diesem Draht, den wir hier haben.

01:28 Wir haben einen Draht, durch den Strom fließt.

01:32 Das sind all die Elektronen, die wir hier gezeigt haben, die sich bewegen und dann fließen sie alle über diese gestrichelte Linie in diesem bestimmten Punkt in unserem Stromkreis und der Strom misst, wie viele Elektronen diesen Punkt in einer bestimmten Zeitspanne, z.B. in einer bestimmten Sekunde passieren.

01:47 Wir messen also den Strom genau so, wie Sie es erwarten würden.

01:50 Es ist die Anzahl der Coulomb, die Menge der Ladung, die einen bestimmten Punkt pro Sekunde passiert.

01:54 Und wir nennen dies Coulomb pro Sekunde in Amp.

01:58 Ampere, das durch den Buchstaben A symbolisiert wird, sagt uns also, wie viel Strom in einem Stromkreis fließt oder wie viele Coulombs pro Sekunde fließen.

02:06 Interessanterweise ist es wichtig zu wissen, dass nach historischen Konventionen, wieder so etwas wie ein historischer Zufall, wir den Strom tatsächlich in positiver Richtung messen.

02:16 Obwohl also die Elektronen selbst, die tatsächliche Elektrizität der Elektronen, die durch den Stromkreis fließen, der Fluss negativer Ladungen ist, definieren wir den Strom als den Fluss positiver Ladungen, was bedeutet, dass die tatsächlichen Protonen, die positiven Ladungen, sich bewegen, nur in die entgegengesetzte Richtung fließen wie der Fluss der negativen Ladung.

02:38 Und in der Regel wird dies kein Problem sein, nichts, worüber man sich wirklich Sorgen machen müsste, aber wenn Sie sehen, dass die Elektronen auf dem Stromkreis fließen, denken Sie immer daran, dass der Strom per Definition in die entgegengesetzte Richtung des Elektronenflusses definiert.

02:53 Die zweite Größe, mit der wir eigentlich vertraut sein sollten, ist die Spannung.

02:57 Wir haben bereits über die Spannung im Sinne der Elektrizität und elektrische Felder sowie das elektrische Potenzial gesprochen, aber wir werden wieder über die Spannung in Schaltkreisen als Energie pro Coulomb sprechen, nur dass wir dieses Mal wahrscheinlich eher an die Spannung als Druck denken, der versucht, die Elektronen in den Schaltkreis zu drücken.

03:15 Wir werden auch über Batterien sprechen und darüber, wie diese Batterien als Pumpen fungieren, die den Strom durch den Stromkreislauf leiten.

03:24 Sie sehen hier unten diese Batterie.

03:27 Die positive Seite der Batterie wird als die positive Seite der Batterie bezeichnet und ist die Seite mit der längeren Linie. Wir stellen also die Batterie in dieser Reihe von Linien dar, die in der Tat die Zellen, die Batteriezellen, die in dieser Zelle oder Batterie sind, repräsentieren, und wir besprechen immer, aus Konvention, die positive Seite der Spannung, die den Strom in die positive Richtung drückt, als den Teil dieser Batterie mit kleiner Linie, großer Linie, kleiner Linie, großer Linie, die in der größeren Linie endet, und so ist diese Batterie wieder eine Art Pumpe für unseren Kreislauf.

04:01 Sie versucht, den Strom durch den Stromkreis fließen zu lassen.

04:05 Wenn nun eine bestimmte Spannung fließt und auf die ein Strom durch einen bestimmten Stromkreis wirkt, können wir uns genau dieselbe Frage stellen, die wir uns bei der Flüssigkeitsströmung gestellt haben.

04:18 Beim Flüssigkeitsfluss haben wir über den Druck gesprochen, wie viel Druck wir auf ein System ausüben, und nun fragen wir, wie viel Strom bei einem bestimmten Druck fließt, wie viel Durchfluss, wie wir es nennen, durch unseren Kreislauf fließen würde.

04:31 Und wir haben gesehen, dass dies vom Widerstand des Stromkreises abhängt und daher nennen wir es in diesem Zusammenhang das Kreislaufgesetz für fließende Systeme.

04:41 In diesem Fall führen wir das Kreislaufgesetz ein, indem wir den Widerstand als Verhältnis zur Spannung aufschreiben, also die Menge an Druck, die wir pro Strommenge, die wir herausbekommen, ausüben.

04:52 Der Widerstand, diese Größe, die wir gerade eingeführt haben, hat die Einheit Volt pro Ampere, da es die Spannung geteilt durch den Strom ist.

05:02 Wir nennen also ein Volt pro Ampere ein Ohm.

05:05 Dies wird durch den griechischen Großbuchstaben Omega dargestellt, wie Sie hier sehen.