Grundlagen der Elektrotechnik

Grundlagen der Elektrotechnik

Elektronik und Elektrotechnik begegnen uns mittlerweile in allen Lebensbereichen auf Schritt und Tritt. Elektronik steckt in so gut wie allen technischen Geräten, mit denen wir zuhause, am Arbeitsplatz oder, wenn wir mit dem Auto, der Bahn oder dem Flugzeug unterwegs sind, konfrontiert werden.

Haushaltsgeräte, Computer, Smartphones, Internet-Router, Heizungen, Autos, TV-Geräte, elektronische Musikinstrumente und Kameras sind nur einige Beispiele aus der „elektrotechnischen Welt“, die man als „User“ in der Regel als „Black Box“ ansieht, die einfach nur funktionieren sollte...

Als Profi dagegen benötigt man eine solide Verständnisbasis der Funktionszusammenhänge im Innern dieser Black Boxes.

Wenn Sie also z.B.

• als Auszubildende/r eines elektrotechnischen Berufs am Beginn Ihrer Ausbildung stehen,
• sich als Studienanfänger der Elektrotechnik eingeschrieben haben,
• oder sich „nur“ als Hobby mit Elektronik beschäftigen wollen,

stellen Sie sich als erstes häufig die Frage:

Wie finde ich am besten den Einstieg in die Grundlagen der Elektrotechnik?

„Elektrotechnik lernen“ gelingt am einfachsten durch ständige Verknüpfung von theoretischen Grundlagen mit praktischer Tätigkeit. Im Lehrgang „Elektronik Grundlagen“ der SGD erfolgt dies durch Verwendung von leicht verständlichen Modellen der elektrotechnischen Begriffe und immer auch mit direkter Umsetzung in Schaltungssimulationen und praktischem Schaltungsaufbau mit den dazugehörigen Messungen.
 

Tipps zum „Elektrotechnik lernen“

Tipp #1 zum Lernen von Elektrotechnik:

Informieren Sie sich über die wichtigsten elektrotechnischen Grundbegriffe

• Strom und Stromstärke
• Spannung
• Widerstand
   

Tipp #2 zum Lernen von Elektrotechnik:

Wenn Sie diese Informationen Büchern oder Internetquellen entnehmen, werden Sie häufig von jeder Menge Mathematik und abstrakter Physik „erschlagen“. Also ist es am besten, wenn Sie zunächst mit Modellen dieser Begriffe arbeiten, die Sie sich sich leicht vorstellen können:

ElektrischerStrom entsteht, wenn sich Elektronen in eine Richtung durch einen metallischen Leiter bewegen:

Abb. 1: Modell des elektrischen Stroms in einem Leiter

Die elektrische Stromstärke I wird in Ampere (A) gemessen und gibt an, wieviele Elektronen pro Sekunde „fließen“ (sich in obigem Modell von links nach rechts bewegen).

Die elektrische Spannung U wird in Volt (V) gemessen und ist der „Druck“, der auf die Elektronen ausgeübt wird, damit sie sich in besagte Richtung bewegen (damit Strom überhaupt erst entsteht).

Der elektrischer Widerstand R wird in Ohm (Ω) gemessen und existiert, weil die sich bewegenden Elektronen in ihrem „Fluss“ durch das Atomgitter (mit positiver Ladung) gehindert werden.

Elektrotechniker/innen nutzen zur Kommunikation Schaltskizzen:

Abb. 2: Schaltskizze des einfachen Stromkreises

Ein einfacher Stromkreis besteht immer aus einer Spannungsquelle (hier Batterie mit U = 9V), mindestens einem „Verbraucher“ (hier Widerstand mit R = 1 kΩ) sowie Hin- und Rückleiter.

Dies bedeutet nichts anderes, als dass die Stromstärke I proprotional zur Spannung U und umgekehrt proportional zum Widerstand R ist (dies ist eine mögliche Form des „Ohmschen Gesetzes“).

Im einfachen Stromkreis in Abb. 2 kann man so die Stromstärke bei bekannter Spannung und bekanntem Widerstand berechnen:

Elektrische Messtechnik

Auch wenn solche Modelle weiterhelfen, sich die abstrakten elektrotechnischen Begriffe als Bilder vorzustellen, so werden die Zusammenhänge noch deutlicher und begreifbarer, wenn man die Größen „Stromstärke“, „Spannung“ und „Widerstand“ misst.

Dies wird spätestens dann erforderlich sein, wenn in einer konkreten elektronischen Schaltung ein Fehler systematisch gesucht werden soll.

Messungen in einem einfachen Stromkreis werden wie folgt durchgeführt:
 

Tipp #4 zum Lernen von Elektrotechnik:

Stromstärken werden immer „in Reihe“ zur Spannungsquelle und zum „Verbraucher“ gemessen (indem Sie den Stromkreis an irgendeiner Stelle unterbrechen und in diese Unterbrechung hinein das Messgerät schalten.)

(Multimeter in Stellung „DC“, Ampere-Messbereiche)

Abb. 3: Messung der Stromstärke I (hier 9 mA)
 

Tipp #5 zum Lernen von Elektrotechnik:

Spannungen werden immer „parallel“ zur Spannungsquelle oder zum „Verbraucher“ gemessen.

(Multimeter in Stellung „DC“, Volt-Messbereiche)

Abb. 4: Messung der Spannung U (hier 9 V)
 

Tipp #6 zum Lernen von Elektrotechnik:

Widerstände werden entweder aus der Strom- und Spannungsmessung berechnet (Ohmsches Gesetz) oder ausgebaut und mit der Widerstandsmessmöglichkeit des Multimeters bestimmt.

Die Lehrgänge „Elektronik Grundlagen“, „Praktische Halbleitertechnik“ und „Praktische Digitaltechnik“ machen das Ziel „Elektrotechnik leicht lernen“ für jede und jeden einfach erreichbar durch einen hohen Praxisbezug. Das Erlernen neuer Begriffe und Zusammenhänge wird immer durch einen Dreischritt „Theorie-Schaltungssimulation-Praktischer Aufbau“ erleichtert.

Bei der sgd können Sie die Grundlagen der Elektrotechnik, der Elektronik und der praktischen Digitaltechnik in einem zertifizierten Kurs lernen, zeitlich und örtlich flexibel, anschaulich durch Nutzung von Schaltungssimulationen und praktischen Aufbauten, mit persönlichem Ansprechpartner.