Elektrotechnik/Oszilloskop: Wie ist der Effektivwert zum Spitzenwert definiert?
Hallo Leute, ich hoffe hier jmd anzutreffen der sich gut mit Elektrotechnik auskennt und mir helfen kann, sonst verzweifle ich... Also es sind mehrere Fragen, aber ich wollte zuerst damit anfangen. Es geht im wesentlichen um die Darstellung von sinusförmigen Zeitverläufen an einem Oszilloskop und die Berechnung einzelner Werte. Aber zuerst einmal: Was ist der Effektivwert? Die Erklärungen im Internet versteh ich nicht zurecht und auch nicht wie dieser Wert zum Spitzenwert (uˆ) definiert ist... Hilfe :(
2 Antworten
Beim Wechselstrom wirkt der hohe Spitzenstrom nur kurzfristig. Danach nehmen Spannung und Strom ab und nähern sich der Null an. Dann werden die Werte negativ, aber ihr Betrag steigt wieder an.
Für einen "simplen" elektrischen Widerstand ist die Auswirkung nicht des Spitzenstroms und der Stitzenspannung relevant, sondern, die Erwärmung, die durch die Effektivwerte entsteht. Dazu wird für jeden Zeitpunkt (infintesimal kurz) die Leistung berechnet (U x I ). denn diese erzeugt ja die Wärme. Dann werden diese Werte über eine Periode aufaddiert (eigentlich integriert) und dann durch die Läbnge der Periode geteilt. Das Ergebnis ist die mittlere (= effektive) Leistung und aus der lassen sich dann wieder die effektive Spannung und der effektive STromfluss berechnen.
Kurz nochmals zum vorstellen. Der Effektivwert von Wechselspannung und Wechselstrom, ist der Wert einer Gleichspannung & Gleichstrom, der die gleichen thermischen Effekte bewirken würde also effektiv gleichwertig ddazu ist.
Ich hätte da noch eine Frage...wie genau zeichne ich diese Zeitverläufe? ich habe folgende Werte: Kanal 1: 50Hz, 2V, 0° Phasenverschiebung ; Kanal 2: 90 Hz, 4V, 20°Phasenverschiebung; VOLTS/Div und TIME/Div muss ich selbst angeben, aber ich weiss nicht wie :/. Ich habe für Kanal 1: T=20ms und für Kanal2: T=10ms ausgerechnet. Wie stell ich das denn jetzt dar? Brauch ich da nicht noch andere Werte für oder stell ich eben sehr dumm an :S
VOLTS/Div und TIME/Div geben an, wie viele (Milli-)Volt bzw. (Milli-)Sekunden einem Quadrat auf dem Oszilloskop-Bildschirm entspricht.
TIME/Div = 100ms würde bedeuten, dass 100ms der Breite eines Quadrates entspricht. Da Oszilloskopbildschirme meistens 10x10 Quadrate groß sind, würde bei dieser Einstellung also 1 Sekunde auf den Bildschirm passen.
Überlege dir einfach, wie viele Sinunsschwingungen sinnvoll wären, auf dem Oszilloskop zu sehen und rechne dann zurück, welche TIME/Div-Einstellung dazu brauchst.
Die meisten Oszilloskope haben die gleiche Einteilung wie Münzen und Geldscheine: 1, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500, ...
Bei der VOLTS/Div-Einstellung machst du es genau so; bei den meisten Oszilloskopen ist es übrigens möglich, für beide Kanäle unterschiedliche VOLTS/Div-Einstellungen einzustellen (bei TIME/Div geht das nicht!).
Die Angaben müssten dann ausreichend sein, um das Bild zu zeichnen.
Übrigens: 90Hz ergeben nicht 10ms, sondern etwas mehr als 11ms. Auf einer Zeichnung, auf der die Frequenzen 50Hz und 90Hz auftauchen, sollte erkennbar sein, dass 90Hz weniger ist als 2*50Hz, also dass die Periodendauer des 50Hz-Signals kürzer und nicht etwa gleich ist als/wie die doppelte Periodendauer des 90Hz-Signals.
Nanu,
die 2 V wäre dann meine Amplitude?
Deine Amplitude? Wo ist sie dann da bei Dir dran?
Im Prinzip ja.
Aber was hier noch fehlt, das ist die Zusatzinformation zur Spannung. Soll dies der Effektivwert sein, dann ist die Spannungsamplitude Wurzel(2) x größer. Oder soll dies tatsächlich die Amplitude sein, bzw. der Spitzenwert sein, dann ist das Zeichnen einfach - und um den Effektivwert zu berechnen, dann müsstest Du durch Wurzel(2) teilen.
java danke danke dankeeeeeeeeeeeee es funzt :)
ich würde dich gerne noch etwas fragen. Also ich habe ein Diagramm gegeben für VOLTS/Div: Ch1: 4 V /Ch2: 2V und für TIME/Div: 20ns. Aus dem Diagramm kann ich die Periodendauer für beide Kurven ablesen das sind 128ns. Wie rechne ich denn damit die Frequenz aus? Also es gilt ja: f=1/T [Hz] aber muss ich das vorher in Sekunden umrechnen? Ich hab das mal gemacht und hab da komische Werte raus :/ oder kann ich das in ns stehen lassen? Weil die Periodendauer immer in Sekunden gegeben sind...oder muss ich wo die 4V und 2V miteinbeziehen?
Sowohl die Periodendauer (in Sekunden, Millisekunden, Mykrosekunden oder Nanosekunden), als auch deren Kehrwert die Frequenz (in Hertz, Kilohertz, Megahertz, Gigahertz) sind völlig unabhängig von der Amplitude, bzw. der gemessenen Spannung osder Stromstärke.
Und die Umrechnung ist etwa wie folgt
Periode = 1 Sekunde, Frequenz = 1 Hertz.
Periode = 0,1 s, Frequenz = 10 Hz
Periode = 1 ms, Frequenz = 1 kHz
Periode = 1 µs, Frequenz = 1 MHz
Periode = 1 ns, Frequenz = 1 GHz
Bei einer Periode mit 125 ns Dauer, wäre die Frequenz 8 MHz.
Deine gemessene Periode ist etwas länger, demzufolge ist dann deine Frequenz etwas kleiner als 8 MHz.
okeeee und wie rechne ich die Phasenverschiebung von zb 20% in die zeit zb ms um? :/ also in meinem Diagramm habe ich ms angegeben und soll die eine Kurve um 20° verschieben
Das ist doch auch einfach. Wenn die Phasenverschiebung 20% beträgt, dann ist das zweite Signal um 20% von der Periodendauer nach hinten verschoben.
Aber, in der Regel wird die Phasenverschiebung nicht in % (Prozent), sondern in °(Grad) angegeben. Dann musst Du erst die Prozentzahl ausrechnen, und dabei berücksichtigen, dass eine ganze Periode mit 360° dann 100% entspricht.
Für harmonischen Wechselstrom gilt:
Û = √2 ∙ Ueff = 1,414 ∙ Ueff bzw. Ueff = Û / √2 = 0,707 ∙ Û
LG
Für harmonischen Wechselstrom gilt
In den Aufgaben, die an die Frage angehängt sind, wenn ich richtig gelesen habe, auch nicht-sinusförmige Spannungen erwähnt.
Auch für nicht sinusförmige Spannung und Stromstärke können Effektivwerte angegeben werden, die einer konstanten Gleichspannung bzw. einem konstanten Gleichstrom entsprechen, welche die gleiche elektrische Leistung an einem Wirkwiderstand hervorrufen. Das Verhältnis Û/Ueff ist dann aber von der Kurvenform des nicht sinusförmigen periodischen Stromes abhängig und i.d.R. nicht √2.
LG
danke für die schnelle und verständliche Antwort :) das kann ich soweit abhaken