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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Wirkstromverbraucher


Autor: Hans Adalbert (Gast)
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Hallo,

ich habe eine Frage an die Elektronik / Leistungselektronik 
Spezialisten:

Was würdet ihr antworten wenn man euch folgendes fragt:
Warum können Wirkstromverbraucher als resistiv angesehen werden, obwohl 
die meisten elektrische Energie nicht in Wärme umwandeln?

Meine Meinung: Natürlich sind Spule & Kondensator bei Wechselströmen 
"Widerstände jwL bzw. 1/jwc"....  Aber es geht hier ums Thema 
Leistungselektronik und von Wechselspannungen hat doch niemand geredet. 
Zielt die Frage darauf ab dass es um nicht ideale Bauteile geht? 
Eigentlich nimmt man diese Bauteile doch gerade zur Glättung und damit 
nicht als resistive Bauelemente...

Über eure Gedankenergüsse wäre ich wirklich dankbar,

viele Grüße
Hans

Autor: Hans (Gast)
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Naja, ich glaube, du verstehst die Frage nicht. Guck dir diesbezüglich 
mal Wirkstrom und Blindstrom an und welches Bauteil welches Verhalten 
mit sich bringt.

Autor: Guru (Gast)
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Typische Prüfungsfrage (und Anfängerfrage hier).

Mit Deiner Meinung bist Du einfach zu vorschnell. Analysiere erstmal den 
Satz.

"Warum können Wirkstromverbraucher als resistiv angesehen werden, obwohl
die meisten elektrische Energie nicht in Wärme umwandeln?"

Er enthält zwei Aussagen:

1. Wirkstromverbraucher können als resistiv angesehen werden
Das ist so wahr wie trivial und gilt immer und grundsätzlich.

2. Die meisten Wirkstromverbraucher wandeln elektrische Energie nicht in 
Wärme um
Nun. Die statistischen Teil lassen wir mal ausser acht. Darum wird es 
nicht gehen. Dann bleibt aber die Umkehrung übrig. Es gibt 
Wirkstromverbraucher die elektrische Energie nicht in Wärme unwandeln. 
Ebenso trivial. Lampen z.B. wandeln elektrische Energie nicht (nur) in 
Wärme um.

Aha.

Jetzt kommt die Prüfungsfalle. Das Wörtchen "obwohl" konstruiert hier 
einen Gegensatz zwischen Satz 1. und der Folgerung aus Satz 2.
Aber das ist kein Gegensatz.

Die Formulierung der Antwort überlasse ich mal Dir.

Autor: Guru (Gast)
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Im Grunde ist schon der erste Halbsatz eine Falle. Ich habe ihn als 
trivial und immer wahr qualifiziert. Aber warum ist das so? Nun, die 
Definition von Wirkstrom und "Resisitiv" beruht auf den selben 
Grundlagen, nämlich einer bestimmten Relation von Strom und Spannung. 
Mit dem Zusatz Verbraucher wird beides auf die selbe Stufe gestellt und 
als Prüfungsängstler (wie ich leider einer bin) könnte man 
vorsichtshalber anfangen diese Prämisse nochmal nachzuprüfen. Dabei sind 
beides nur die beiden Seiten derselben Medaille. Wirkstrom fliesst durch 
ausschliesslich durch resistive Verbraucher und nichts sonst.

Man könnte (evtl. müsste) zweifach auf die Frage antworten.
Einmal in dem man begründet warum Wirkstromverbraucher resistiv sind. 
Einmal warum das kein Gegensatz zu Wirkstromverbrauchern ist, die nicht 
Wärme erzeugen.

So, das ist jetzt aber genügend vorgekaut denke ich.

Autor: Hans Adalbert (Gast)
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Also...

Mein Problem ist:
Wirkstromverbraucher sind für mich Widerstände,
Blindstromverbraucher: Spule, Kondensatoren (und folglich Motoren, 
Lautsprecher)....

Und eigentlich leuchtet eine Lampe (Widerstand) doch nur weil sie so 
heiß wird.... Dann macht es aber keinen Sinn, dass resistive Verbraucher 
keine Wärme erzeugen...

Autor: Nico Sch. (nico22)
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Ein Motor hat einen Wirkleistungs- und einen Blindleistungsanteil.

Autor: Guru (Gast)
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Hm. Ich sehe da keine Erklärung wo ein Problem entsteht.

>Und eigentlich leuchtet eine Lampe (Widerstand) doch nur weil sie so
>heiß wird.... Dann macht es aber keinen Sinn, dass resistive Verbraucher
>keine Wärme erzeugen...

Das geht aber an der Definition vorbei. Wirkwiderstände, 
Wirkstromverbraucher oder resistive "Dinge" sind nicht dadurch 
defininiert, durch welchen physikalischen Mechanismus, welche Arten von 
Energie sie erzeugen, sondern durch die Relation von Strom und Spannung.
Nimm eine LED. Deren Lichterzeugung rührt nicht von der Wärme her, 
sondern von Bandübergängen. Die Wärme ist dort nur ein (unvermeidbarer) 
Nebeneffekt.

Autor: Guru (Gast)
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Habe ich geschrieben "Energie erzeugen"? Hat mal jemand ne Ohrfeige für 
mich? Es muss natürlich "umwandeln" heissen.

Autor: Hans Adalbert (Gast)
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Okay... stimmt schon...

Aber ist dass dann nicht wieder genau der Anteil der die Wärme im Motor 
erzeugt (Innenwiderstand der Spulen)?

Autor: Hans Adalbert (Gast)
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Also ich glaube ich hatte wirklich die falsche Definition von 
Wirkstromverbraucher im Kopf...

Also wäre die Antwort:

Weil viele Wirkstromverbraucher die Energie in Feldern 
(Elektrisch/Magnetisch) Speichern / umsetzen und nicht in Wärme...???

Autor: Guru (Gast)
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Hmm.

Hier bestimmte reale Verbraucher zu untersuchen führt meiner Ansicht 
nach nicht zum Ziel.

Aber gut. Fasse ich die Frage mal so auf, dass der Teil nach obwohl als 
"die meisten Wirkstromverbraucher wandeln Energie ausschliesslich in 
Nicht-Wärmeenergie um" zu verstehen ist.

Es gibt soweit ich weiss keine realen Verbraucher ohne Wirkanteil. Dann 
wäre diese Aussage falsch.

Das berührt aber die Wahrheit der Prämisse nicht, dass 
Wirkstromverbraucher resistiv sind.

Wirkstromverbraucher sind immer resistiv und damit ist der Satz immer 
wahr auch wenn es Verbraucher gibt die Wärme ausschliesslich in 
Nicht-Wärme-Energie umwandeln.

Ergo können Wirkstromverbraucher wegen der gleichartigen Definition im 
Vergleich zu resistiven Verbrauchern als resisitiv angesehen werden.

Autor: Nn Nn (jaytharevo)
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Was hier noch nicht explizit gesagt wurde:

Wirkleistung kann nur an ohm'schen bzw resistiven Bauteilen entstehen.
Gilt natürlich für die Wechselspannung.
Induktive und kapazitive Elemente erzeugen, durch die 
Phasenverschiebung, nur Blindleistung.

Autor: Guru (Gast)
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>Also wäre die Antwort:

>Weil viele Wirkstromverbraucher die Energie in Feldern
>(Elektrisch/Magnetisch) Speichern / umsetzen und nicht in Wärme...???

Nein. Sondern weil:

1. Resisitve Verbraucher und Wirkstromverbraucher ihrer Definition nach 
das selbe sind

und

2. Deren Definition in keiner Weise die Energieform berücksichtigt in 
die sie die elektrische Energie umwandeln.

deswegen kann kein Satz, der die Definitionen von resistiven 
Verbrauchern bzw. Wirkstromverbrauchern in den Gegensatz zu Verbrauchern 
stellt, die elektrische Energie in irgendeine andere Energieform 
umwandeln oder nicht umwandeln, irgendeine Relevanz haben.

Das ist eben die Falle. Hier wird in der Frage ein Gegensatz suggeriert 
der garnicht existiert. Man fängt an nach Energieformen zu suchen aber 
die Prämisse hat garnichts mit der Energieform zu tun.

Autor: Hans Adalbert (Gast)
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Ich will dass jetzt wirklich nicht in Frage stellen, was du geschrieben 
hast....

Aber:
Resistive Verbraucher sind die, die eine strenge Proportionalität 
zwischen U und I aufweisen.  Damit sollten doch die Spule ausgeschlossen 
sein. Trotzdem kann eine Spule doch ein Wirkstromverbraucher sein.
In diesem Moment bleibt die Frage warum man nun die Spule als resistiv 
sehen kann??

Autor: Guru (Gast)
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Ich versuche es mal anders:

Nimm nur den ersten Teil der Frage, der ja grammatisch korrekt ist:

"Warum können Wirkstromverbraucher als resistiv angesehen werden".

Was ist die Antwort auf diese Frage?

Bezieht sich diese Frage auf die Energieform in die elektrische Energie 
umgewandelt wird?

Autor: Hans Adalbert (Gast)
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Also:
Die Antwort auf die Frage ist somit:
1. Wirkstromverbraucher sind resistiv, sonst wären Sie 
Blindstromverbraucher.
2. Wirkstromverbraucher können ihre Energie sonst wo hin wandeln 
(E-Feld, B-Feld, Licht, ...)

Autor: Guru (Gast)
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>Resistive Verbraucher sind die, die eine strenge Proportionalität
zwischen U und I aufweisen.  Damit sollten doch die Spule ausgeschlossen
sein.

Jetzt verstehe ich, glaube ich, was Du meinst:

Du fragst danach, ob in der Frage mit "Wirkstromverbrauchern" solche 
gemeint sind, die ausschliesslich resistiv sind oder auch kapazitive 
oder induktive Anteile haben.

Ich fasse die Frage so auf, das in der Frage ausschliesslich reine 
Wirkstromverbraucher gemeint sind.

Aber gut. Es gibt dann zwei Möglichkeiten.
1. Mischformen sind eingeschlossen
Dann würde die Frage entsprechend ergänzt lauten:

"Warum können partielle oder reine Wirkstromverbraucher als partiell 
oder rein resistiv angesehen werden, obwohl die meisten elektrische 
Energie nicht in Wärme umwandeln?"

2. Es sind ausschliesslich Mischformen gemeint.
Dann würde die Frage lauten:
"Warum können partielle Wirkstromverbraucher als partiell resistiv 
angesehen werden, obwohl die meisten elektrische Energie nicht in Wärme 
umwandeln?"


In beiden Fällen aber lautet die Analyse wieder gleich.
Der erste Halbsatz stellt zwei Dinge in Beziehung deren Definition auf 
den selben Kriterien beruht die in Bezug auf beide Dinge die selbe 
Ausprägung haben.

Wieder haben diese Kriterien nichts mit der Energieform zu tun in welche 
die elektrische Energie umgewandelt wird.

Autor: Michael G. (let)
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Ein E-Motor mit Blindleistungskompensation wirkt als ohmsche
Last obwohl er einen Wirkungsgrad von 70% oder mehr hat.

Vielleicht ist so etwas gemeint.

Autor: Guru (Gast)
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>Also:
>Die Antwort auf die Frage ist somit:
>1. Wirkstromverbraucher sind resistiv, sonst wären Sie
>Blindstromverbraucher.

Naja. Es geht. Als Prüfer würde ich so eine Antwort auf Uni-Nivau als 
falsch ansehen, weil sie davon ausgehend, dass die Menge der möglichen 
Verbraucher abgeschlossen ist, mir mitteilen soll das der Proband weiss 
was er meint, ich als Prüfer wissen müsste was er meinst und sonst doch 
alles klar ist, aber die Dinge nicht beim Namen nennt.

Es ist doch so, wenn die Definition von Wirkstromverbraucher und 
resistivem Verbraucher gleich ist, dann sind das Synonyme.

>2. Wirkstromverbraucher können ihre Energie sonst wo hin wandeln
>(E-Feld, B-Feld, Licht, ...)
Das ist problematisch, weil es auf die Frage selbst nicht eingeht und es 
für E-Felder und B-Felder keine realen Beispiele gibt. Wie hat mein 
Fahrlehrer gesagt: Keine Zweifel aufkommen lassen.
Der Punkt ist, wiegesagt, das die Zielenergieform nichts mit der 
Definition des Wirkwiderstandes zu tun hat. Also ist der erste Teil des 
Satzes unabhängig vom zweiten immer richtig.

Autor: Hans Adalbert (Gast)
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Gut soweit habe ich dich und das Problem verstanden.
Ich hoffe mal dass die Frage, sollte sie in der Klausur drankommen, so 
beantwortet die volle Punktzahl ergibt...

Autor: Guru (Gast)
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Besprich Dich doch darüber mal mit Deinen Komilitonen. Oder sprich mal 
einen Tutor an. Das hilft Dir das Ganze nochmal von einer anderen Warte 
aus zu betrachten.

Ich drücke Dir die Daumen.

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