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Wechselstrom _≂

Mit Wechselstrom wird elektrischer Strom bezeichnet, der die Stromrichtung periodisch wechselt.

Wechselstrom (sinusförmig):

î = I_eff√ 2 [A]

î = Scheitelwert Wechselstrom [A]
I = Strom (eff = Effektivwert) [A]

Der sinusförmige (Einphasen-)Wechselstrom ist neben dem Dreiphasenwechselstrom aufgrund der einfachen Erzeugung die allgemein gebräuchliche Form der Energieübertragung.

50 Hz / 60 Hz:

Die historische Entwicklung der Wechselstrom-Frequenzen war regional sehr unterschiedlich, teils zufällig durch die verwendeten Generatoren gewählt, und erstreckte sich von Gleichstrom bis hin zu mehreren hundert Hertz.

Eine wesentliche Anforderung an die damalige Stromfrequenz lag bei den ersten elektrifizierten Haus- und Straßenbeleuchtungen hin zu höheren Übertragungsfrequenzen, um das niederfrequente Flimmern der verwendeten Leuchtmittel zu vermeiden (die damals verwendeten Kohlefadenlampen zeigten zudem einen optimalen Betrieb bei einer Spannung von 110 V).

Nachteilig für hohe Frequenzen wirkte sich aber der bessere Wirkungsgrad der verwendeten Induktionsmotoren bei niedrigeren Frequenzen aus. Zudem erhöht der Skin-Effekt den Leitungswiderstand durch die Verringerung der Leitschichtdicke δ und führt bei größeren Übertragungsstrecken zu vermeidbaren Verlusten.

Frequenz	Leitschichtdicke	Kreisringfläche A_⊚		Ohmscher Widerstand R
f	δ	(Leiter: ∅ 1mm, Länge: 1m)
		π(R²-r²) = π(2r-δ)δ	2πrδ
1 Hz	66,03 mm	0,78540 mm²	---	---
10 Hz	20,88 mm	0,78540 mm²	---	---
20 Hz	14,76 mm	0,78540 mm²	---	---
50 Hz	9,34 mm	0,78540 mm²	---	---
100 Hz	6,60 mm	0,78540 mm²	---	---
200 Hz	4,67 mm	0,78540 mm²	---	---
500 Hz	2,95 mm	0,78540 mm²	---	---
1 kHz	2,088 mm	0,78540 mm²	---	---
2 kHz	1,476 mm	0,78540 mm²	---	---
5 kHz	0,934 mm	0,78540 mm²	---	---
10 kHz	0,660 mm	0,78540 mm²	---	---
20 kHz	0,467 mm	0,78195 mm²	---	0,01173 Ω
50 kHz	0,295 mm	0,65373 mm²	---	0,01855 Ω
100 kHz	0,209 mm	0,51898 mm²	---	0,02624 Ω
200 kHz	0,148 mm	0,39534 mm²	---	0,03711 Ω
500 kHz	0,093 mm	0,26595 mm²	---	0,05867 Ω
1 MHz	66,03 µm	0,19373 mm²	0,20743 mm²	0,08297 Ω
2 MHz	46,69 µm	0,13982 mm²	0,14667 mm²	0,11734 Ω
5 MHz	29,53 µm	0,09002 mm²	0,09276 mm²	0,18553 Ω
10 MHz	20,88 µm	0,06422 mm²	0,06559 mm²	0,26237 Ω
20 MHz	14,76 µm	0,04570 mm²	0,04638 mm²	0,37105 Ω
50 MHz	9,34 µm	0,02906 mm²	0,02933 mm²	0,58668 Ω
100 MHz	6,60 µm	0,02061 mm²	0,02074 mm²	0,8297 Ω
200 MHz	4,67 µm	0,01460 mm²	0,01467 mm²	1,17337 Ω
400 MHz	3,30 µm	0,01034 mm²	0,01037 mm²	1,65939 Ω
500 MHz	2,95 µm	0,00925 mm²	0,00928 mm²	1,85526 Ω
800 MHz	2,33 µm	0,00732 mm²	0,00733 mm²	2,34673 Ω
1 GHz	2,09 µm	0,00655 mm²	0,00656 mm²	2,62373 Ω
1.8 GHz	1,56 µm	0,00488 mm²	0,00489 mm²	3,5201 Ω
2.4 GHz	1,35 µm	0,00423 mm²	0,00423 mm²	4,06466 Ω
f = Frequenz [Hz] δ = Leitschichtdicke [m] π = Kreiszahl (Pi) [1] R = Radius (Innenleiter) [m] r = Radius (bis Leitschichtdicke) [m] µ₀ = Magnetische Feldkonstante = 1,25663706212·10^-6 [NA^-2] µ_r = Relative Permeabilität µ_r _[Cu] = 0,9999936 [1] ρ = spezifischer Widerstand ρ _[Cu] = 0,01721 [Ωm] σ = elektrische Leitfähigkeit σ _[Cu] = 58,105752469494 [Sm^-1]

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