Albert Einstein hat irgendwann gesagt, dass es zu den größten Herausforderungen gehört, eine komplizierte Sache einfach zu erklären. Dem kann man zustimmen. Und gerade bei Fachbüchern für Einsteiger ist es wichtig, dass die einzelnen Themen leicht verständlich erklärt werden.
Wir haben dieses Buch wie eine Erzählung verfasst, die man gemütlich Seite für Seite von Anfang an lesen sollte. Überspringen von Seiten kann Lücken zur Folge haben, bei denen der Faden leicht verloren gehen könnte, denn jedes neue Thema baut auf den vorhergehenden Informationen auf.
Wie so vieles, was der Mensch erlernt und ausübt, erhebt auch das Fachgebiet der Elektrotechnik einen gewissen Anspruch auf praktische Übungen in Form von z. B. einfacheren Experimenten. Die Elektrotechnik lässt sich ebenso wie Kochen, Schlittschuhlaufen oder Klavierspielen nicht allein durchs Lesen lernen. Aus einem guten Buch kann man zwar in Erfahrung bringen, worauf es bei der Sache ankommt, wozu das eine oder das andere geeignet ist und wie man damit umzugehen hat, aber ohne etwas Praxis gerät das erworbene Wissen ziemlich schnell in Vergessenheit.
Dieses Buch wurde mit sehr vielen Abbildungen gespickt, die als greifbare Beispiele den Zusammenhang zwischen Bekanntem und Unbekanntem erläutern.
Viel Spaß beim Lesen dieses Buchs und viele Erfolgserlebnisse beim Experimentieren wünschen Ihnen
Bo Hanus und seine Co-Autorin (und Ehefrau) Hannelore Hanus-Walther
1 Die elektrische Energie
1.1 Die elektrische Spannung
1.2 Der elektrische Strom
1.3 Die elektrische Leistung
1.4 Die Kilowattstunden
1.5 Elektrische Leitungen
2 Batterien und Akkus
2.1 Batteriespannung
2.2 Batteriekapazität
2.3 Das Laden
2.4 Selbstentladung
3 Magnetismus
3.1 Dauermagnete
3.2 Zungenschalter (Reed-Kontakte)
3.3 Elektromagnete
3.4 Hubmagnete
3.5 Elektromagnetisches Türschloss
3.6 Elektromagnetisch bediente Glocke
3.7 Elektromagnetischer Türgong
3.8 Elektromagnetische Türklingel
3.9 Zungenrelais (Reed-Relais)
3.10 Elektromagnetische Relais
3.11 Lautsprecher
4 Elektrische Stromgeneratoren
4.1 Strom aus dem öffentlichen Netz
5 Energie erzeugende Minigeneratoren
5.1 Elektromagnetischer Gitarrentonabnehmer
5.2 Elektromagnetisches Mikrofon
5.3 Elektrodynamisches Mikrofon
6 Solarstrom
6.1 Photovoltaik und Solarzellen
6.2 Temperaturabhängigkeit der Solarzellen
6.3 Mechanische Eigenschaften der Solarzellen
6.4 Kühlung der Solarzellen
6.5 Schutzdioden (Bypass-Dioden)
6.6 Solarwechselrichter
7 Gleichspannung kontra Wechselspannung
8 Messgeräte
8.1 Voltmeter
8.2 Amperemeter
8.3 Ohmmeter
8.4 Multimeter
8.5 Richtig messen ist einfach
8.6 Oszilloskope
9 Der ohmsche Widerstand
9.1 Das ohmsche Gesetz
9.2 Codierung von Widerständen
9.3 Potenziometer
9.4 Fotowiderstände
10 Kondensatoren
11 Spulen und Drosseln
12 Transformatoren
13 Halbleiterdioden
13.1 Zenerdioden
14 Gleichrichter
15 Netzgeräte und Netzteile
16 Elektrische Leuchtkörper
16.1 Leuchtdioden (LEDs)
16.2 Infrarotdioden (IR-Dioden)
17 Elektrische Heizkörper
18 Elektrische Ventilatoren
19 Elektrische Kühlkörper
20 Elektromotoren
21 Schalten in der Elektrotechnik
21.1 Einfache Schalter
21.2 Schalten mit Relais
21.3 Bistabile Relais
21.4 Kontrollglimmlampen
21.5 Elektronische Lastrelais
22 Sicherungen
23 Drahtloses Schalten
24 Transistoren
25 Integrierte Schaltungen – ICs
26 Digitale Fernsehtechnik
26.1 Das Satelliten-Fernsehen
Steckdosen und Batterien sind die bekanntesten Energiequellen, aus denen wir die elektrische Energie beziehen.
Batterien sind nur Energiekonserven mit einem beschränkten Vorrat an Energie. Sie sind wahlweise als wiederaufladbare Batterien (Akkus) oder als nicht wieder aufladbare Batterien (Wegwerfbatterien) erhältlich.
Der elektrische Strom aus den Steckdosen, die an das öffentliche Stromnetz angeschlossen sind, steht einfach „auf Abruf“ jederzeit bereit. Er wird überwiegend in großen Stromgeneratoren erzeugt, die vom Prinzip her ähnlich einem Fahrraddynamo konstruiert sind. Sie sind zwar viel größer und aufwendiger, aber erzeugen den elektrischen Strom auf die gleiche Weise (darauf kommen wir noch zurück).
Wir wissen, dass die elektrische Energie in zwei Grundformen zur Verfügung steht: als Wechselspannung und Wechselstrom oder alternativ als Gleichspannung und Gleichstrom.
Als internationale Abkürzung für die Wechselspannung bzw. den Wechselstrom wird „AC“ (alternativ das Symbol ~) verwendet.
Für Gleichspannung und Gleichstrom wird die Abkürzung „DC“ (alternativ das Symbol „=“) gebraucht.
Beispiele: |
„230 V AC“ oder alternativ „230 V~“ bedeutet, dass es sich um eine 230-Volt-Wechselspannung handelt. „12 V DC“ oder alternativ „12 V =“ bedeutet, dass es um eine 12-Volt-Gleichspannung geht. |
Wir wissen, dass jede Quelle der elektrischen Energie eine vorgegebene Spannung hat und dass jedes elektrische Gerät oder jede Glühlampe für eine – vom Hersteller bestimmte – Betriebsspannung ausgelegt ist.
Die elektrische Spannung wird in Volt (abgekürzt V), manchmal auch in Kilovolt (kV) oder in Millivolt (mV) angegeben bzw. gemessen. Mit der Umrechnung ist es ähnlich wie bei den Längenmaßen (Meter, Kilometer oder Millimeter): 1 kV = 1.000 V, 1 mV = 0,001 V.
Abhängig von der Art der vorgesehenen Stromversorgung werden elektrische Geräte in netzbetriebene und batteriebetriebene eingestuft. Manche Geräte sind für beide Arten der Stromversorgung vorgesehen. Zudem verfügen viele batteriebetriebene Geräte über ein zusätzliches „Netzteil“, über das sie wahlweise an eine 230-Volt-Steckdose angeschlossen werden können.
Die 230-Volt-Spannung beziehen wir in der Bundesrepublik als Hausnetz-Normspannung (Licht- und Steckdosenspannung) aus dem öffentlichen elektrischen Netz. Für diese Spannung sind fast alle Haushaltsnetzgeräte und die meisten elektrischen Vorrichtungen ausgelegt. Das ist uns aber bekannt, denn wenn wir eine „normale“ Glühlampe oder Leuchtstofflampe kaufen wollen, müssen wir darauf achten, dass sie auch tatsächlich für „230 V“ vorgesehen ist.
Dass eine PKW-Glühlampe für eine 12-Volt-Versorgungsspannung ausgelegt ist, wissen die meisten von uns. Die gleiche Spannung hat ja auch die Autobatterie. Eine Fahrrad-Glühlampe ist wiederum für eine Spannung von bescheidenen 6 Volt konzipiert, denn der Fahrraddynamo – oder alternativ der Fahrradakku – liefert mehr oder weniger nur diese Spannung. Der Dynamo erzeugt jedoch die volle 6-Volt-Spannung nur, wenn kräftiger in die Pedale getreten wird, denn die von ihm gelieferte Spannung hängt von der Drehzahl seines Rotors ab.
Mit einer Betriebsspannung von bescheidenen 1,5 Volt geben sich vor allem die meisten Funk- und Quarzuhren zufrieden. Armbanduhren beziehen diese 1,5 V aus kleinen Knopfzellen, Haushaltsuhren aus kleinen (Mikro- oder Mignon-) Batterien. Einige Kleingeräte oder Spielzeuge geben sich sogar mit einer Betriebsspannung von 1,2 Volt zufrieden. Das kommt mit der typischen Nennspannung eines NiCD- oder NiMH-Akkus überein.
Der elektrische Strom wird oft mit dem Wasserstrom verglichen: Aus einem dünnen Gartenschlauch fließt ein schwacher, aus einem Feuerwehrschlauch kann bei Bedarf ein wesentlich kräftigerer Wasserstrom fließen. Das gleiche gilt auch für den elektrischen Strom: Je kräftiger der Strom ist, der durch einen Leiter fließt, desto größer muss der Durchmesser des Leiters sein.
Und je stärker ein Strom ist, desto mehr kann er leisten. Das gilt sowohl für den Wasserstrom als auch für den elektrischen Strom.
Der elektrische Strom ist jedoch nicht sichtbar. Man kann daher eine Stromleitung in dieser Hinsicht mit einer Druckluftleitung vergleichen, in der die strömende Luft ebenfalls nicht sichtbar ist, aber dennoch erfahrungsgemäß z. B. pneumatische Handwerkzeuge antreiben kann.
Die Stromstärke wird in Ampere (A) oder in Milliampere (mA) angegeben oder gemessen. Auch hier ist es mit der Umrechnung von Milliampere in Ampere ähnlich wie bei der Umrechnung von Millimetern in Meter (1 mA = 0,001 A).
Der elektrische Strom fließt – in der Form von Elektronen – durch kompakte Leiter, die überwiegend als Drähte oder Kabel in diversen Durchmessern erhältlich sind. Genau genommen fließt der elektrische Strom durch alle Metalle (oder auch durch andere elektrisch leitende Materialien), ohne Rücksicht auf ihre Form.
Je kräftiger der Strom (in Ampere) ist, der durch einen Leiter fließt, desto größer muss der Durchmesser des Leiters sein.
Aus einer Regentonne fließt das Wasser heraus, sobald der Wasserhahn aufgedreht wird. Das ist der Schwerkraft zu verdanken.
Der elektrische Strom kann nicht aus eigener Kraft aus der Steckdose oder aus der Batterie herausfließen. Da jede elektrische Spannungsquelle aus zwei Polen besteht, kann der Strom immer erst dann von einem Pol (Pluspol) zum anderen Pol (Minuspol) fließen, wenn eine elektrisch leitende Verbindung erstellt wird.
In einer intakten (aufgeladenen) Batterie herrscht am Minuspol ein Überschuss an Elektronen und am Pluspol ein Mangel an Elektronen. Wird an die zwei Pole z. B. ein Glühlämpchen angeschlossen, fließen durch ihren Glühfaden die Elektronen vom Minuspol zum Pluspol – allerdings nur so lange, bis sich ein Gleichgewicht einstellt (= bis die Batterie leer ist).
Der Fluss der Elektronen bewegt sich – als fließende elektrische Ladung – zwar vom Minuspol zum Pluspol, aber der elektrische Strom fließt in der Gegenrichtung vom Pluspol zum Minuspol. Daher gilt in der Elektrotechnik (und Elektronik) als Faustregel, dass der elektrische Strom immer vom Pluspol zum Minuspol fließt. Darauf werden auch alle Schaltungen und Funktionen abgestimmt.
Der hochohmige Glühfaden des Glühlämpchens wirkt sich auf die strömenden Elektronen als eine Bremse aus. Würde man bei diesem Beispiel das Glühlämpchen weglassen und die Pole einer Batterie nur mit einem Kupferdraht verbinden, hätte das einen Kurzschluss zur Folge. Ein sehr dünner Kupferdraht würde dabei schmelzen (wie eine Sicherung „durchbrennen“), ein dicker Kupferdraht würde einen explosionsartigen Ausgleich der Polpotenziale verursachen und dabei die Batterie vernichten.
Als Abhilfe gegen ein solches Risiko dienen Sicherungen, die z. B. auch bei einem Pkw zwischen der Autobatterie und den Zuleitungen zu allen Lampen und anderen „elektrischen Verbrauchern“ eingegliedert sind. Auch ein jedes Hausnetz verfügt über Sicherungen oder Sicherungsautomaten, die bei einem Kurzschluss die geschützte Leitung vom Netz abschalten.
Sowohl für Wechselstrom als auch für Gleichstrom gilt:
Die Strom-Maßeinheit heißt Ampere (abgekürzt A). In der gängigen Praxis wird der Strom manchmal nur in Milliampere (mA) oder Mikroampere (µA) angegeben. Auch hier ist es mit der Umrechnung ähnlich wie bei den metrischen Maßeinheiten: 1 A = 1.000 mA oder 1.000.000 µA.
Der Unterschied zwischen Wechselstrom und Gleichstrom ist vom Prinzip her leicht zu erklären:
Wird eine Glühlampe an eine Batterie angeschlossen, fließt durch sie ununterbrochen ein konstanter Strom (Gleichstrom) nur in einer Richtung.
Eine improvisierte Wechselstromquelle könnten wir – wie abgebildet – z. B. mithilfe einer Batterie-Stromversorgung erstellen, bei der die Polarität der Stromzufuhr zu der Glühlampe durch ständiges Umpolen der Batterieanschlüsse gewechselt wird.
Auf die hier bildlich dargestellte Art wäre die Frequenz der Wechselspannung natürlich nur sehr niedrig. Man könnte jedoch einen solchen Polaritätswechsel z. B. mithilfe eines kleinen elektromagnetischen Umschalters beschleunigen, der wie ein Blinker hin und her wippt und das ständige Umdrehen der Batterie ersetzt. Auf den „tieferen Sinn“ einer solchen Lösung, sowie auch auf die tatsächliche Wechselstromerzeugung, kommen wir in Kap. 4 zurück.
Wenn es heißt, dass die Leistung eines Motors z. B. 1 PS beträgt, dürfte es stattdessen heißen, dass sie 736 Watt beträgt, denn 1 PS = 736 Watt. Soweit zum „greifbaren“ Vergleich der zwei Leistungsmaßeinheiten. Wir verzichten auf das Grübeln darüber, wie viele von uns sich unter dem Begriff 1 PS (eine Pferdestärke) konkret vorstellen können, was für eine Leistung ein angemessen motiviertes Pferd tatsächlich aufbringen kann.
Mit der elektrischen Leistung hat dieser Vergleich nur soviel zu tun, dass z. B. ein Elektromotor mit einer Ausgangsleistung (Abgabeleistung) von 736 Watt (= 0,736 kW) ungefähr die gleiche Leistung aufbringen müsste, wie ein kooperatives lebendiges Pferd. Dieser Vergleich reicht aus, um sich die Größenordnung der elektrischen Leistung zumindest ungefähr vorstellen zu können. Elektrische Leistung kann jedoch leicht in Leistungen umgewandelt werden, die – wie z. B. Licht oder Wärme – mit einer rein mechanischen Leistung nur bedingt vergleichbar sind.
Mit der eigentlichen Berechnung der elektrischen Leistung ist es sehr einfach:
Spannung (in Volt) × Strom (in Ampere) = Leistung (in Watt)
Zwei Abwandlungen dieser Formel lauten:
Leistung (in Watt) : Spannung (in Volt) = Strom (in Ampere)
Leistung (in Watt) : Strom (in Ampere) = Spannung (in Volt)
Es handelt sich hier um eine ähnliche Formel wie die, die uns von der Berechnung einer Fläche geläufig ist: Länge × Breite = Fläche
Die elektrische Leistung ist an den Typenschildern der meisten elektrischen Geräte – sowie auch auf allen Glüh- und Leuchtstofflampen – aufgeführt und braucht nur selten berechnet zu werden. Dennoch kann sich der Zugriff auf diese Formel manchmal als ganz nützlich erweisen. Als ein einfaches Beispiel dient folgendes Anliegen:
Im Waschraum eines Wohnhauses sind die Steckdosen für die Waschmaschine und den Wäschetrockner an einem gemeinsamen 16-Ampere-Sicherungsautomaten (neudeutsch „Leitungsschutzschalter“) angeschlossen. Wenn beide Maschinen gleichzeitig betrieben werden, schaltet der Sicherungsautomat den Strom oft ab.
Warum? Ist der Sicherungsautomat vielleicht überlastet? Das lässt sich leicht auskundschaften. Auf den Typenschildern (und in den Bedienungsanleitungen) der Geräte sind jeweils nur die Betriebsspannung (230 V~) und die „Anschlusswerte“ bzw. die bezogenen Leistungen als 3.000 W (3 kW) und 2.500 W (2 kW), aber nicht der Stromverbrauch aufgeführt. Macht nichts, denn das rechnen wir uns leicht aus:
Die maximal bezogene Leistung beträgt 3.000 Watt + 2.500 Watt = 5.500 Watt. Diese 5.500 Watt teilen wir durch 230 Volt und erhalten einen Strom von stolzen 23,91 Ampere (5.500 W : 230 V = 23,91 A).
Diese maximale Stromaufnahme kommt immer dann vor, wenn beide Maschinen (abhängig von der jeweiligen Programmstufe) den maximalen Strom beziehen. Ein 16-A-Sicherungsautomat ist hier deutlich unzureichend und sollte durch einen 25-A- oder 32-A-Automaten ersetzt werden.
Bei der elektrischen Leistung, die bei Elektrogeräten oder Elektromotoren aufgeführt wird, muss zwischen der Abnahmeleistung (d.h. der bezogenen oder verbrauchten Leistung) und der Abgabeleistung (d.h. der tatsächlich erbrachten Leistung) unterschieden werden. Diese zwei unterschiedlichen „Leistungen“ geben z. B. Hersteller von Elektromotoren auf folgende Weise in den technischen Daten preis: Abnahmeleistung 200 Watt, Abgabeleistung 108 Watt.
Die Abnahmeleistung sagt also nur aus, was der Motor „frisst“, die Abgabeleistung sagt aus, was er tatsächlich leistet. Ein Staubsaugermotor kann z. B. 1.500 Watt „fressen“, aber in Wirklichkeit dennoch nur einen Bruchteil dieser Leistung abgeben. Mit einer „normalen“ Glühbirne ist es in dieser Hinsicht noch schlimmer, denn sie wandelt nur etwa 5 % bis 6 % der bezogenen Energie in Licht um. Den Rest der bezogenen Energie strahlt sie in die Umgebung als Wärme ab (worauf man meist verzichten könnte).
So gut wie keine energetischen Verluste entstehen bei der Umwandlung der elektrischen Energie in Wärme: Elektroheizkörper (darunter auch Heizkissen und Heizdecken) oder Wasserkocher, deren Heizspirale vom Wasser voll umhüllt ist, arbeiten in dieser Hinsicht praktisch verlustfrei.
Wäre noch darauf hinzuweisen, dass die Leistung bei manchen induktiven Lasten (z. B. bei Transformatoren) nicht in Watt (W), sondern in Voltampere (VA) angegeben wird. Das hat etwas mit der „Phasenverschiebung“ (mit dem so genannten Phasenwinkel „φ“) zu tun. Wir dürfen einfachheitshalber die „VA“ und die „W“ als dasselbe betrachten. Genau genommen müsste andernfalls für die Berechnung der „Wirkleistung“ bei induktiven Lasten die Formel:
Leistung = Spannung × Strom × cos (φ)
angewendet werden.
Das „cos (φ)“ stellt eine Zahl dar, die immer kleiner als 1 ist und somit die Leistung etwas reduziert. Dieses cos (φ) wird in der Praxis bei induktiven Lasten jedoch nur selten angegeben (z. B. als cos φ = 0,95). In dem Fall bezieht man es – wenn man will – in die Formel ein. Man darf sich aber in der Praxis einfach damit zufrieden geben, dass man über die Existenz dieses komischen „Kosinus φ“ im Bilde ist. Jedenfalls wirkt sich diese „Phasenverschiebung“ auf die tatsächliche Leistung sozusagen als ein sanfter „Abspeckfaktor“ aus. Gut zu wissen, dass es so etwas überhaupt gibt (und das genügt).
Der Stromzähler des Stromlieferanten zählt in jedem Haushalt laufend den Energieverbrauch in Kilowattstunden. Wie der Name des Zählers andeutet, handelt es sich hier um die Erfassung der bezogenen Energie in der Form von Leistung (in Kilowatt) mal Zeit (in Betriebsstunden). Die Endsumme wird als Kilowattstunde(n) – abgekürzt kWh – bezeichnet. Eine Kilowattstunde = 1.000 Wattstunden (1 kWh = 1.000 Wh).
Einige Beispiele:
Bezieht eine 100-Watt-Glühlampe eine Stunde lang den elektrischen Strom, entsteht ein Stromverbrauch von 100 Wh (= 0,1 kWh).
Bezieht eine elektrische Kochplatte eine Stunde lang eine elektrische Leistung von 1.500 Watt (1,5 kW), ergibt sich daraus ein Energieverbrauch von 1,5 kWh. Bleibt sie zwei Stunden lang eingeschaltet, verdoppelt sich der Energieverbrauch auf 3 kWh usw.
Eine 7-Watt-Energiesparlampe verbraucht erst nach ca. 142,8 Betriebsstunden eine einzige Kilowattstunde an elektrischer Energie (1.000 Watt : 7 Watt = 142,8 Betriebsstunden).
Laut Prospekt verbraucht ein LED-Fernseher eine elektrische Leistung von 70 Watt (im Betrieb) und 0,3 W (W) (im Stand-by-Betrieb). Wie lange er im „Vollbetrieb“ läuft, bevor er eine Kilowattstunde (1.000 W × 1 Stunde) verbraucht, ist schnell ausgerechnet: 1.000 W : 70 W = 14,28 Std.
Nun zum Stand-by: Wir nehmen an, dass wir im Durchschnitt 2 ½ Stunden pro Tag fernsehen. Der Rest von 21,5 Std. pro Tag entfällt auf den Stand-by-Verbrauch. Das ergibt pro Jahr: 365 Tage × 21,5 Std. = 78.475 Stunden; multipliziert mit 0,3 W = 23.542 Wattstunden (= 23,5 kWh).
Kostet uns eine Kilowattstunde z. B. 26 Cent, verbraucht der Stand-by-Betrieb 6,11 € im Jahr (0,26 € × 23,5 kWh = 6,11 €).
Als elektrische Leitungen werden bekanntlich Kupferleiter in der Form von isolierten Drähten und Kabeln verwendet. Auf nähere Einzelheiten kommen wir noch in Kapitel 9 zurück. Vorerst wäre jedoch erklärungsbedürftig, wie elektrische Leitungen, darunter auch leitende Verbindungen aller Art, in elektrischen Schaltplänen zeichnerisch dargestellt werden – was wir nun anhand von einigen Beispielen zeigen:
Grundsätzlich werden in einem elektrischen Schaltplan (in einem Schema) alle Verbindungen bevorzugt nur waagrecht und senkrecht angeordnet. Ausnahmen – in Form von schrägen Linien oder Bögen – sind zwar zulässig, aber nur dann sinnvoll, wenn es der leichteren Verständlichkeit der Schaltung dient. Dies kann vor allem Anwendern mit wenig Erfahrung den Überblick erleichtern (weshalb auch wir es in diesem Buch bei manchen Beispielen so handhaben). Wie eine schematisch dargestellte Verbindung im Schaltplan angeordnet ist (über wie viele „Ecken“ sie sich um andere Bauteile schlingert), hat nichts damit zu tun, wie sie z. B. in einem Gerät tatsächlich verläuft oder wie sie beim Nachbau einer Schaltung verlegt wird. Ausnahmen werden üblicherweise nur bei Schaltplänen von elektrischen Hausnetzen gemacht, denn hier werden in der Regel die Lichtschalter, Steckdosen und Lampenanschlüsse „maßstabgerecht“ in die Wände dort eingezeichnet, wo sie der Elektroinstallateur anbringen soll.
Wenn sich in einem Schaltplan zwei Linien kreuzen und diese Kreuzung nicht mit einem Punkt versehen ist, handelt es sich um zwei Linien, die miteinander nicht verbunden sind. Ist in einem Schaltplan die Kreuzung von zwei Linien – oder eine Abzweigung – mit einem Punkt versehen, handelt es sich um eine leitende Verbindung.
Solche Kreuzungen und Verbindungen verlaufen in Wirklichkeit in einem Gerät oder in einer Vorrichtung oft ganz woanders, als es schematisch dargestellt wird, denn bei einem Schaltplan geht es vor allem darum, dass die Funktionsweise der Schaltung leicht nachvollziehbar ist. Dem technischen Zeichner bleibt es dabei überlassen, wie er alles anordnet. Von Bedeutung ist nur, dass eine zeichnerisch dargestellte Leitung den Ausgangspunkt mit dem vorgesehenen Zielpunkt verbindet. Ein praktisches Vergleichsbeispiel geht aus der nebenstehenden Abbildung hervor.
Schematische Darstellung der vorhergehenden Schaltung mit Anwendung von Schaltzeichen:
Das Schaltzeichen einer Erdung (a) oder Masse (b) spielt in der Elektrotechnik – und somit auch in der Elektronik – eine sehr wichtige Rolle. Das unter (c) abgebildete Schaltzeichen der Masse wird in ausländischen Schaltungen angewendet.
Ein „Erdleiter“ (Schutzleiter) schützt im Hausnetz die Benutzer vor Verletzung – dies zumindest bei Lampen, Geräten und Vorrichtungen, deren Gehäuse aus Metall ist. Das Anschlusskabel ist in dem Fall dreiadrig ausgeführt, und der Erdleiter mit grün-gelber Isolierung wird mit den elektrisch leitenden Metallteilen solcher Verbraucher verbunden. Sollte durch eine interne Beschädigung der metallische Körperteil des Verbrauchers in Berührung mit der Phase kommen, verursacht das einen Kurzschluss, der eine blitzschnelle Stromabschaltung zufolge hat – wodurch der Anwender vor einem elektrischen Schlag geschützt wird.
Bei elektronischen Schaltungen müssen zudem etliche Funktionsteile „geerdet“ werden, um ihre Aufgabe optimal erfüllen zu können. Unter diesem Begriff versteht man hier jedoch nur ausnahmsweise eine echte Verbindung mit „Mutter Erde“, sondern eher eine Verbindung mit der „Masse“. Mit ihr werden u. a. Chassis, Konsolen und Rahmen eines Gerätes, sowie auch Abschirmungen von Antennen-Koaxialkabeln und Audioleitungen verbunden. Auch der Minuspol einer einfacheren Spannungsversorgung einer elektronischen Schaltung wird in der Regel mit der Masse verbunden (wie in diesem Buch noch an mehreren Beispielen gezeigt wird).