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Kann mal ein Elektriker erklären warum das so ist?

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  1. Kann mal ein Elektriker erklären warum das so ist?

    Autor: NeoChronos 31.10.19 - 23:44

    Wenn ich 2-3 Bar Wasserdruck habe und schließe einen Schlauch an, dann hab ich genug Druck, schließe ich noch ein paar mehr an, hab ich ggf. nicht mehr genug, wenn alle voll aufgedreht sind, aber es kommt trotzdem noch was raus.

    Warum ist das beim Strom anders?

  2. Re: Kann mal ein Elektriker erklären warum das so ist?

    Autor: MX0903 01.11.19 - 03:20

    Das ist nichts anderes. Entweder den Druck erhöhen (Ampere) oder die Flussgeschwindigkeit (Volt). Beides ist durch den Rohrleitungswiderstand / -Durchmesser (Ohm) begrenzt. Eigentlich ganz einfach.

    Physik siebte oder achte Klasse. U / (R * I). Ohmsches Gesetz.



    2 mal bearbeitet, zuletzt am 01.11.19 03:25 durch MX0903.

  3. Re: Kann mal ein Elektriker erklären warum das so ist?

    Autor: MX0903 01.11.19 - 03:53

    Ui, nach Halloween.. 😉

    U / R = I

    Spannung / Widerstand = Strom

    Sorry. Forme es um, wie nötig.



    1 mal bearbeitet, zuletzt am 01.11.19 03:55 durch MX0903.

  4. Re: Kann mal ein Elektriker erklären warum das so ist?

    Autor: conker 01.11.19 - 13:03

    MX0903 schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Das ist nichts anderes. Entweder den Druck erhöhen (Ampere) oder die
    > Flussgeschwindigkeit (Volt). Beides ist durch den Rohrleitungswiderstand /
    > -Durchmesser (Ohm) begrenzt. Eigentlich ganz einfach.
    >
    > Physik siebte oder achte Klasse. U / (R * I). Ohmsches Gesetz.

    Nur als Anmerkung, es ist genau umgekehrt:
    Bei einer gegenen Spannung (genauer gesagt Potentialdifferenz, in Volt) stellt sich ein Stromfluss (Ampere) ein.
    Druck entspricht deshalb Spannung und Flussgeschwindigkeit entspricht Stromfluss (Ampere).
    Ich kann mich aber auch nicht errinern, ob da in der Schule auch so viel Wechselspannung behandelt wurde, zumindest nicht in der benötigten Tiefe ...

    @OP
    Dein Beispiel mit dem Wasser entspricht Gleichspannung (DC).
    Die Frage kann ich auch nicht komplett beantworten, aber es hängt damit zusammen, dass wir ein Wechselspannungsnetz (AC) haben und dabei ist die Netzfrequenz besonders wichtig.

    Der Link hier ist nicht schlecht.
    https://www.eccuro.com/artikel/478-wie-funktioniert-eigentlich-das-stromnetz
    >Es ist essentiell das Gleichgewicht zwischen Stromerzeugung - und Verbrauch zu halten. Reicht die erzeugte Energie nicht aus - kommt es zu Stromausfällen. Wird zu viel Strom produziert - kann es zur Überlastung der Stromnetze und Schäden an Kraftwerken oder Verbrauchergeräten kommen.

    Nach meinem Verständnis ist es so, dass der Strom momentan nicht wirklich gespeichert werden kann (außer in riesigen Pufferbatterien, wie Tesla sie in Australien gebaut hat).
    Deshalb muss in Echtzeit die Erzeugung an den Verbrauch angepasst werden. Falls das nicht zusammenpasst, sinkt oder steigt die Netzfrequenz, wobei viele technische Geräte und insbesondere die Kraftwerke und Verteiler auf 50Hz ausgelegt sind.
    >...
    >Der produzierte Strom muss eine Frequenz von genau 50 Umdrehungen pro Sekunde (Hertz) haben. Eine Abweichung von 10 Prozent kann bereits erhebliche Schäden an dem Kraftwerk verursachen.



    1 mal bearbeitet, zuletzt am 01.11.19 13:10 durch conker.

  5. Re: Kann mal ein Elektriker erklären warum das so ist?

    Autor: NeoChronos 01.11.19 - 16:34

    sehr merkwürdig... aber du kommst einer Erklärung zumindest recht nahe.

    Die Grundlagen kenne ich noch ein bisschen aus dem Studium (1. Semester Informatik war bei uns auch Elektrotechnik), aber damit kann ich mir nicht erklären, warum das Netz zusammenbricht, wenn zu viele Verbraucher dranhängen.

    Wenn es wirklich am Wechselstrom liegen sollte, könnte ich mir zumindest vorstellen, dass dann irgendwo ein Transformator abschaltet weil seine Last zu hoch ist, also nicht weil das am Strom selbst liegen würde sondern aus Sicherheit um Schäden durch Überhitzung oder so zu vermeiden

  6. Re: Kann mal ein Elektriker erklären warum das so ist?

    Autor: conker 01.11.19 - 22:35

    NeoChronos schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > sehr merkwürdig... aber du kommst einer Erklärung zumindest recht nahe.
    >
    > Die Grundlagen kenne ich noch ein bisschen aus dem Studium (1. Semester
    > Informatik war bei uns auch Elektrotechnik), aber damit kann ich mir nicht
    > erklären, warum das Netz zusammenbricht, wenn zu viele Verbraucher
    > dranhängen.
    >
    > Wenn es wirklich am Wechselstrom liegen sollte, könnte ich mir zumindest
    > vorstellen, dass dann irgendwo ein Transformator abschaltet weil seine Last
    > zu hoch ist, also nicht weil das am Strom selbst liegen würde sondern aus
    > Sicherheit um Schäden durch Überhitzung oder so zu vermeiden

    Ja, ich glaube jetzt haben wir's.
    Ich hab auch noch so Errinerungs-Bruchstücke aus dem Studium ;) .
    Das mit der Netzfrequenz stimmt, da bin ich mir mittlerweile ziemlich sicher, aber das gilt eher auf den Hochspannungsebenen. und ist für das lokale Problem wahrscheinlich eher weniger relevant.

    Der Trafo ist ein gutes Stichwort.
    Ich habe im andern Thread hier (Flaschenhals ...) das hier gefunden.
    Also grob kann man annehmen, dass das Hoch- und Mittelspannungsnetz eigentlich immer mehr als genug Leistung zur Verfügung stellen können, um den Trafo in der Straße zu grillen.
    Von daher endet wohl hier die Analogie zum Wasserrohr, weil der Trafo nunmal tatsälich ein gewisses Leistungslimit hat, was man beim Rohr nicht so hat ...

    Bramme schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Ein Ortnetztrafo hat rund 630kVA, ab 50 gleichzeitig mit 11kW ladenden
    > Autos wird es irgendwann knapp.
    > Vom Ortsnetztrafo gehen mehrere Kabel zu Kabelverteilerschränken, ein
    > Kabelverteilerschrank ist mit z.B. 200A abgesichert, ab 15 gleichzeitig mit
    > 11kW ladenden Autos wird es irgendwann knapp.
    > Von jedem Kabelverteilerschrank gehen wieder einige Kabel in einzelne
    > Straßen oder Straßenabschnitte, abgesichert mit z.B. 100A. An jedem Kabel
    > sind dann z.B. 20 Haushalte angeschlossen, ab 6 gleichzeitig mit 11kW
    > ladenden Autos wird es irgendwann knapp.
    > Diese Angaben entsprechen nicht 100% dem, was tatsächlich im Netz verbaut
    > ist, bin zu lange raus aus dem Thema. Es gibt aber entsprechende
    > Richtwerte, wie Gleichzeitigkeit bei Hausanschlüssen bewertet wird.
    >
    > Je nachdem, in welchem Netzabschnitt wie viele Autos gleichzeitig laden,
    > löst entweder eine Sicherung im Kabelverteiler, in Abgangsschrank vom Trafo
    > oder direkt am Trafo aus. Ohne Stromversorgung sind dann entweder ein
    > Strassenabschnitt, einige Strassen oder auch ein kompletter kleiner Ort.

  7. Re: Kann mal ein Elektriker erklären warum das so ist?

    Autor: mj 02.11.19 - 08:37

    Geht der Strom rauf geht die Frequenz runter
    Geht der Strom runter geht die Frequenz rauf.

    Im gewissen Maß kann ein Generator das ausgleichen. Wird die Abweichung zu groß muss der Generator vom Netz.
    Spinnt man das jetzt weiter gehen durchbeißen vom Bett gehen immer mehr Generatoren vom Netz und irgendwann ist es komplett dunkel.
    Ein Neustart wird als kritisch angesehen, bei einen total blackout, weil viele Generatoren nicht schwarzstart fähig sind und sich auf ein Netz synchronisieren müssen.
    Also muss man mit den schwarzstartfähigen Generatoren Inseln bilden und vermeiden das diese wieder in überlast gehen weil alle zuschalten...

    Das ganze Problem hat man weil das europäische Stromnetz praktisch ein großes Netz ist und alles synchron laufen muss. Einfach ausgesagt kann aber ein großer Generator mit 50.01 hz einen Generator mit 49.99 hz Ausgleichen.

    Trafos sind auch begrenzt und fliegen irgendwann raus. Genau wie die Sicherungen zu den einzelnen Ortsverteilern und Häusern...

  8. Re: Kann mal ein Elektriker erklären warum das so ist?

    Autor: Pleasant 02.11.19 - 20:08

    Eigentlich ist das so ähnlich.
    Wenn eine Spannungsquelle belastet wird bricht immer ein bisschen die Spannung ein. Der Strom der fließt bestimmt der Gesamtwiderstand des Stromkreises, im Verhältnis zur Spannung. Wenn die Spannungsquelle extrem belastet wird bricht die Spannung stark ein.

    Ungefähr erklärt:
    Das liegt am Innenwiderstand Ri , die jede Spannungsquelle besitzt. Je größer der Widerstand ist desto mehr Spannung fällt an ihn ab. Wenn der Innenwiderstand Ri nicht wesentlich kleiner als der
    der Gesamtwiderstand RL des Stromkreises ist. Fällt an Ihn unverhältnismäßig viel Spannung ab.
    Er Ri kann nicht mehr vernachlässigt werden.
    Durch den Spannungseinbruch fließt folgender maßen weniger Strom.


    U0=Ui+UKL
    I=U0/Ri+RL
    Basiedrt auf I=U/R
    I=Strom
    Ri=Innenwiderstand
    RL=Belastungswiderstand (Gesamtwiderstand des Stromkreises)

    Quelle der Grundlagen: ISBN 978-3-14-24 5035-3 Westermann


    Man kann die Spannungsart eigentlich vernachlässigen für die Grundlagen. Bei Wechselspannung könnte neben der Wirkleistung noch Blindleistung und Scheinleistung entstehen, durch Phasen Verschiebung an induktiven/kapazitiven Widerständen. Dies ist interessant für den Netzaufbau.

  9. Re: Kann mal ein Elektriker erklären warum das so ist?

    Autor: ChrisE 03.11.19 - 12:37

    Habt ihr nie auf so einem Fahrrad gesessen, mit dem man einen Generator angetrieben hat, an dem dann wahlweise eine kleine Glühbirne, eine Kaffeemaschine oder ähnliches angeschlossen wurde? Das ist ähnlich wie bei den Fahrrädern im Fitnesscenter oder beim Arzt, bei denen man die Trittschwierigkeit einstellen kann. Um so mehr Leistung hinten abgerufen wird um so langsamer schafft man noch zu treten.

    Jetzt ist so ein Kraftwerk in erster Näherung nicht anders als ein Fahrrad mit Generator. Irgendwas dreht an der Generatorwelle (z.B. Flügel vom Windrad, Dampfturbine im Gas-/Kohle-/Atomkraftwerk). Schaltet jemand das Licht an, dann bremst die Mehrbelastung den Generator. Der Mensch tritt dann am Fahrrad fester in die Pedale, die Kraftwerke erhöhen die Leistung die auf die Welle wirkt. Was passiert jetzt, wenn die Leistung immer weiter erhöht wird? Es wird immer schwerer den Generator zu drehen. Wenn am Fahrrad Glühbirne, Kaffeemaschine, Toaster und Föhn gleichzeitig hängen kann sich ein Kind auf das Pedal vom Fahrrad stellen, es bewegt sich kein bisschen mehr. Und das kann auch bei den Kraftwerken passieren. Beim Versuch mit dem Fahrrad passiert nichts, das Kind steigt ab, man schaltet paar Verbraucher ab und der nächste ist dran. Aber eine Dampfturbine ist ggf nicht darauf ausgelegt, dass da ganz viel Dampf ankommt und sie sich kaum dreht. Bevor sie kaputt geht dreht man den Dampf ab bzw nimmt das Kraftwerk vom Netz.

    Also je mehr in den Haushalten verbraucht wird, je mehr muss an den Kraftwerken bereitgestellt werden. Wird zu wenig bereitgestellt können die Kraftwerke die angestrebte Drehfrequenz von 50 Hz nicht mehr halten. Wenn die zu weit absinkt dann wird zum Schutz der Kraftwerke recht spät das Kraftwerk vom Netz genommen. Als vorherige Schutzmaßnahme wird Last vom Netz getrennt, so wie letztens in England. Da wird scheinbar planlos und willkürlich ein großer Teil einer beliebigen Region vom Netz getrennt. Hauptsache es kollabiert nicht das komplette Netz (das kennt keine Staatsgrenzen, unser Netz umfasst komplett Europa).

    Zurück zum Vergleich zur Wasserversorgung. Wasser wird von Pumpen in die Rohre gedrückt, die haben eine maximale Fördermenge und -Druck. Der Druck dient dazu, das Wasser auch noch ins obere Stockwerk eines Hauses zu bringen (und auf den Berg), die Fördermenge dass es in der Dusche nicht nur tröpfelt. Gehen jetzt alle gleichzeitig aufs Klo (z.B. Halbzeitpause während einem Spiel der Fußball-WM), dann wird schlagartig mehr Wasser benötigt. Wenn jetzt der Druck im System sinkt ist das aber relativ egal. Im schlimmsten Fall bekommt das Haus auf dem Hügel kurzzeitig kein Wasser. Noch dazu gibt es im Wassersystem Speicher, z.B. Wassertürme. Die werden am Tag des Fußballspiels gefüllt und da schießt das Wasser in der Halbzeit dann ins System. Wenn die Pause vorbei ist werden die von den Pumpen wieder gefüllt.

    Wenn jetzt das Wassernetz längere Zeit überlastet ist dann erholt sich das im Prinzip von allein wieder. Nehmen wir an jeder war am Klo und hat einen Spülkasten der jetzt leer ist. Erst werden die gefüllt die im Tal wohnen, wenn die voll sind baut sich langsam wieder Druck auf und die Etagen höher bzw Gebäude nicht ganz im Tal bekommen Wasser ab. Und so steigt das langsam von unten nach oben.
    Einem Spülkasten ist hier egal wie schnell oder langsam das Wasser fließt. Eine Waschmaschine ist da heutzutage empfindlicher. Die haben eine Intelligenz eingebaut, die dem Anwender sagen soll, dass der Zulauf nicht aufgedreht ist. Die ist aber meist nur so implementiert, dass wenn nicht innerhalb von 5 Sekunden nach Ventil öffnen ein gewisser Füllstand erreicht wird, dann wird die Meldung angezeigt und das Ventil wieder geschlossen. Aber egal.

    Also, was ist jetzt der Unterschied von Strom- zu Wassernetz? Beim Wasser bekommen zuerst die im Tal Wasser, die sind irgendwann bedient und dann kommen die nächsten. So ein von unten nach oben gibt es beim Strom nicht. Der Strom nimmt den Weg des geringsten Widerstandes, aber da stellt sich dann auch ne Spannung ein. Schlussendlich ist es so, dass an allen Haushaltssteckdosen näherungsweise die gleiche Spannung anliegt. Wenn einer einen Verbraucher anschaltet, dann bekommen erstmal alle weniger bis das Kraftwerk gegensteuert.

    Abhilfe im Stromnetz schafft bisschen der sogenannte Selbstregeleffekt. Sinkt die Frequenz sinkt auch die aufgenommene elektrische Leistung des Verbrauchers. Kann man sich so vorstellen, dass wenn plötzlich alle gleichzeitig Fahrstuhl fahren wollen, jeder Fahrstuhl bisschen langsamer fährt. Die Leistung die vom Kraftwerk kommt bleibt erstmal konstant, die Mehrlast bremst den Generator, Frequenz sinkt. Gesunkene Frequenz heißt langsamerer Aufzug. Langsamerer Aufzug braucht weniger Leistung, Generator wird nicht mehr so stark gebremst.

    Jetzt hab ich so viel am Smartphone geschrieben, sicherlich haufenweise Tippfehler drin (danke Autokorrektur...) und weiß auch gar nicht mehr worauf ich raus wollte... Hoffe es ist dennoch bisschen klar geworden warum Strom- und Wassernetz bisschen unterschiedlich sind.

  10. Re: Kann mal ein Elektriker erklären warum das so ist?

    Autor: tco 03.11.19 - 12:41

    Wenn Dein Beitrag zukünftig der Maßstab für Rechtschreibfehler ist, dann deutet das auf eine Verbesserung der Gesamtqualität hier um 10er-Potenzen hin!!!

  11. Re: Kann mal ein Elektriker erklären warum das so ist?

    Autor: Bramme 03.11.19 - 14:49

    mj schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------

    > Das ganze Problem hat man weil das europäische Stromnetz praktisch ein
    > großes Netz ist und alles synchron laufen muss. Einfach ausgesagt kann aber
    > ein großer Generator mit 50.01 hz einen Generator mit 49.99 hz Ausgleichen.
    Es läuft im Netz alles Synchron, die Generatoren laufen immer mit gleicher Frequenz.

    Wird zu viel Leistung aus dem Netz entnommen, dann wird in dem Teil mit der geringsten Erzeugung und dem höchsten Verbrauch kurzzeitig die Frequenz einbrechen, im Rest des Netzes wird dann kurz darauf ebenfalls die Frequenz runter gehen. Ist die Leistung dann nicht im Gleichgewicht geht es immer so weiter. Zuerst wird mit Regelleistung die Leistung erhöht, um die 50Hz zu halten, wenn das nicht gelingt, werden irgendwann Netzteile mit zu viel Verbrauch abgetrennt. In diesen Netzteilen sinkt die Frequenz dann immer weiter, bis die Kraftwerke unter ihre zulässig min. Frequenz fallen, dann Trennen sich die Kraftwerke vom Netz. Die Kraftwerke produzieren dann nur noch für den Eigenbedarf, von diesen Kraftwerken aus kann das Netz dann wieder Stück für Stück aufgebaut werden, um wieder ein großes, synchrones Netz zu erhalten.

  12. Re: Kann mal ein Elektriker erklären warum das so ist?

    Autor: mj 03.11.19 - 16:17

    Minimalste Abweichung hat man auch in einem Netz. Ich seh das bei Generatoren die parallel auf ein Netz Speisen oft oder wenn sie sich nach einem Notstromfall auf das evu Netz synchronisieren.
    Da fließen dann halt Ausgleichströme
    Da sprechen wir aber von der zweiten nachkommastelle

  13. Re: Kann mal ein Elektriker erklären warum das so ist?

    Autor: Eheran 04.11.19 - 09:12

    >Entweder den Druck erhöhen (Ampere) oder die Flussgeschwindigkeit (Volt).
    Druck entspricht Spannung und der Durchfluss dem Strom.
    Alles andere ergibt keinen Sinn, so hingegen ergibt es sehr viel sinn. Bis hin zu so Details wie "ist der Druck zu hoch, platzt die Leitung" <-> "Isolation versagt bei zu hoher Spannung".

  14. Re: Kann mal ein Elektriker erklären warum das so ist?

    Autor: tco 04.11.19 - 10:26

    ...und bei zu hohem Strom schmilzt die Isolation.

  15. Re: Kann mal ein Elektriker erklären warum das so ist?

    Autor: gadthrawn 05.11.19 - 12:14

    NeoChronos schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Wenn ich 2-3 Bar Wasserdruck habe und schließe einen Schlauch an, dann hab
    > ich genug Druck, schließe ich noch ein paar mehr an, hab ich ggf. nicht
    > mehr genug, wenn alle voll aufgedreht sind, aber es kommt trotzdem noch was
    > raus.
    >
    > Warum ist das beim Strom anders?

    Bei deiner Wasserleitung ist bei festem Druck der maximale Durchfluß durch die Rohrdicke begrenzt. Fettes Rohr mit 5 Bar kommt mehr raus wie dünnes Rohr mit 5 Bar (das ist sozusagen der Effekt wenn du den Wasserhahn aufdrehst).

    Nehmen wir mal an, du hast 12 Volt Spannung.
    Der Strom der fließt wird in Ampere ausgedrückt.
    Hast du einen 60 Watt Verbraucher, brauchst du bei 12 Volt 5 Ampere die durchfließen.

    Nehmen wir mal an das Kabel ist von der Dicke auf maximal 16 Ampere ausgelegt. Wenn du jetzt das maximal ausreizt, könntest du 12*16 = 192 Watt an Verbrauchern anschließen.

    Jetzt ist so ein Kabel nur maximal mit Strom belastbar. Würdest du mehr Ampere durchleiten, würde es warm, evtl. schmelzen, vielleicht glühen oder einfach durchbrennen. (Analog: erhöhst du deinen druck im Gartenschlauch macht der irgendwann bumm.)

    Ein Umspannwerk ist auf ein bestimmtes Maximum ausgelegt. Wird versucht mehr an Leistung zu ziehen, schaltet es über Sicherungsmechanismen ab (analog dazu bei der Haustechnik: Legst du zu viele Verbraucher irgendwo an eine Leitung mit zig Verlängerungen, fliegt eine Sicherung da die 13/16A bei Haussicherungen überschritten werden). Bevor Leitung, Isolierung oder Anschluß irgendwo kritisch wird, wird abgeschaltet.

    Stell es dir vor, als gäbe es eine Kupplung zwischen deiner Wasserleitung und nem Staubecken. Versuchst du den ganzen Inhalt des Staubeckens zu schnell abbfließen lässt ist die Leitung (und meist auch der Staudamm) weg. Das Umspannwerk ist an das "Staubecken" der Stromleitungen angeschlossen. Wenn du mehr durch ein Umspannwerk versuchen würdest zu leiten passiert das was in Venezuela im März 2019 nach Blackout passiert ist - es macht groß bumm, das Umspannwerk explodiert und Transformatoren brennen.

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