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c_elehre:elektrische_bauelemente [18 December 2016 15:28] – einige Begriffe erklärt s.anskeit@gmx.de | c_elehre:elektrische_bauelemente [18 October 2021 05:13] (current) – falsches Bild auskommentiert knaak@iqo.uni-hannover.de | ||
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====== Elektrische Bauelemente ====== | ====== Elektrische Bauelemente ====== | ||
===== Bauelemente im Anfängerpraktikum ===== | ===== Bauelemente im Anfängerpraktikum ===== | ||
- | Im Anfängerpraktikum | + | Im Anfängerpraktikum |
==== Ein wenig Theorie ==== | ==== Ein wenig Theorie ==== | ||
- | **Lineare Bauelemente** weisen im Wesentlichen einen linearen Zusammenhang zwischen elektrischen Größen, z.B. Strom und Spannung, auf. Beim Betrieb mit Wechselspannung | + | **Lineare Bauelemente** weisen im Wesentlichen einen linearen Zusammenhang zwischen elektrischen Größen, z.B. Strom und Spannung, auf. Beim Betrieb mit Wechselspannung |
+ | |||
+ | **Nichtlineare Bauelemente** haben eine erwünschte Nichtlinearität. So leitet eine Diode den Strom nur in einer Richtung, während sie sich bei entgegengesetzter Polarität nahezu wie ein Isolator verhält. | ||
+ | **Kennlinien elektrischer Bauelemente** | ||
+ | |||
+ | Mit Hilfe der Kennlinien eines Bauelements kann das Leistungsverhalten eines elektrischen Bauelements grafisch dargestellt werden. Dabei wird häufig die Stromstärke-Spannungs-Kennlinie (I-U-Kennlinie) betrachtet, das heißt, man stellt den Strom in Abhängigkeit der Spannung dar, welcher durch ein Bauelement fließt. | ||
**Passive Bauelemente** sind jene, die keine Verstärkerwirkung zeigen und keine Steuerungsfunktion besitzen. | **Passive Bauelemente** sind jene, die keine Verstärkerwirkung zeigen und keine Steuerungsfunktion besitzen. | ||
**Aktive Bauelemente** zeigen in irgendeiner Form eine Verstärkerwirkung des Nutzsignals oder erlauben eine Steuerung. | **Aktive Bauelemente** zeigen in irgendeiner Form eine Verstärkerwirkung des Nutzsignals oder erlauben eine Steuerung. | ||
+ | |||
===== Passive Bauelemente ===== | ===== Passive Bauelemente ===== | ||
==== Widerstand ==== | ==== Widerstand ==== | ||
+ | <WRAP Group> | ||
+ | <WRAP 20% left> | ||
- | {{: | + | {{: |
- | + | </ | |
- | + | ||
- | Ein elektrischer Widerstand wird auch ohmscher Widerstand genannt. Er hat das Formelzeichen $R$. Wenn Elektronen durch einen Leiter fließen, stoßen sie ab und zu auch gegen Atome, was sie verlangsamt. Ein Widerstand ist nun ein Material, bei dem die Elektronen öfter stoßen. Dies hat Einfluss auf Spannung und Stromstärke. Eine einprägsame Formel dazu ist die " | + | |
- | + | ||
- | + | ||
- | Es ist zwischen Widerständen in Parallel- und Reihenschaltung zu unterscheiden. | + | |
- | + | ||
- | In einer **Reihenschaltung** ist der Gesamtwiderstand $R_{ges}$ gleich der Summe der Einzelwiderstände. | + | |
- | + | ||
- | \begin{align*} | + | |
- | R_{ges} = \sum_{i=1}^{N} R_i | + | |
- | \end{align*} | + | |
- | + | ||
- | mit i Widerständen und der Gesamtanzahl N an Widerständen. | + | |
- | Die Strömstärke ist in Reihenschaltung von Widerständen überall gleich. | + | |
- | + | ||
- | + | ||
- | In einer **Parallelschaltung** ist der Gesamtwiederstand die Summe der Kehrwerte (also das " | + | |
- | + | ||
- | \begin{align*} | + | |
- | R_{ges} = \sum_{i=1}^{N} \frac{1}{R_i} | + | |
- | \end{align*} | + | |
- | mit i Widerständen und der Gesamtanzahl N an Widerständen. | + | |
Bei der **Messung von Widerständen** kann man das Ohmsche Gesetz ausnutzen. $U=R\cdot I \Rightarrow R = \frac{U}{I}$ | Bei der **Messung von Widerständen** kann man das Ohmsche Gesetz ausnutzen. $U=R\cdot I \Rightarrow R = \frac{U}{I}$ | ||
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==== Spannungsquellen ==== | ==== Spannungsquellen ==== | ||
- | <WRAP group> | ||
- | <WRAP half column> | ||
- | {{: | ||
- | </ | ||
- | <WRAP half column> | + | Als Spannungsquelle fassen wir eine elektrische Energiequelle auf, die in Abhängigkeit der angeschlossenen Verbraucher elektrischen Strom liefert. Dies sind zum Beispiel Batterien, Solarzellen oder Generatoren. |
- | Als Spannungsquelle fassen wir eine elektrische Energiequelle auf, die in Anhängigkeit der angeschlossenen Verbraucher elektrischen Strom liefert. Dies sind zum Beispiel Batterien, solarzellen oder Generatoren. | ||
- | |||
- | </ | ||
- | </ | ||
=== Stromquellen === | === Stromquellen === | ||
- | Damit ein elektrischer Strom fließen kann, muss eine elektrische Spannung anliegen. | ||
- | Hierbei muss zwischen Stromquellen mit Gleichspannung und Wechselspannung unterschieden werden. | + | <WRAP Group> |
+ | <WRAP 20% left> | ||
- | **Stromquellen mit Gleichspannung** | + | {{: |
- | Dies wird in Stromquellen mit Gleichspannung erreicht, indem ein Zustand aufrecht erhalten wird, in dem am Minuspol einer Stromquelle ein Elektronenüberschuss, | + | </ |
- | **Stromquellen mit Wechselspannung** | + | Damit ein elektrischer Strom fließen kann, muss eine elektrische Spannung anliegen. |
- | ==Stromquellen in Reihenschaltung== | + | ==== Kondensator ==== |
+ | <WRAP Group> | ||
+ | <WRAP 20% left> | ||
- | ==== Kondensator ==== | ||
{{: | {{: | ||
- | + | </ | |
- | Kondensatoren sind Baulemente, die elektrische Energie (Ladung) Speichern können. Im Prinzip besteht ein Kondensator aus zwei gegenüberliegende | + | Kondensatoren sind Baulemente, die elektrische Energie (Ladung) Speichern können. Im Prinzip besteht ein Kondensator aus zwei gegenüberliegenden |
Eine Platte nimmt dabei negative Ladungsträger auf, die andere hingegen positive, sodass das Verhältnis gleich groß ist. | Eine Platte nimmt dabei negative Ladungsträger auf, die andere hingegen positive, sodass das Verhältnis gleich groß ist. | ||
- | Auch hier gilt es wieder zwischen Gleichspannugs- und Wechselspannugnskondensatoren zu unterscheiden. | ||
- | <WRAP center round alert 60%> | ||
- | Gleichspannungskondensatoren sind gepolt, die Anschlüsse durfen nicht vertauscht werden | ||
- | </ | ||
- | |||
- | |||
- | Wechselspannungskondensatoren sind ungepolt und dürfen sowohl an Wechsel- aöls auch an Gleichspannung angeschlossen werden. | ||
====Transformator==== | ====Transformator==== | ||
+ | <WRAP Group> | ||
+ | <WRAP 20% left> | ||
+ | {{: | ||
+ | </ | ||
Ein Transformator dient dem Zweck Spannungen $U$, Ströme $I$ und Widerstände $R$ in Wechselstromkreisen zu erhöhen bzw. zu verringerrn. Man spricht von herauf- und heruntertransformieren. | Ein Transformator dient dem Zweck Spannungen $U$, Ströme $I$ und Widerstände $R$ in Wechselstromkreisen zu erhöhen bzw. zu verringerrn. Man spricht von herauf- und heruntertransformieren. | ||
====Glühlampe==== | ====Glühlampe==== | ||
- | {{: | + | <WRAP Group> |
+ | <WRAP 20% left> | ||
+ | {{: | ||
+ | </ | ||
+ | |||
+ | |||
Bei einer Glühlampe heizt ein elektrischer Strom ein elektrischer Leiter auf, wodurch er zum Leuchten angeregt wird. | Bei einer Glühlampe heizt ein elektrischer Strom ein elektrischer Leiter auf, wodurch er zum Leuchten angeregt wird. | ||
+ | |||
+ | ==== Oszilloskop ==== | ||
+ | <WRAP Group> | ||
+ | <WRAP 20% left> | ||
+ | {{: | ||
+ | |||
+ | </ | ||
+ | Das [[Oszilloskop]] ist ein Messinstrument, | ||
+ | Mit einem Oszi, lässt sich jede Größe darstellen, die durch ein Spannung gemessen werden kann. | ||
+ | |||
==== Aktive Bauelemente ==== | ==== Aktive Bauelemente ==== | ||
==== Diode ==== | ==== Diode ==== | ||
+ | <WRAP Group> | ||
+ | <WRAP 20% left> | ||
+ | |||
{{: | {{: | ||
+ | </ | ||
+ | |||
+ | Eine herkömmliche [[archiv: | ||
====Transistor==== | ====Transistor==== | ||
+ | <WRAP Group> | ||
+ | <WRAP 20% left> | ||
+ | {{: | ||
+ | </ | ||
+ | Ein bipolarer Transistor besteht aus zwei entgegengesetzt angeordneten PN-Übergängen. Ein bipolarer Transistor kann mit einem kleinen Strom einen großen Strom steuern. | ||
+ | |||
+ | ==== Operationsverstärker ==== | ||
+ | <WRAP Group> | ||
+ | <WRAP 20% left> | ||
+ | |||
+ | /* {{: | ||
+ | |||
+ | </ | ||
+ | Ein Operationsverstärker ist ein elektronischer Verstärker, | ||
==== Hochpass ==== | ==== Hochpass ==== | ||
+ | <WRAP Group> | ||
+ | <WRAP 20% left> | ||
+ | |||
+ | {{: | ||
+ | </ | ||
+ | Ein Hochpass ist im Prinzip ein Filter, der Frequenzen oberhalb eines bestimmten Werts (Grenzfrequenz) annähernd ungeschwächt passieren lässt. Tiefere Frequenzen werden hingegen gedämpft. | ||
==== Tiefpass ==== | ==== Tiefpass ==== | ||
+ | <WRAP Group> | ||
+ | <WRAP 20% left> | ||
+ | |||
+ | {{: | ||
+ | </ | ||
+ | Der Tiefpass ist im Prinzip das Gegenstück zum Hochpass. Frequenzen ab einer Grenzfrequenz werden gedämpft und darunter näherungsweise ungeschwächt durchgelassen. | ||
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- | ==== Kennlinien ==== |