Elektrizittslehre Der einfache Stromkreis Copyright by H Sporenberg

Elektrizitätslehre Der einfache Stromkreis Copyright by H. Sporenberg

Elektrizitätslehre Parallel- und Reihenschaltung Copyright by H. Sporenberg

Elektrizitätslehre 1. Aufgabe: Bei einem Auto wird die Innenbeleuchtung eingeschaltet, sobald eine der vier Türen geöffnet ist. Skizziere ein mögliches Schaltschema. 2. Aufgabe: Barbara will von zwei Türen aus die elektrische Zimmerbeleuchtung beliebig einund ausschalten können (unabhängig von der jeweils anderen Schalterstellung). Sie zeichnet für den Elektriker folgenden Schaltplan: a. Was wird der Elektriker daran auszusetzen haben? b. Zeichne einen neuen Plan, der Barbaras Wünsche erfüllt. Copyright by H. Sporenberg

Elektrizitätslehre 3. Aufgabe: In dem folgenden Stromkreis befinden sich vier baugleiche Lämpchen, eine Stromquelle und ein Schalter. a)Welche Lämpchen leuchten, wenn der Schalter S geöffnet ist. Vergleiche die Helligkeit der Lämpchen untereinander und gib hierfür eine Begründung. b) Nun wird der Schalter geschlossen. Beantworte die Frage von Teilaufgabe a) auch für diesen Fall. Copyright by H. Sporenberg

Elektrizitätslehre 4. Aufgabe: Die beiden Nebelscheinwerfer N 1 und N 2 eines Autos sollten nur dann durch den Schalter SN einschaltbar sein, wenn die beiden Fahrscheinwerfer F 1 und F 2 bereits durch den Schalter SF eingeschaltet sind. Entwirf eine geeignete Schaltung! Copyright by H. Sporenberg

Elektrizitätslehre Lösung 1. Aufgabe: Es handelt sich um eine sogenannte ODERSchaltung der vier Schalter. Dabei muss beim Öffnen der Türe der jeweilige Schalter geschlossen werden. 2. Aufgabe: Mit dem Schalter "Tür 1" kann die Lampe zwar aus- und eingeschaltet werden, schließt man jedoch den Schalter "Tür 2" so kommt es zu einem Kurzschluss. b. Die nebenstehende Schaltung erfüllt die Forderungen von Barbara. Sie besteht aus zwei Wechselschaltern. Mit ihnen kann die Lampe unabhängig voneinander einund ausgeschaltet werden. Hinweis: Bei modernen Gangbeleuchtungen geschieht das Einund Ausschalten mit Relais. Copyright by H. Sporenberg

Elektrizitätslehre Lösung 3. Aufgabe a) Es leuchten alle vier Lämpchen. Dabei leuchten jeweils L 1 und L 4 bzw. L 2 und L 3 gleich hell. L 1 und L 4 leuchten heller als L 2 und L 3: Der Strom der durch L 1 bzw. L 4 fließt teilt sich zu gleichen Teilen auf L 2 und L 3 auf. b)Jetzt leuchten nur noch L 1 und L 4 (gleich hell). L 2 und L 3 sind kurzgeschlossen (durch den geschlossenen Schalter S überbrückt). Copyright by H. Sporenberg

Elektrizitätslehre Lösung 4. Aufgabe Copyright by H. Sporenberg

Elektrizitätslehre Die elektrische Stromstärke Copyright by H. Sporenberg

Elektrizitätslehre U in V I in A 0, 0 1, 0 2, 0 3, 0 4, 0 5, 0 0, 0 1, 6 3, 2 4, 9 6, 5 8, 3 0, 0 0, 8 1, 6 2, 4 3, 25 4, 05 4, 8 5, 55 6, 4 7, 1 7, 85 Konstantandraht Durchm. 0, 5 mm 0, 0 0, 5 1, 0 1, 4 1, 7 1, 9 2, 05 2, 25 2, 4 2, 55 Eisendraht in Luft 0, 0 0, 5 1, 0 1, 5 2, 0 2, 5 3, 0 3, 5 3, 9 4, 3 4, 65 Eisendraht in Waser 0, 0 0, 5 1, 1 1, 9 2, 75 3, 6 4, 5 5, 8 7, 2 9, 0 Copyright by H. Sporenberg 6, 0 7, 0 8, 0 9, 0 10, 0 Konstantandraht Durchm. 0, 9 mm Kohlestift (Bleistiftmine) Es wird untersucht, wie sich der Strom I durch verschiedene Leiter verändert, wenn man die an dem Leiter liegende Spannung U variiert. Die Leiter wurden so ausgewählt, dass man während der Aufnahme der Kennlinien, den Messbereich des Strom- und Spannungsmessers nicht ändern musste.

Elektrizitätslehre Stelle die Messergebnisse in einem Koordinatenkreuz dar Beantworte dazu folgende Fragen: 1. Welche Testleiter gehorchen bei dem durchgeführten Experiment dem Gesetz von Ohm? 2. Wie erkennt man dies am Diagramm? 3. Wie erkennt man dies aus der Messwertstabelle? Copyright by H. Sporenberg

Elektrizitätslehre Copyright by H. Sporenberg

Elektrizitätslehre Farbe 1. Ring 1. Ziffer 2. Ring 2. Ziffer 3. Ring Multiplikator keine 4. Ring Toleranz 20 % silber 0, 01 10 % gold 0, 1 5% schwarz - 0 1 braun 1 1 10 1% rot 2 2 100 2% orange 3 3 1000 gelb 4 4 10000 grün 5 5 100000 0, 5 % blau 6 6 1000000 0, 25 % violett 7 7 10000000 0, 1 % grau 8 8 10000 0, 05 weiß 9 9 100000 Copyright by H. Sporenberg

Elektrizitätslehre Bei dem verwendeten Chrom-Nickel-Draht mit A = 0, 20 mm 2 ergaben sich bei der Variation der Drahtlänge die folgenden Messwerte: 0, 25 0, 50 0, 75 1, 00 Strom I in A 1, 0 Spannung U in V 1, 3 2, 7 4, 0 5, 3 Drahtlänge l in m Copyright by H. Sporenberg

Elektrizitätslehre Bei dem verwendeten Konstantan-Draht mit l = 1, 00 m ergaben sich bei der Variation der Querschnittsfläche die folgenden Messwerte: Querschnittsfläche A in mm 2 0, 10 0, 20 0, 35 0, 40 Strom I in A 0, 27 0, 54 0, 76 1, 0 1, 5 Spannung U in V Copyright by H. Sporenberg

Elektrizitätslehre In einem dritten Versuch wird der Widerstand von Drähten gleicher Länge (l = 1, 00 m) und Querschnittsfläche (A = 0, 20 mm 2) untersucht: Konstantan Chrom-Nickel Messing Strom I in A 0, 54 0, 5 0, 10 Spannung U in V 1, 5 2, 7 0, 70 Material Copyright by H. Sporenberg

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Elektrizitätslehre Aufgabe Gegeben ist der nebenstehende Stromkreis. Zeichnen Sie ihn ab und fügen sie Messgeräte ein, mit denen man a) die Spannung der Batterie UB, b) den Gesamtstrom Iges, c) den Teilstrom I 1 durch L 1, d) Die Spannung U 2, die an der Lampe L 2 liegt, messen kann. Copyright by H. Sporenberg

Elektrizitätslehre Aufgabe - Flachbatterie Eine Flachbatterie besteht aus drei gleichartigen Zellen von je 1, 5 V Spannung. a)Welche Spannung besitzt eine Flachbatterie? b)Könnte man den Betrag der Netzspannung Unetz an der Steckdose von 230 V auch mit Hilfe von Flachbatterien herstellen? Wie viele Flachbatterien würde man benötigen? c) Wodurch unterscheiden sich die Spannung des Haushaltsnetzes und die in Teilaufgabe b) mittels Flachbatterien dargestellte Spannung Uflach? d) Wie könnte man den Unterschied zwischen Unetz und Uflach experimentell zeigen? Copyright by H. Sporenberg

Elektrizitätslehre Aufgabe – Flachbatterie - Lösung a) Die Flachbatterie besitzt die Spannung von 3· 1, 5 V = 4, 5 V. b) Durch Serienschaltung der Flachbatterien lässt sich eine höhere Spannung erreichen. Um den Betrag der Netzspannung herstellen zu können, müsste man etwa 51 Flachbatterien in Serie schalten. c) Beim Haushaltsnetz handelt es sich um eine Wechselspannung (die Pole der Quelle wechseln mehrmals in der Sekunde das Vorzeichen). Die Spannung der hintereinander geschalteten Flachbatterien ist eine Gleichspannung. d) Man schließt an beide Quellen ein Glimmlampe mit Vorwiderstand an. Bei der Gleichspannung leuchtet nur die mit dem Minuspol verbundene Elektrode der Glimmlampe auf. Bei Anschluss der Wechselspannung leuchten scheinbar beide Elektroden auf. Dieser Eindruck entsteht, da der Helligkeitswechsel an den Elektroden so schnell erfolgt, dass unsere Wahrnehmung dem nicht folgen kann.

Elektrizitätslehre Aufgabe Es gibt - insbesondere bei Kleinstcomputern - Bildschirme, bei denen man mit Hilfe eines Griffels auf den Bildschirm schreiben kann. Man nennt solche Bildschirme Touchscreens. Eine Sonderform eines solchen Touchscreens ist der resistive Touchscreen, welcher auf der Basis von in Serie geschalteten Widerständen arbeitet. Im Folgenden soll das Prinzip dieser Technologie stark vereinfacht dargestellt werden. Copyright by H. Sporenberg

Elektrizitätslehre Aufgabe Der resistive Touchscreen besteht aus einer stabilen unteren Schicht (Stabilteil, meist aus Glas), deren Oberseite mit einem leitenden und transparenten Material (z. B. Indium-Zinn-Oxid) überzogen ist. Darüber befindet sich der Flexteil, eine flexible, transparente, auf der Unterseite ebenfalls von Indium-Zinn-Oxid überzogene flexible Schicht, die von der unteren Schicht durch einen sogenannten Spacer im Randbereich auf Abstand gehalten wird. Drückt man nun mit einem Stift auf den Flexteil, so gelangt dieser mit der unteren Schicht im Berührpunkt P in Kontakt. Ist der Pluspol einer Spannungsquelle an der linken Seite des Flexteil, der Minuspol an der unteren Seite des Stabilteil angeschlossen, so ist Stromfluss über eine Widerstandsstrecke Rx im Flexteil und über eine zweite Widerstandsstrecke Ry im Stabilteil möglich. Copyright by H. Sporenberg

Elektrizitätslehre Aufgabe Der Widerstand Rx ist umso größer je weiter rechts der Kontaktpunkt P ist, und der Widerstand Ry ist umso größer je weiter oben der Kontaktpunkt P ist. An diesen in Serie geschalteten Widerständen fließt der Strom I 1. Schaltet man kurz danach den Pluspol der Spannungsquelle an die rechte Seite des Flexteils so fließt der Strom I 2 durch die Widerstände Rz und Ry. Aus diesen beiden Strömen können exakt die Widerstände Rx und Ry und daraus die Stelle P ermittelt werden. Auf der darunter liegenden Flüssigkeitskristall-Matrix wird dann genau das unter dem Kontaktpunkt P liegende Element abgedunkelt. Schreibt man mit dem Stift auf dem Flexteil so entsteht auf diese Weise auf der Flüssigkeitsmatrix eine dunkle Spur, die genau dem Stift folgt. Copyright by H. Sporenberg

Elektrizitätslehre Aufgabe Die Spannung zwischen dem Flexteil und dem Stabilteil ist konstant 10, 0 V. Die Summe der beiden Widerstände (Rx und Rz) = 1000 W = R, ebenso ist Ry höchstens R=1000 W. Man misst I 1 = 14 m. A und I 2 = 11 m. A. Berechne Rx und Ry. Copyright by H. Sporenberg