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Elektrizitätslehre Der einfache Stromkreis Copyright by H. Sporenberg.

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Präsentation zum Thema: "Elektrizitätslehre Der einfache Stromkreis Copyright by H. Sporenberg."—  Präsentation transkript:

1 Elektrizitätslehre Der einfache Stromkreis Copyright by H. Sporenberg

2 Parallel- und Reihenschaltung Copyright by H. Sporenberg Elektrizitätslehre

3 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 ein- und 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

4 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

5 4.Aufgabe: Die beiden Nebelscheinwerfer N1 und N2 eines Autos sollten nur dann durch den Schalter SN einschaltbar sein, wenn die beiden Fahrscheinwerfer F1 und F2 bereits durch den Schalter SF eingeschaltet sind. Entwirf eine geeignete Schaltung! Copyright by H. Sporenberg Elektrizitätslehre

6 Lösung 1.Aufgabe: Es handelt sich um eine sogenannte ODER- Schaltung 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 ein- und ausgeschaltet werden.Hinweis: Bei modernen Gangbeleuchtungen geschieht das Ein- und Ausschalten mit Relais. Copyright by H. Sporenberg Elektrizitätslehre

7 Lösung 3.Aufgabe a) Es leuchten alle vier Lämpchen. Dabei leuchten jeweils L1 und L4 bzw. L2 und L3 gleich hell. L1 und L4 leuchten heller als L2 und L3: Der Strom der durch L1 bzw. L4 fließt teilt sich zu gleichen Teilen auf L2 und L3 auf. b)Jetzt leuchten nur noch L1 und L4 (gleich hell). L2 und L3 sind kurzgeschlossen (durch den geschlossenen Schalter S überbrückt). Copyright by H. Sporenberg Elektrizitätslehre

8 Lösung 4.Aufgabe Copyright by H. Sporenberg Elektrizitätslehre

9 Die elektrische Stromstärke Copyright by H. Sporenberg Elektrizitätslehre

10 U in V0,01,02,03,04,05,06,07,08,09,010,0 0,01,63,24,96,58,3 Konstantandraht Durchm. 0,9 mm 0,00,81,62,43,254,054,85,556,47,17,85 Konstantandraht Durchm. 0,5 mm I in A 0,00,51,01,41,71,92,052,252,42,52,55 Eisendraht in Luft 0,00,51,01,52,02,53,03,53,94,34,65 Eisendraht in Waser 0,00,51,11,92,753,64,55,87,29,0 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. Copyright by H. Sporenberg Elektrizitätslehre

11 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

12 Copyright by H. Sporenberg Elektrizitätslehre

13 Internationaler Farbcode für Vierfachberingung Copyright by H. Sporenberg Elektrizitätslehre

14 Internationaler Farbcode für Vierfachberingung Farbe 1. Ring 1. Ziffer 2. Ring 2. Ziffer 3. Ring Multiplikator 4. Ring Toleranz keine 20 % silber 0,0110 % gold 0,1 5 % schwarz-01 braun11101 % rot % orange gelb grün ,5 % blau ,25 % violett ,1 % grau ,05 weiß Copyright by H. Sporenberg Elektrizitätslehre

15 Internationaler Farbcode für Vierfachberingung Bei dem verwendeten Chrom-Nickel-Draht mit A = 0,20 mm 2 ergaben sich bei der Variation der Drahtlänge die folgenden Messwerte: Drahtlänge l in m 0,250,500,751,00 Strom I in A1,0 Spannung U in V1,32,74,05,3 Copyright by H. Sporenberg Elektrizitätslehre

16 Internationaler Farbcode für Vierfachberingung 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 0,100,200,350,40 Strom I in A0,270,540,761,0 Spannung U in V1,5 Copyright by H. Sporenberg Elektrizitätslehre

17 Internationaler Farbcode für Vierfachberingung In einem dritten Versuch wird der Widerstand von Drähten gleicher Länge (l = 1,00m) und Querschnittsfläche (A = 0,20 mm 2 ) untersucht: Material KonstantanChrom-NickelMessing Strom I in A0,540,50,10 Spannung U in V 1,52,70,70 Copyright by H. Sporenberg Elektrizitätslehre

18 Internationaler Farbcode für Vierfachberingung Copyright by H. Sporenberg Elektrizitätslehre

19 Internationaler Farbcode für Vierfachberingung Aufgabe Gegeben ist der nebenstehende Stromkreis. Zeichnen Sie ihn ab und fügen sie Messgeräte ein, mit denen man a) die Spannung der Batterie U B, b) den Gesamtstrom I ges, 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

20 Internationaler Farbcode für Vierfachberingung 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 U netz 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 U flach ? d) Wie könnte man den Unterschied zwischen U netz und U flach experimentell zeigen? Copyright by H. Sporenberg Elektrizitätslehre

21 Internationaler Farbcode für Vierfachberingung 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 Vorwider- stand 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 Helligkeitswech- sel an den Elektroden so schnell erfolgt, dass unsere Wahrneh- mung dem nicht folgen kann. Elektrizitätslehre

22 Internationaler Farbcode für Vierfachberingung 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. Aufgabe Copyright by H. Sporenberg Elektrizitätslehre

23 Internationaler Farbcode für Vierfachberingung 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. Aufgabe Copyright by H. Sporenberg Elektrizitätslehre

24 Internationaler Farbcode für Vierfachberingung 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 I1. Schaltet man kurz danach den Pluspol der Spannungsquelle an die rechte Seite des Flexteils so fließt der Strom I2 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. Aufgabe Copyright by H. Sporenberg Elektrizitätslehre

25 Internationaler Farbcode für Vierfachberingung Aufgabe Die Spannung zwischen dem Flexteil und dem Stabilteil ist konstant 10,0V. Die Summe der beiden Widerstände (Rx und Rz) = 1000 W = R, ebenso ist Ry höchstens R=1000 W. Man misst I1 = 14 mA und I2 = 11mA. Berechne Rx und Ry. Copyright by H. Sporenberg Elektrizitätslehre

26 Internationaler Farbcode für Vierfachberingung Es gilt ein Gleichungssystem mit 2 Unbekannten zu lösen: Aufgabe Lösung Copyright by H. Sporenberg Elektrizitätslehre

27 Internationaler Farbcode für Vierfachberingung Aufgabe Lösung Copyright by H. Sporenberg Elektrizitätslehre

28 Internationaler Farbcode für Vierfachberingung Messgerät Copyright by H. Sporenberg Elektrizitätslehre

29 Internationaler Farbcode für Vierfachberingung Messgerät Copyright by H. Sporenberg Elektrizitätslehre


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