Arbeitsblatt: Elektronische Baiteile

AB INFO FOLIE: NWT 10 Transistor o l c o A I M T E Transistoren können je nach ihrer Art grob in zwei Arten unterteilen: 1. Transistor als Verstärker 2. Transistor als Schalter Stand: 14.10.2018 2018 Maier www.alemannenschule-Wutoeschingen.de Seite: 1 5 AB INFO FOLIE: NWT 10 Transitor 1. Transistor als Verstärker Die Wirkungsweise von Transistoren ermöglicht es nicht nur, sich sprunghaft ändernde Eingangssignale zu verarbeiten und in sich stetig ändernde Ausgangssignale zu wandeln, einen Transistor also als elektronischen, kontaktlosen Schalter zu nutzen. Er ist auch in der Lage, schwache und sich stetig ändernde Eingangssignale in (verstärkte) Ausgangssignale zu wandeln. Der Transistor wirkt dann als Verstärker. Die Verstärkerwirkung eines Transistors kann in unterschiedlichen Schaltungen realisiert werden. Allgemein sind Verstärker elektronische Baugruppen, die ein schwaches elektrisches Signal in ein stärkeres elektrisches Signal umwandeln. Die wesentliche physikalische Größe ist dabei die Leistung des Signals, die erhöht werden soll. Dies kann durch Spannungsverstärkung und Stromverstärkung geschehen. Verstärker benötigen Hilfsenergie für ihren Betrieb, da sie nach dem Energieerhaltungssatz die Leistungserhöhung nur durch Zufuhr einer äußeren Energie bewirken können. Man findet Transistoren mittlerweile in nahezu allen Netzteilen/Transformatoren zur Verstärkung oder Regulierung der Spannung und Stromstärke. Im Multimedia Bereich bei der Verstärkung von Schall. 2. Transistor als Schalter Die Wirkungsweise von Transistoren ermöglicht es nicht nur, sich stetig ändernde Eingangssignale in (verstärkte) stetig veränderte Ausgangssignale zu wandeln. Er ist auch in der Lage, sich sprunghaft ändernde Eingangssignale zu verarbeiten und liefert dann ebenfalls sich sprunghaft ändernde Ausgangssignale. Wechseln die Eingangssignale nur zwischen zwei festen Werten, so spricht man von einem Schalterbetrieb. Der Transistor wirkt wie ein elektronischer, kontaktloser Schalter. Fällt Licht auf die Fotodiode, verringert sich ihr Widerstand. Die Basis-Emitter-Spannung reicht nicht mehr zum Durchsteuern des Transistors, er sperrt. Am Kollektor liegt praktisch die Betriebsspannung. Ohne Lichteinfall ist der Diodenwiderstand so groß, dass ein hoher Basisstrom fließt, der Transistor ist also durchgesteuert, seine am Kollektor liegende Spannung ist nur die Sättigungsspannung von etwa 0,2 V. Da die Diode ihre Leitfähigkeit mit hoher Frequenz ändern kann, lässt sich diese Schaltung vielfach nutzen. Ein Beispiel ist die Drehzahlmessung. Bei jeder Umdrehung wird ein Lichtweg einmal unterbrochen. Die dabei entstehenden Spannungen werden mithilfe eines Zählers immer 1s lang gezählt und angezeigt. Nach Ablauf einer Sekunde wird der Zählvorgang neu gestartet, die Zähleranzeige auf null zurück gesetzt. Stand: 14.10.2018 2018 Maier www.alemannenschule-Wutoeschingen.de Seite: 2 5 AB INFO FOLIE: NWT 10 Kondensator Kondensator Ein Kondensator ist ist elektrisches Bauelement, mit dem elektrische Ladung und damit elektrische Energie gespeichert wird. Die einfachste Form eines Kondensators ist ein Plattenkondensator, der aus zwei sich gegenüberstehenden, voneinander isolierten Metallplatten besteht, zwischen denen sich Luft befindet. Wird zwischen diesen Metallplatten eine elektrische Spannung angelegt, dann sammeln sich auf ihren Oberflächen getrennt voneinander positive und negative Ladungen an. Zwischen den Platten baut sich ein elektrisches Feld auf, in dem Feldenergie gespeichert ist. Die Kapazität eines Kondensators hängt von seinem Aufbau ab und kann in weiten Grenzen variieren. Kondensatoren können in Reihe oder parallel geschaltet werden. Bauformen von Kondensatoren Blockkondensatoren Keramikkondensatoren Drehkondensatoren Stand: 14.10.2018 2018 Maier www.alemannenschule-Wutoeschingen.de Seite: 3 5 AB INFO FOLIE: NWT 10 Widerstand Elektrische Widerstände bestimmen Jeder gängige elektrische Widerstand ist mit einem Farbcode gekennzeichnet. Dieser gibt den Wert/ Größe des Widerstandes an. Es existieren Widerstände mit vier und mit fünf Farbringen. Widerstände mit fünf Farbringen haben meist einen präziseren Wert und kleinere Abweichungen. Zur Bestimmung kann mittlerweile auch eine APP verwendet werden. In der Tabelle ist sogar noch ein Ring der angibt, wie sich der Wert des Wiederstandes verändert bei bestimmten Temperaturen, ist aber in unserem Falle eher trivial ist. Stand: 14.10.2018 2018 Maier www.alemannenschule-Wutoeschingen.de Seite: 4 5 AB INFO FOLIE: NWT 10 light emitting diode (LED) Grundlagen R R*I U/I U/R Spannung Widerstand Stromstärke Spannung Widerstand Stromstärke Widerstand Spannung Stromstärke Stromstärke Spannung Widerstand Volt (V) Ohm () Ampere (A) LED 5mm Betriebsdaten (min.-max.) mA (min.-max.) Rot 1.8 2.1 20 Grün 3.0 3.2 20 Gelb 1.8 2.1 20 Blau 3.0 3.2 20 Aufbau einer LED (light emitting diode) Stand: 14.10.2018 2018 Maier www.alemannenschule-Wutoeschingen.de Seite: 5 5