2021-05-27 Technik Klasse A: Lektion Widerstand und Grundschaltungen B

Diese Lektion (Lehrkraft: DJ3EI) behandelt Stoff, der von 40 Fragen aus dem BNetzA-Fragenkatalog abgefragt wird.

Hausaufgaben

Hausaufgaben, ehe die Lektion im Kurs drankommt

Den Rest dieser Datei vorbereitend lesen. "Bonusmaterial" ist für Interessierte und kann überschlagen werden.

Einmal die Fragen zur Lektion in afutest durchgehen. Dabei die "Maximale Fragenzahl" auf "alle" einstellen. Sich aufschreiben, welche Fragen man nicht gewusst hat. Diese Liste zum Kurs mitbringen.

Hausaufgaben, nachdem die Lektion im Kurs dran war

Die Fragen zur Lektion in afutest durchgehen. Dabei immer noch auftretende Problem durch Nachlesen, Nachfragen oder andere Mittel lösen. Das Ziel ist die Zuversicht, von diesen Fragen höchstens drei oder vier nicht beantworten zu können.

Die Fragen zum Stoff der Technik Klasse A, der bisher im Kurs dran war, in auftest rekapitulieren. Dabei "Maximale Fragenzahl" auf 51 Fragen stellen und so lange üben, bis maximal sechs falsche Antworten pro Durchgang auftreten.

Info zur Lektion

Wir lesen im Online-Lehrgang Technik A die Lektion 2 Der Widerstand und siene Grundschaltungen. Bemerkungen dazu:

Spruch am Rande: Widerstände sind Bauteile zur Umwandlung von elektrischer Energie in Wärme. Das ist im Kern alles, was sie tun.

Zum Temperaturkoeffizienten: Wer noch eine alte Glühkbirne auftreiben kann, kann mit einem Widerstandsmessgerät mal den Widerstand messen und ausrechnen, welche Leistung diese Glühbirne schluckt, wenn man sie an 230 V anschließt. Es kommen astronomische Werte dabei heraus! Diese enorme Leistung schluckt der Glühfaden aus Wolframmetall tatsächlich, aber nur einen kurzen Moment, bis der Glühfaden warm ist und glüht. Mit der Temperatur steigt der Widerstand. Das meint der Ausdruck "positiver Temperaturkoeffizient". Das ist nicht nur bei Wolfram so, sondern bei Metallen allgemein. (Bei Halbleitern nicht: Je wärmer, um so besser leiten sie.)

Beim Skineffekt hat Eckart einen Formulierungsfehler. Er schreibt:

Durch das Magnetfeld werden besonders bei hohen Frequenzen die Elektronen aus der Mitte des Leiters zusammengedrängt.

Das sollte heißen:

Durch das Magnetfeld werden besonders bei hohen Frequenzen die Elektronen aus der Mitte des Leiters herausgedrängt.

Voltmeter sind wie Druckmesser - da soll kein Strom fließen. Ein gutes Voltmeter verhält sich also fast so wie ein offener Schalter oder eine Leitung, die unverbunden im Nichts endet.

Amperemeter sind wie Wasserdurchflussmesser, da soll keine Spannung abfallen. Ein gutes Amperemeter verhält sich fast wie ein Stück Draht (oder, wenn man es falsch macht, wie ein Kurzschluss).

Drahtwiderstände führen naturgemäß zu langen Drähten, wenn der Draht dick genug sein soll, dass er den Strom auch aushält. Diesen ganzen Draht will man aufwickeln, das führt dann zu einer Spule. Wir lernen erst später, was eine Spule ist und wie sie funktioniert, aber soviel jetzt schon: Spulen lassen hochfrequente Ströme nicht gut durch. Deshalb sind Drahtwiderstände für Hochfrequenz nicht gut geeignet.

Eine künstliche Antenne ist einfach ein Widerstand von (normalerweise) 50 Ω, der bei Hochfrequenz noch funktioniert. So eine künstliche Antenne kann man an den Antennenanschluss eines Senders anschließen und ihn damit testen. Sender mögen es nämlich nicht, wenn sie bei Tests ihre Leistung nicht loswerden. Im besten Fall sendet der Sender nichts (Selbstabschaltung), im schlechtesten sendet er schon - aber Rauchzeichen. Deshalb sollte man entweder eine echte Antenne oder eine "künstliche" anschließen, ehe man einen Sender anschaltet. Üblich ist auch die englische Bezeichnung "Dummy Load".

Wenn ich aus einer Batterie hohe Ströme entnehme, dann bricht die Spannung zusammen. Bin ich schnell genug, hängt der Spannungszusammenbruch ziemlich einfach mit dem entnommenen Strom zusammen. Ein gutes Modell für die tatsächliche Batterie ist eine ideale Batterie (die die Spannung ohne Wackeln und Wanken liefert) in Serie mit einem Widerstand. Dieser Widerstand ist der Innenwiderstand der Batterie.

Die Prüfungsfragen zum Innnenwiderstand sind etwas kniffelig. Es kann helfen, sich das Thema in der Klasse E durchzulesen. Oder auch die folgenden Bemerkungen zu lesen:

Wenn ich eine Spannungsquelle möchte, dann will ich verschiedenste Widerstände anschließen können und die Spannung bleibt immer so ziemlich gleich. Dazu brauche ich einen niedrigen Innenwiderstand.

Was anderes: Man könnte auch eine extrem hohe Spannung nehmen und einen großen Innenwiderstand, z.B. U = 1000 V und Ri = 1000 Ω. Dann kann ich außen 1 Ω anschließen oder 0,5 Ω oder 20 Ω: Es fließen immer ziemlich genau 1 A. Etwas, das "immer" denselben Strom abgibt, nennt man eine Stromquelle. (Diese ist ziemlich verschwenderisch mit Energie, der Wirkungsgrad ist unterirdisch, in der Praxis wird man es nicht oft so machen.) Wir merken uns: Stromquellen haben einen hohen Innenwiderstand.

Leistungsanpassung bedeutet, dass ich bei einem gegebenen Innenwiderstand möglichst viel Leistung außen abzapfen möchte. Ich lade dazu ein, mit verschiedenen außen angeschlossenen Widerstandswerten herum zu experimentieren. Die meiste Leistung kriegt man, wenn der außen angeschlossene Widerstand genauso groß ist wie der Innenwiderstand.

Stromanpassung: (Der Begriff ist mir sonst nicht geläufig.) Es geht darum, möglichst viel Strom bei gegebenem Innenwiderstand fließen zu lassen. Dazu muss ich kurzschließen, oder wenigstens einen sehr kleinen Widerstand außen anschließen.

Spannungsanpassung: (Der Begriff ist mir sonst nicht geläufig.) Es geht aber darum, möglichst viel Spannung zu haben. Dazu schließe ich am Besten gar nichts an, um die Spannungsquelle nicht zu belasten, oder einen sehr großen Widerstand.

Die Frage TB913 verschiebe ich nach hinten bis wir wissen, was ein Kondensator ist. Wenn die im Onlinekurs auftaucht, also einfach ignorieren.

Dezibel

Ich führe an dieser Stelle das Bel und das Dezibel ein. Das nötige Material findet sich im Lehrgang der Klasse E in der Lektion E10. Zu lesen sind nur die Abschnitte Der Dämpfungsfaktor und Dämpfungsmaß dB und Verstärkung in dB.

Wer Logarithmenrechnung kennt, wird damit wenig Probleme haben. Für andere ist dB oft eine große Schwierigkeit. Nicht verzagen, sondern den Kursabend abwarten: Ich habe eine alternative Erklärung auf Lager, die relativ einfach zu verstehen ist.