Text B Grundschaltungen

Text B Grundschaltungen

Eine Schaltung besteht aus mechanischen(z.B.Leitungen)und elektrischen(z.B.Stromquelle,Verbraucher)Komponenten die miteinander verbunden sind.Die Schaltung verbindet dabei die Pole der Spannungsquelle.Ist die Schaltung ein Stromkreis,sind also die Pole der Spannungsquelle miteinander verbunden und die Verbraucher dazwischen geschaltet,spricht man von einem geschlossenen Stromkreis.Dieser ermöglicht den Elektronenfluss vom Minuszum Pluspol.

Kurzschluss

Von einem Kurzschluss spricht man,wenn die Pole der Spannungsquelle miteinander ohne zwischengeschaltete Verbraucher verbunden sind.Dies führt i.d.R.zu einerÜberlastung der Quelle und/oder zu einem Durchbrennen der Leitungen.Im Haushalt sorgt ein FI-Schalter oder Schutzschalter für die Unterbrechung der Stromversorgung bei einem Kurzschluss,um Schaden vorzubeugen.

Reihenschaltung

Als Reihen-oder Serienschaltung bezeichnet man die Hintereinanderschaltung mehrerer Elemente in einem einzigen unverzweigten Leiter(abschnitt)bzw.Stromkreis.Bei einer Reihenschaltung liegt an allen Bauteilen der gleiche Strom an,die Spannung ist jedoch nicht auf dem gesamten Leitungsabschnitt konstant.Je nach Art des Bauelements ergeben sich dadurch unterschiedliche Effekte für Spannung,Stromstärke und Widerstände,die nachfolgend kurz beschrieben werden sollen.

Reihenschaltung von Spannungsquellen

Schaltet man verschiedene Spannungsquellen(mit möglicherweise unterschiedlichen Einzelspannungen)in Reihe(Serie),addieren sich die einzelnen Quellspannungen zu einer Gesamtspannung.Gleiches gilt für die Innenwiderstände der Spannungsquellen(jedes Bauelement,auch Spannungsquellen,haben einen Widerstand).

Beispiel:

Schaltet man eine normale AAA-Batterie(Mignon,1,5 V)und einen 9,0 V Block in Serie,so ist die Quellenspannung 10,5 Volt.Man kann sich die Hintereinanderschaltung als Black Box vorstellen,die neue Spannung der Black Box ist die Summe der Einzelspannungen.Es gilt folgende Gesetzmäβigkeit für die Reihenschaltung n beliebiger Spannungsquellen:

图示

Durch die Kombination verschiedener einzelner Spannungsquellen kann man die gewünschte Gesamtspannung erhalten.

Maschensatz(zweites Kirchhoff’sche Gesetz)

图示

Abb.2-2 Maschensatz

In einer Masche,d.h.in einer Reihenschaltung elektrischer Bauelemente,ist die Summe der Einzelspannungen Null.Zur Festlegung der Vorzeichen wird für eine Masche zunächst ein Umlaufsinn festgelegt.Spannungsfälle(Spannungspfeile),die im Umlaufsinn der Masche abfallen,erhalten ein positives Vorzeichen;Spannungspfeile entgegen des Maschenumlaufes erhalten entsprechend ein negatives Vorzeichen.

Beispiel:

图示

Reihenschaltung von Widerständen

Bei der Reihenschaltung von Widerständen in einem einzigen unverzweigten Stromkreis(Leiterabschnitts)addieren sich die Einzelwiderstände zu einem Gesamtwiderstand.Es gilt für n beliebige Widerstände:

图示

Bei der Reihenschaltung flieβt durch alle Widerstände der gleiche Strom,da der Stromkreis unverzweigt ist.Für die Spannung Ui am Widerstand Ri gilt:

图示

Für die Spannung gilt bei n Widerständen:

图示

In diesem Zusammenhang ist die Kirchhoff,sche Maschenregel von Bedeutung.

Parallelschaltung

Bei der Parallelschaltung liegt an allen Bauteilen die gleiche Spannung an,der Strom jedoch verzweigt sich auf die parallelen Leitungen.Je nach Art des Bauelements ergeben sich durch die Parallelschaltung unterschiedliche Effekte für Spannung,Stromstärke und Widerstände,die nachfolgend kurz beschrieben werden sollen.

Parallelschaltung von Spannungsquellen

Schaltet man verschiedene Spannungsquellen parallel,d.h.die Schaltung verzweigt sich in die zu verwendenden Spannungsquellen und vereint sich nach diesen wieder,dann bleibt die Spannung konstant.Es erhöht sich der maximal mögliche Gesamtstrom.

Bei der Verwendung von Spannungsquellen mit unterschiedlichem Potenzial ist zu beachten,dass zwischen den Spannungsquellen ein(i.d.R.unerwünschter)Ausgleichstrom/Verluststrom flieβt.Der Grund für den Ausgleichsstrom liegt in den unterschiedlichen Potenzialen der Spannungsquellen die durch den Verluststrom ausgeglichen werden.In der Praxis verwendet man für die Parallelschaltung von Spannungsquellen also nur Quellen mit gleicher Quellenspannung.Der Strom I der von n Spannungsquellen erzeugt wird,wird nach folgender Formel berechnet:

图示

Für den Gesamtwiderstand gilt für n beliebige Spannungsquellen:

图示

Parallelschaltung von Widerständen

Bei der Parallelschaltung von n beliebigen Widerständen liegt an allen n Widerständen die gleiche Spannung U an.Der Strom verzweigt sich(parallel)auf die Widerstände.Die Summe der Teilströme an den n Widerständen ergibt in Summe den Gesamtstrom I.Es gelten folgende Gesetzmäβigkeiten:

图示

Der Gesamtwiderstand der Parallelschaltung ist kleiner als der gröβte Einzelwiderstand(wie man aus der Berechnung der Summe sieht).Die Parallelschaltung von Widerständen ist ein Stromteiler.Die Stromstärken parallel geschalteter Widerstände verhalten sich umgekehrt wie die zugehörigen Widerstände.In diesem Zusammenhang ist die Kirchhoff,sche Knotenregel von Bedeutung.

图示

Abb.2-3 Knotenpunktregel

I1+I2+I4=I3+I5,I1+I2+I4—I3—I5=0.

Knotenpunktregel(erstes Kirchhoff’sche Gesetz)

In einer Parallelschaltung verzweigt sich der Strom an den Knotenpunkten.Die Summe der Teilströme ist gleich dem Gesamtstrom.Unter der Voraussetzung,dass alle auf einen Knotenpunkt zuflieβenden Ströme ein positives Vorzeichen erhalten und alle wegflieβenden Ströme ein negatives Vorzeichen erhalten,gilt unter Beachtung der Vorzeichen:

图示(https://www.daowen.com)

Spannungsteiler

Ein Spannungsteiler ist,wie der Name bereits sagt,eine Vorrichtung aus(passiven elektronischen)Bauteilen zur Reduzierung einer Ausgangsspannung auf eine niedrigere Endspannung,z.B.um ein Bauteil nicht zuüberlasten.Der einfachste Spannungsteiler ist eine Reihenschaltung zweier nicht unbedingt gleich groβer Widerstände R1 und R2.Die Spannung fällt dann im Verhältnis der Gröβe der Widerstände zueinander ab,wobei U1 die(parallel zu)R1 gemessene Spannung ist und U2 die(parallel zu)R2 gemessene Spannung ist.Es gilt:

图示

Für die Spannungen U1,U2 und die Ausgangsspannung gilt nicht immer:

图示

Obige Formel für die Spannung gilt nur bei zwei gleich groβen Widerständen.Werden statt konstanten Widerständen regelbare Potentiometer eingesetzt,spricht man von einem einstellbaren Spannungsteiler.

Vorwiderstand

Ein Vorwiderstand ist ein einem elektronischen Bauteil vorgeschalteter Widerstand mit dem Zweck,die Spannung für das nachgeschaltete Bauteil zu reduzieren.Es fällt ein Teil der Eingangsspannung am Vorwiderstand ab,die Eingangsspannung für das nachgeschaltete Bauteil wird somit reduziert.

Beispiel:

LEDs benötigen in der Regel Vorwiderstände,da sie eine niedrigere Spannung benötigen als die meisten Spannungsquellen liefern.

Gemischte Schaltungen

Man spricht von gemischten Schaltungen,wenn sowohl eine Reihen-als auch Parallelschaltung von Bauelementen vorliegt.

Tabelle 2-2 SyMbole für Schaltzeichen

图示

Quelle:http://www.elektronik-kompendium.de

Ⅰ.Fragen zum Text

Definieren Sie bitte folgende Grundbegriffe.

a.Kurzschluss

b.Parallelschaltung

c.Reihenschaltung

Ⅱ.Grammatik zum Text—Konditionalsatz

ForMen Sie die Sätze uM.

a.Schaltet man verschiedene Spannungsquellen in Reihe,addieren sich die einzelnen Quellspannungen zu einer Gesamtspannung.

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b.Ist die Schaltung ein Stromkreis,sind also die Pole der Spannungsquelle miteinander verbunden.

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c.Werden statt konstanten Widerständen regelbare Potentiometer eingesetzt,spricht man von einem einstellbaren Spannungsteiler.

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Ⅲ.Übersetzen Sie die folgenden Sätze ins Chinesische.

1.Ist die Schaltung ein Stromkreis,sind also die Pole der Spannungsquelle miteinander verbunden und die Verbraucher dazwischengeschaltet,spricht man von einem geschlossenen Stromkreis.

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2.Bei einer Reihenschaltung liegt an allen Bauteilen der gleiche Strom an,die Spannung ist jedoch nicht auf dem gesamten Leitungsabschnitt konstant.

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3.Der Grund für den Ausgleichsstrom liegt in den unterschiedlichen Potenzialen der Spannungsquellen die durch den Verluststrom ausgeglichen werden.

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Ⅳ.Hören Sie zu und ergänzen Sie.图示

Eine_______________ist der Zusammenschluss von__________________und insbesondere_____________________Bauelementen zu einer funktionierenden Anordnung.Eine elektronische Schaltung____________________von einer elektrischen Schaltung durch die________________elektronischen Bauelementen.Elektronische Schaltungen können sehr einfache________________.Aber auch vielen_______________Geräten,wie z.B.Fernsehern oder Computern________________elektronische Schaltungen_______________,häufig in Form von_____________Schaltungen.Elektronische Schaltungen werden________________in Form eines Schaltplanes_______________.

Quelle:https://de.wikipedia.org/wiki/Elektrische_Schaltung