Fach:

Fach: Elektrotechnik 1 (PE1B)
Datum: 7-Feb-2003
Name:...................................
Vorname:........................................
Unterschrift:.........................
Matrikelnummer:............................
Dauer: 90 Minuten
Hilfsmittel: Skript, Taschenrechner
Ergebnisse müssen mit erkennbarem Lösungsweg angegeben werden
1. Aufgabe: Anordnung von 3 Lampen, 3 Schaltern und Spannungsquelle
1.1 Tragen Sie nach Ihrer Wahl passende Zählpfeile für
Betriebsspannung
UB
und
Strom
iB
der
Betriebsspannungsquelle im Schaltplan ein.
1.2 Ermitteln Sie die Lampenwiderstände R2, R1 und R0
1 2V
für den Fall dass alle Lampen für die
4 8W
2 4W
1 2W
Betriebsspannung 12V gebaut sind.
1.3 Wie groß wird iB, falls der Schalter S0 alleine
GND
geschlossen ist?
1.4 Stellen Sie in nachfolgender Tabelle alle Kombinationen geschlossener und geöffneter
Schalter dar. Bezeichnen Sie jeweils zur Abkürzung “geöffnet“ mit 0 und “geschlossen“
mit 1:
S2
S1
S0
UB
L2
L1
S2
geöffnet = 0
0
0
L0
S1
geöffnet = 0
0
1
S0
geöffnet = 0
1
0
iB/A
0
Tragen Sie hier
Ihr Ergebnis aus
1.3 ein!
Ergebnisse
aus 1.5
1.5 Berechnen Sie alle sich ergebenden Werte für iB und tragen diese in die letzte Spalte der
Tabelle ein.
2. Aufgabe: Graphische Darstellung von i(u)
für Quelle und Verbraucher
Das Bild zur 2. Aufgabe zeigt die
Kennlinie i(u) für einen Verbraucher.
Dieser Verbraucher werde mit einer
elektrischen Quelle, charakterisiert durch
U0 = 4V und Ri = 267 gespeist. U0, Ri
und der Verbraucher mit der gegebenen
Kennlinie sind alle in Reihe geschaltet.
747099918
-1-
2.1 Ergänzen Sie in diesem Diagramm die Charakteristik der Quelle.
2.2 Wie groß ist der Kurzschlussstrom IK der Quelle?
2.3 Welche Werte von Spannung und Strom am Verbraucher stellen sich ein?
2.4 Der Verbraucher darf mit einer zulässigen Verlustleistung Pvmax=25mW betrieben
werden. Weisen Sie nach, ob der Verbraucher in der vorliegenden Anwendungsschaltung
unterhalb oder oberhalb dieses Maximalwerts betrieben wird.
2.5 Tragen Sie in das vorliegende Diagramm die Verlustleistungshyperbel des Verbrauchers
ein. Berechnen Sie hierzu fünf Punkte der Verlustleistungshyperbel für Pvmax=25mW.
3. Aufgabe: Spannungsteiler; Verfahren nach Thévenin
Das Bauteil
Spannungsteiler:
des Herstellers
beinhaltet einen
Hier nicht näher zu
untersuchende
Außenbeschaltung des
Spannungsteilers
Für die
Behandlung nach
Thévenin
vorgesehen
2
3.1 Zwischen 1 und 2 soll die Spannungsquelle ue wirken. Ergänzen Sie Symbol,
Formelzeichen und Zählpfeil. Mit welchem Font schreiben Sie jedes Formelzeichen, um
der Norm (DIN 1301) zu genügen? Wie bewerten Sie hierzu den gezeigten Schaltplan
(Kopie aus dem Datenblatt des Herstellers)? Wie schreiben Sie physikalische Einheiten
normgerecht?
3.2 ue, R1 und R2 sollen im Sinne von Thévenin die nicht näher zu untersuchende
Außenbeschaltung speisen. Zeichnen Sie die Ersatzschaltung zum Verfahren nach
Thévenin für ue, R1 und R2.
3.3 Welche Ausdrücke erhalten Sie für Leerlaufspannung und Innenwiderstand zum
Verfahren nach Thévenin?
3.4 Die Werte für R1 und R2 sind wie folgt gegeben:
Min
Typ
Max
Einheit
Eingangswiderstand
Widerstandsverhältnis
ue soll 10V betragen. Ermitteln Sie die typischen Zahlenwerte für Leerlaufspannung und
Innenwiderstand.
747099918
-2-
4. Aufgabe: Vorgabe der Spannung ue = f (t) mit einer Tabelle:
t/(ms)
ue/V
ua/V
0
0
1
5
2
8,7
3
10
4
8,7
5
5
6
0
7
-5
8
-8,7
9
-10
10
-8,7
11
-5
12
0
4.1 Übertragen Sie ue(t) in folgendes Diagramm; verbinden Sie hierbei Punkte mit einer
sinnvollen glatten Linie. Ergänzen Sie die Koordinatenachsen mit korrekter Beschriftung.
Nutzen Sie das Millimeterpapier sinnvoll.
ue
4.2 ue soll in nebenstehender Schaltung
wirken. Berechnen Sie R1 für die
u
1
Zielvorstellung a  .
ue 10
4.3 Übertragen Sie ua(t) in die Skizze zu 4.1
(Millimeterpapier) mit neuer Farbe.
R1
ue
4.4 R1 hat den Wert aus 4.2. Welchen Wert
für R2 müssten Sie benutzen, um in R2
eine Maximierung der dort umgesetzten
Leistung
zu
erreichen?
Welches
u
Verhältnis a
erzeugen Sie auf diese
ue max P
Weise? Was geschieht mit der in R2 umgesetzten Leistung?
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-3-
R2
1 kOh m
GND
ua