Installationsplanung
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TG 7 5 1 RE 1.16 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN KIRCHHOFFSCHEN REGELN Zuleitungsstrom Berechnen Sie den Zuleitungsstrom I ! I1 I 66,7 A zufliessend I2 I3 I4 I1 18,2 A I 2 9,6 A I 3 21,7 A I 4 17 ,2 A 08. Juni 2017 www.ibn.ch Version 6 TG 7 5 2 RE 1.17 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN KIRCHHOFFSCHEN REGELN Sammelschiene Eine Sammelschiene führen einige Leiter folgende Ströme zu: I1 802 A , 3513 A 3,513kA Skizze: I 2 1,027 kA , I 3 189 A , I 4 503 A und I 5 992 A . Wie gross ist der von der Sammelschiene abgehende Strom in der Hauptleitung (in A und k A )? 08. Juni 2017 www.ibn.ch Version 6 TG 7 5 3 RE 1.27 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN KIRCHHOFFSCHEN REGELN Serieschaltung von Widerständen An drei hintereinandergeschalteten Widerständen liegt je eine Spannung von 26V . 78V Wie gross ist die Gesamtspannung? 08. Juni 2017 www.ibn.ch Version 6 TG 7 5 4 RE 1.18 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN KIRCHHOFFSCHEN REGELN Verbraucher eines Automobils An einer Sicherung eines Automobils sind folgende Verbraucher angeschlossen und in Betrieb: Scheinwerfen (Stufe 2) Lüftungsventilator 2 Rückfahrscheinwerfer 7 ,6 A 2,8 A 2,3 A je 1,25 A Welcher Strom fliesst durch die Sicherung? 08. Juni 2017 www.ibn.ch Version 6 TG 7 5 5 RE 1.28 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN KIRCHHOFFSCHEN REGELN Dynamo Ein 12V -Dynamo speist zwei seriegeschaltete Kleinspannungslampen. Wie gross ist die Spannung an der ersten Lampe, wenn die Spannung an der zweiten Lampe 8,2V gemessen wurde? 3,8V Seitendynamo Der absolute Spitzenreiter unter den Seitenläufern in Sachen Wirkungsgrad kam aus der Schweiz: Dieser Dynamo setzt nach Herstellerangaben bisher unerreichte 86 % der Tretleistung des Radlers in elektrische Energie um! Der Dynamo ist so leichgängig, dass er, nachdem man ihn kurz angedreht hat, eine Zeit lang nachläuft. Der Radler muss laut Hersteller nur rund 4,5 Watt aufbringen, um diesen Dynamo anzutreiben (dies entspräche aber einem Wirkungsgrad von "nur" 67 %). Bisher wurden über 15 W der Tretleistung für den Dynamo abgezweigt (ein Durchschnittsradler bringt etwa 50 W auf die Pedale). Nabendynamo Die gemessenen Wirkungsgrade lagen zwischen 62 % und 45 % bei 10 bis 26 km/h (Modell mit Vollachse) bzw. 46 % und 40 % bei 10 bis 26 km/h (Modell mit Hohlachse)1). Ab rund 25 km/h läuft der Dynamo mit eingeschaltetem Licht leichter als mit ausgeschaltetem Licht. Verursacht wird dieses Phänomen durch Wirbelströme im unbelastetem Zustand. 08. Juni 2017 www.ibn.ch Version 6 TG 7 5 6 RE 1.19 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN KIRCHHOFFSCHEN REGELN Elektroverteilung Bestimmen Sie den Strom I1 und geben Sie an, ob er zu- oder wegfliessend ist! 99 A zufliessend I2 I4 I1 I5 I3 I 2 210 A I 3 187 A I 4 120 A I 5 178 A 08. Juni 2017 www.ibn.ch Version 6 TG 7 5 7 RE 1.29 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN KIRCHHOFFSCHEN REGELN Seriewiderstände Wieviele gleichgrosse Wiederstände muss man in Reihe schalten, damit bei einer Speisespannung von 110V an jedem Widerstand eine Spannung von 5,5V herrscht? 08. Juni 2017 www.ibn.ch 20 Version 6 TG 7 5 8 RE 1.20 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN KIRCHHOFFSCHEN REGELN Verteiler-Klemme Einer Klemme fliessen folgende Ströme zu: 24,3 A zufliessend I1 12,1A , Skizze: I 2 9,3 A , I 3 48,2 A , während Ströme von I 4 76,1A und I 5 17,8 A wegfliessen. Wie gross ist der Strom im sechsten Draht? Fliesst er weg oder zu? 08. Juni 2017 www.ibn.ch Version 6 TG 7 5 9 RE 1.30 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN KIRCHHOFFSCHEN REGELN Voltmeter Messbereichserweiterung Mit einem Voltmeter mit dem Messbereich 0,3V will man maximal 60V messen können. 59,7V Berechnen Sie die Spannung, welche der Vorwiderstand bei Vollausschlag verbrauchen muss (Skizze der Schaltung verlangt RM , RV )! 08. Juni 2017 www.ibn.ch Version 6 TG 7 5 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN KIRCHHOFFSCHEN REGELN 10 Alternator Der Alternator eines Autos liefert einen Strom von 24,2 A , davon werden 3,6 A für die Zündung, 9,8 A für die Beleuchtung und 5,5 A für den Scheibenwischermotor verbraucht. RE 1.21 Alternator G Zündung Beleuchtung ScheibenwischerMotor 5,3 A Batterie (Akkumulator) M Welcher Strom fliesst zur Batterie? (Skizze der Schaltung verlangt I A , , I Z , I B , I S und I Bat )! 08. Juni 2017 www.ibn.ch Version 6 TG 7 5 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN KIRCHHOFFSCHEN REGELN 11 Klemmenspannungen Welche Spannung herrscht zwischen den Klemmen 2 und 3? Beschreiben Sie den Lösungsansatz mit der Maschenregel – dabei ist die Spannung U 23 in der Skizze vorher einzuzeichnen! RE 1.31 30V 3 U 21 110V U 31 80V 2 U21 U31 1 08. Juni 2017 www.ibn.ch Version 6 TG 7 5 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN KIRCHHOFFSCHEN REGELN 12 Transistor An einem Transistor werden folgende Ströme gemessen: RE 1.22 IC n I B 115 A IB 80 ,885 mA Transistoren Der Begriff „Transistor“ ist eine Kurzform des englischen Transfer Resistor. I E 0,081 A p n IE Bestimmen Sie den Kollektorstrom ( I C )! npn Bipolartransistoren werden in npnund pnp-Typen unterteilt. Die Buchstaben geben die Reihenfolge und den Dotierungstyp der Schichtung an. Somit bildet ein Bipolartransistor im Wesentlichen immer zwei gegeneinander geschaltete pn-Übergänge (ähnlich dem in einer pn-Diode). Die drei Anschlüsse werden Kollektor (C, collector) Basis (B, base) und Emitter (E, emitter) genannt. pnp Um sich die Pfeilrichtung des Schaltzeichens besser merken zu können, gibt es einen einprägsamen Spruch: „Tut der Pfeil der Basis weh, handelt sich′s um pnp. LeistungsTranssistor Leistungstransistor vom Typ 2N3055 im TO-3-Gehäuse, durch eine Glimmerscheibe elektrisch isoliert auf einem Aluminium-Kühlkörper aufgeschraubt. 08. Juni 2017 www.ibn.ch Version 6 TG 7 5 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN KIRCHHOFFSCHEN REGELN 13 Klemmenspannung Batterie Wie gross muss die Spannung der Batterie im skizzierten Fall sein? RE 1.32 30V 75V + U2 U1 5V U3 10V 15V 20V 25V Berechnen Sie die Batteriespannung, wenn die Schaltung durch zwei weitere Seriewiderstände erweitert wird! 08. Juni 2017 www.ibn.ch Version 6 TG 7 5 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN KIRCHHOFFSCHEN REGELN 14 Spannungsteiler Berechnen Sie die Ströme I1 und I 2 ! RE 1.23 2,54 A 8,21 A I + U1 I3 U2 U3 I2 - I4 I 8,21 A I 3 5,67 A 08. Juni 2017 www.ibn.ch Version 6 TG 7 5 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN KIRCHHOFFSCHEN REGELN 15 Massewiderstand Ein Massewiderstand ( U 18V ) mit 12 Abgriffen ist wie gezeichnet angeschlossen. Wie gross ist U1 ! RE 1.33 10 ,5V U 12 10 8 6 4 2 0 U1 08. Juni 2017 www.ibn.ch Version 6 TG 7 5 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN KIRCHHOFFSCHEN REGELN 16 Grossknoten - Leiternetz Im dargestellten Leiternetz sind die Ströme I1 , I 2 , I 3 und I 4 zu bestimmen! RE 1.24 0A 92 a I2 b 155 A 781 A 139 A 392 A I4 72 A 83 1A 21 d A I3 c I1 Für die Berechnung der Ströme ist jeweils der Knotensatz aufzuschreiben. 08. Juni 2017 www.ibn.ch Version 6 TG 7 5 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN KIRCHHOFFSCHEN REGELN 17 Maschensatz Berechnen Sie die Spannung am Widerstand R2 ( U1 1,2V , U 3 4,5V )! RE 1.34 3,3V R2 U1 U3 Maschenregel aufschreiben ist Pflicht. 08. Juni 2017 www.ibn.ch Version 6 TG 7 5 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN KIRCHHOFFSCHEN REGELN 18 Knotensatz Berechnen Sie den Strom I in Richtung und Grösse! RE 1.25 16 ,5 A wegfliessend I2 I3 I1 I I4 I1 30,2 A I 2 13,5 A I 3 14,8 A I 4 12,4 A (Knotenregel aufschreiben ist Pflicht) 08. Juni 2017 www.ibn.ch Version 6 TG 7 5 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN KIRCHHOFFSCHEN REGELN 19 Maschensatz Es sind die Spannungen U und U 4 zu berechnen! RE 1.35 U1 U3 + U - 08. Juni 2017 www.ibn.ch 14V 5V U2 U4 (Neue Skizze mit Werten und Maschen eintragen, sowie Maschregeln aufschreiben ist Pflicht) U1 3V , U 2 11V , U 3 6V Version 6 TG 7 5 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN KIRCHHOFFSCHEN REGELN 20 Knotensatz Bestimmen Sie die Ströme I1 , I 2 und I 3 ! 88mA RE 1.26 I3 I1 I2 11mA 224mA 312mA 301mA 77mA (Knotenregeln aufschreiben ist Pflicht) 08. Juni 2017 www.ibn.ch Version 6 TG 7 5 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN KIRCHHOFFSCHEN REGELN 21 Maschensatz Aus der gegebenen Angaben sind die Spannungen U 2 , U 5 und U 6 zu bestimmen ( U 60V )! RE 1.36 U1 U4 + U2 U U3 08. Juni 2017 www.ibn.ch 39V 23V 7V U1 12V , U 3 9V , U5 U6 U 4 16V , U 7 16V U7 Version 6 TG 7 5 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN KIRCHHOFFSCHEN REGELN 22 Verbraucher eines Autos Bei stehendem Motor sind bei einem Auto folgende Verbraucher eingeschaltet, die die nachfolgenden Ströme aufnehmen: Alternator 3,33 A 0,33 A 0,4 A 0,4 A 0,25 A 0,5 A 2,5 A Abblendleuchten je Standleuchten je Schlussleuchten je Nummernleuchten je Instrumentenleuchten je Innenraumleuchte Radioapperat 12 ,92 A Laderegler G Bat 2 2 2 2 4 1 1 Gen RE 1.38 Wie gross ist der der Batterie entnommene Strom? (Machen Sie eine Skizze der Schaltung) Abblendleuchte 1 Standleuchte 2 Schlussleuchte 3 Nummernleuchte 4 Innenraumleuchte Batterie (Akkumulator) 5 Radioapparat 08. Juni 2017 www.ibn.ch Version 6 TG 7 5 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN KIRCHHOFFSCHEN REGELN 23 Serieschaltung Heizung Wie gross sind die Spannungen an den zwei, hintereinandergeschalteten Heizspiralen einer Kochplatte, wenn die angelegte Spannung von U 400V im Verhältnis 1 : 3,5 aufgeteilt werden. RE 1.39 U1 88,88V 311,1V U2 U 08. Juni 2017 www.ibn.ch Version 6 TG 7 5 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN KIRCHHOFFSCHEN REGELN 24 Parallelschaltung Heizung In einer Schaltung zweier nebeneinander geschalteter Widerstände sind folgende Grössen bekannt: RE 1.40 127 ,9 2,388 A I + I1 U U1 I2 U2 R1 72 I 2 0,86 A U 110V - Berechnen Sie den Widerstand R2 und den Gesamtstrom! 08. Juni 2017 www.ibn.ch Version 6 TG 7 5 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN KIRCHHOFFSCHEN REGELN 25 Parallele Widerstände Wieviele 1,6k -Widerstände muss man parallel schalten, um an einer Spannung von 230V einen Strom 3,45 A zu erhalten? RE 1.42 08. Juni 2017 www.ibn.ch 24 Version 6 TG 7 5 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN KIRCHHOFFSCHEN REGELN 26 Gemischte Schaltung Welche Spannung muss an die gegebene Schaltung angelegt werden, wenn alle Widerstände 44 besitzen? RE 1.43 71,28V R1 + R2 U R3 - I I 1,08 A 08. Juni 2017 www.ibn.ch Version 6 TG 7 5 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN KIRCHHOFFSCHEN REGELN 27 Gemischte Schaltung RE 1.45 U1 Berechnen Sie die Spannung an den Einzelwiderständen, soweit sie nicht gegeben sind! U3 U 4 U U7 U6 U2 U5 08. Juni 2017 www.ibn.ch 3V 9V 0V U 12V U 3 3V U 5 3V U 6 6V Version 6 TG 7 5 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN KIRCHHOFFSCHEN REGELN 28 Serieschaltung Gegeben ist der skizzierte Spannungsteiler. 1: 2 12V 24V U 0 36V Ri 0 R1 1000 R2 2000 a) In welchem Verhältnis stehen die Spannungen U 1 und U 2 zueinander? b) Wie gross ist die Spannung U 1 ? c) Wie gross ist die Spannung U 2 ? 08. Juni 2017 www.ibn.ch Version 6 TG 7 5 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN KIRCHHOFFSCHEN REGELN 29 Gemischte Schaltung In der skizzierten Schaltung sind alle Widerstände gleich gross. 50V R 200 , U1 550V Wie gross ist die Spannungen U 2 ? 08. Juni 2017 www.ibn.ch Version 6 TG 7 5 TG 7.5 101 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN KIRCHHOFFSCHEN REGELN Frage Was verstehen Sie unter den Kirchhoffschen Gesetzen! (6-40) (6-36) TG 7.5 102 (6-41) TG Frage Was verstehen Sie unter der Maschenregel? Machen Sie eine Skizze mit zwei Widerständen in Serie? Frage 7.5 103 TG Frage 7.5 104 08. Juni 2017 www.ibn.ch Version 6
