P4.1.6.2 - LD Didactic
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LD Handblätter Physik Elektronik Bauelemente, Grundschaltungen Transistorschaltungen P4.1.6.2 Transistor als Schalter Versuchsziele g Den Transistor als Schalter kennen lernen g Den Schaltpunkt des Transistors mit einem Spannungsteiler einstellen g Den Schaltpunkt mit veränderlichem Widerstand (LDR und PTC) im Spannungsteiler überschreiten Grundlagen Im Versuch wird der Transistor in einer einfachen Schaltung als Schalter verwendet. Dazu wird der Transistor mit einem Basisstrom IB so angesteuert, dass die Kollektor-EmitterStrecke leitend wird. Dieser Strom wird mit einer Lampe angezeigt. Für die Stromverstärkung eines Transistor gilt: BI = IC . IB Im ersten Teil des Versuches wird der Basisstrom über einen Schalter eingeschaltet. Der Spannungsabfall des Überganges von Basis-Emitter entspricht dem der Diodenstrecke. Gleichzeitig wird der Übergang Kollektor-Emitter leitend, d.h. der Widerstand der Kollektor-Emitter-Strecke wird so klein, dass hier nur noch ein sehr kleiner Spannungsabfall messbar ist. Im zweiten Teil wird zunächst der Schaltpunkt mit Hilfe eines Stellwiderstandes gesucht. Der Stellwiderstand bildet mit dem LDR (Lichtabhängiger Widerstand) einen Spannungsteiler. Die Steuerspannung UBE wird so eingestellt, dass die BasisEmitter-Strecke gerade noch nicht leitet. Bei stärkerer Beleuchtung des LDR erhöht sich dessen Widerstand, so das die Spannung an der Basis steigt und damit ein Strom fließt. Damit fließt wiederum ein Strom über die Kollektor-EmitterStrecke und die Lampe. KEM/JN 0407 Im dritten Teil wird der Versuch mit einem PTC (temperaturabhängigem Widerstand) durchgeführt. Die untersuchten Schaltungselemente werden in verschiedenen Anwendungen für automatische Schaltvorgänge und Zweipunkt-Regelkreise eingesetzt. Der Transistor ersetzt damit im Prinzip ein Relais. Geräte 1 Rastersteckplatte, DIN A 4 ................................ 576 74 1 Transistor BD 137, NPN .................................... 578 67 1 STE Kippschalter............................................... 579 13 1 STE Schraubfassung E10 ................................. 579 06 1 Glühlampe 12 V / 3 W ....................................... 505 08 1 STE Widerstand 1 kΩ ........................................ 577 44 1 STE Stellwiderstand 10 kΩ ................................ 577 80 1 STE Photowiderstand LDR 05 .............................. 578 02 1 STE PTC Widerstandssonde............................. 578 06 1 Heizelement 100 Ω, 2 W .................................... 579 38 1 Satz 10 Brückenstecker..................................... 501 48 1 DC-Netzgerät..................................................... 521 45 2 Vielfach-Messgerät LDanalog 20....................... 531 120 4 Paar Kabel, rot und blau, 50 cm ........................ 501 45 LD Didactic GmbH . Leyboldstrasse 1 . D-50354 Hürth . Telefon: (02233) 604-0 . Fax: (02233) 604-222 . e-mail: [email protected] LD Didactic GmbH Gedruckt in der Bundesrepublik Deutschland Technische Änderungen vorbehalten P4.1.6.2 LD Handblätter Physik -2- Aufbau und Durchführung a) Transistor als Schalter c) Transistor mit PTC im Basis-Spannungsteiler +9V + 12 V 10 kΩ 1 kΩ 1 kΩ BD 137 BD 137 PTC 0V 0V Abb. 1 Abb. 3 – Aufbau gemäß Abb. 1. Netzgerät einschalten und die Betriebsspannung auf 9 V stellen. – Aufbau gemäß Abb. 3. Netzgerät einschalten und die Betriebsspannung auf 12 V stellen. – Schalter einschalten und Glühlampe beobachten. – Während der Einstellung des Schaltpunktes sollte die Temperatur des PTC nicht verändert werden. – Schalter wieder ausschalten und den Basisstrom IB, die Spannung UBE, die Spannung UCE und den Kollektorstrom IC messen. – Schalter einschalten und die Messungen wiederholen. b) Transistor mit LDR im Basis-Spannungsteiler +9V – Stellwiderstand so einstellen, dass die Glühlampe gerade nicht leuchtet. – PTC durch Einstecken in das Heizelement erwärmen und Glühlampe beobachten. Die Glühlampe sollte jetzt leuchten. Auf Grund der Wärmekapazitäten kann das eine Zeitlang dauern. (Die Aufwärmung könnte auch mit heißem Wasser durchgeführt werden.) – Für kalten und warmen PTC den Basisstrom IB, die Spannung UBE, die Spannung UCE und den Kollektorstrom IC messen. 10 kΩ Messbeispiele 1 kΩ BD 137 a) Transistor als Schalter Schalter IB mA U BE V U CE V IC mA Lampe aus 0 0 8,9 0 leuchtet nicht ein 8 0,8 0,02 210 leuchtet LDR 0V Abb. 2 – Aufbau gemäß Abb. 2. Netzgerät einschalten und die Betriebsspannung auf 9 V stellen. – Schaltung so ausrichten, dass der LDR gleichmäßig beleuchtet wird, indem er z.B. zu einem Fenster weist. Während der Einstellung des Schaltpunktes sollte die Beleuchtung des LDR nicht verändert werden. – Stellwiderstand so einstellen, dass die Glühlampe gerade nicht leuchtet. b) Transistor mit LDR im Basis-Spannungsteiler LDR IB mA U BE V U CE V IC mA Lampe beleuchtet 0,32 0,68 8 57 leuchtet nicht unbeleuchtet 3,0 0,76 0,3 200 leuchtet c) Transistor mit PTC im Basis-Spannungsteiler – LDR abdecken und Glühlampe beobachten. Die Glühlampe sollte jetzt leuchten. PTC IB mA U BE V U CE V IC mA Lampe – Für beleuchteten und unbeleuchteten LDR den Basisstrom IB, die Spannung UBE, die Spannung UCE und den Kollektorstrom IC messen. kalt 0,26 0,68 12 54 leuchtet nicht warm 2,6 0,76 1,2 240 leuchtet LD Didactic GmbH . Leyboldstrasse 1 . D-50354 Hürth . Telefon: (02233) 604-0 . Fax: (02233) 604-222 . e-mail: [email protected] LD Didactic GmbH Gedruckt in der Bundesrepublik Deutschland Technische Änderungen vorbehalten
