Untitled - SOSEZA Edupage

Odborná
nemčina
pre elektrotechnikov
PROJEKTTEIL 1
Der Projektteil beschäftigt sich mit dem Schaffen und der
Präsentation von Projekten zum Thema Materialen und
Werkzeuge. Es wird die Bearbeitung und Präsentation der
Projekte beurteilt.
Bearbeiten Sie das Projekt zu den Themen:
1. Bohren eines Loches in Holz, Eisen und in die Wand. Geben Sie das nötige Material
und das nötige Werkzeug an und beschreiben Sie einfach das Herstellungsverfahren.
2. Konstruktion des Holzregals an die Wand. Geben Sie das nötige Material und das nötige
Werkzeug an und beschreiben Sie einfach das Herstellungsverfahren.
3. Reparatur einer Schulbank (eines Schulstuhls). Geben Sie das nötige Material und das
nötige Werkzeug an und beschreiben Sie einfach das Herstellungsverfahren.
4. Bearbeiten Sie das technische Angebot für die Einrichtung des Hobbyraumes.
5. Oberflächenbearbeitung der Gartenholzmöbel. Geben Sie das nötige Material und das
nötige Werkzeug an und beschreiben Sie einfach das Herstellungsverfahren .
6. Sägen der verschieden Materialien (Holz, Eisen,...). Geben Sie das nötige Material und
das nötige Werkzeug an und beschreiben Sie einfach das Herstellungsverfahren.
Umfang des Projekts ungefähr 10 – 20 Zeilen des Standardformats.
4
PROJEKTTEIL 2
Der Projektteil beschäftigt sich mit dem Schaffen und der
Präsentation von Projekten zum Thema Elektrotechnik. Es
wird die Bearbeitung und Präsentation der Projekte beurteilt.
Bearbeiten Sie das Projekt zu den Themen:
1. Sie wollen einen Volleyballsportplatz bauen und brauchen einen rechten Winkel zu
konstruieren. Geben Sie das Verfahren der Konstruktion an! Benutzen Sie die
mathematischen Gesetze!
2. Erklären Sie das Messungsverfahren der Höhe eines Schornsteins. Geben Sie das
Messungsverfahren an !
3. Rechnen Sie die Temperatur zwischen ° C
Beschreiben Sie das Verfahren!
und ° F und auch umgekehrt um!
4. Methodisch erläutern Sie das Umrechnen der Wärmeeinheit MJ in kW/Stunde.
5. Beschreiben Sie den einfachen elektrischen Kreis zu der Messung der elektrischen
Bestandteile (Resistor, Spule, Kondensator).
6. Geben Sie das Verfahren der Resistorswahl nach dem Wert, der Konstruktion und
Lastigkeit an! Was alles kann man aus der Beschreibung des Resistors erkennen?
7. Leiten Sie die Formeln für das Zylindervolumen, Prismavolumen und andere Körper
ab!
Umfang des Projekts ungefähr 10 – 20 Zeilen des Standardformats.
5
WERKZEUGE
Aufgabe 1:
Antworten Sie!
•
•
•
Wie sind Ihre Hobbys?
Was machen Sie in Ihrer Freizeit?
Haben Sie einen Hobbyraum?
Werkzeuge kann man teilen :
Handwerkzeuge
A
Elektrische Werkzeuge
B
H
G
C
I
D
F
E
J
A –Schlüssel
B – Hammer
C – Schraubenzieher
E – Schere
F – Handsäge
G – elektrische Bohrmaschine
H – Kreissäge
I – Stichsäge
J – Kettensäge
Aufgabe 2:
Beschreiben Sie die Handwerkzeuge und die elektrischen Werzeuge !
Was kann man mit den Werkzeugen machen?
6
D – Zange
Werkzeugsarten :
I. Hammer:
Schlosserhammer , Schieferhammer ,Gummihammer, Schreinerhammer
II. Zangen:
.
III. Feilen :
Flachzange, Gripzange, Kombizange, Wasserpumpen - Zange
Flachfeile, Dreiecksfeile, Rundfeile, Halbrundfeile
IV. Sägen :
Bügelsäge, Fuchsschwanz, Laubsäge
V. Schraubwerkzeuge : Schraubenzieher,Kreuzschraubenzieher, Imbusschraubendreher
Schraubenverbindung :









 Bohren in Holz  Nagel
 Niet
Schrauben mit Kopf :  Zylinderschraube  Halbrundschraube  Senkschraube
 Linsensenkholzschraube
 Sechskantschraube  Mutter
der
Werkbank
Leiter
Schraubstock
Fuchsschwanz
Blatt
Bügel
Blatt
Handgriff
Zähne
Handgriff
gespannter Schraubendreher
Bügelsäge
7
Aufgabe 3:
Beschreiben Sie die Handwerkzeuge auf den Bildern !
Was kann man mit den Werkzeugen machen?
Hinweis:
Arbeit an den Maschinensägen ist mit grosser Verletzungsgefahr verbunden! Du sollst
Sicherheitsregeln behalten!
Zweimal miss – einmal schneide!
Materialmessung
Bestandteile und Produkte müssen wir vor, während und nach Befertigung messen , um die
vorgeschriebene Größe zu erreichen.
Zur Messung messen wir unterschiedliche Messgeräte , z.B. Lineal, Messschieber,
Zollstock, Mikrometer, Meterband.
Die Messgeräte müssen genau sein. Durch die mangelhafte und falsche Messung entsteht ein
Ausschuss.
Das Internationale Einheitensystem, abgekürzt SI (von frz. Système international d’unités), ist
das auf dem internationalen Größensystem (ISQ)basierende Einheitensystem. Die LängenEinheit Meter (m) ist eine SI-Basiseinheit.
In manchen Ländern der Welt (in Grossbritanien, in den USA) benutzt man die Einheit der
Zoll (1“ = 25,4 mm).
Der Messschieber misst mit Genauigkeit 0,1 mm und der Mikrometer mit Genauigkeit 0,01
mm.
8
Mein erster Hobbyraum
Verkäuferin:
Was wünschen Sie bitte?
Fritz:
Ich möchte mir zu Hause einen kleinen Hobbyraum einrichten.
Was können Sie mir bitte empfehlen?
Verkäuferin:
Haben Sie schon ein Werkzeug?
Fritz:
Nein, ich richte mir jetzt meine neue Wohnung ein.
Verkäuferin:
Im Hobbyraum sollten Ihnen aus dem Handwerkzeug nicht fehlen :
Schraubendreher und Kreuzschraubendreher der verschiedenen
Größen, Kombizange, verschiedene Feilen, Hammer, Bügelsäge und
Fuchsschwanz .
Fritz:
Gibt es bitte eine universale Säge für das verschiedene Material mit
wechselbaren Blättern?
Verkäuferin:
Es gibt eine Bügelsäge für Holz, Eisen und Beton mit den wechselbaren
Blättern.
Fritz:
Ja, danke. Ich hätte gerne noch eine elektrische Bohrmaschine.
Verkäuferin:
Welche Bohrer wünschen Sie bitte?
Fritz:
In Holz mit Durchmesser 4; 6; 8 und 10 mm, in Eisen 3; 4; 5 und 6 mm und
in Beton 8 und 10 mm.
Verkäuferin:
Und eine Schraubenverbindung auch?
Fritz:
Ja danke, ich hätte gerne das Universalset von Schrauben und Nägeln ,
das ich im Schaufenster gesehen habe.
Aufgabe 4:
•
•
•
Lesen Sie zuerst den Dialog Mein erster Hobbyraum in Paaren.
Spielen Sie danach die ähnlichen Dialoge und die dick gedruckten Wörter können Sie
ändern
Führen Sie den Dialog weiter , fragen Sie nach dem Preis des Werkzeugs und auch
nach den anderen Geräten und Werkzeugen.
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Gewindearten
Metrisches – ,Whitworth – ,Trapez - ,Edisongewinde
M8 × 25
M – G – Tr – E
8 – Durchmesser in mm
25 – Länge in mm
Das metrische Gewinde benutzt man vor allem im Maschinenbau . Die Abmessungen sind
in mm angegeben.
Die Abmessungen des Whitworth-Gewindes sind in Zoll angegeben.
Man benutzt es bei der Instalation der Wasserleitung .
Das Trapezgewinde benutzt man auf gespannte Verbindung .
Das Edison- Rundgewinde benutzt man z.B. für elektrische Glühbirnen .
Preise der elektrischen Werkzeuge im Hobbyraum :
Die Preise der Hobbywerkzeuge sind niedriger als die Preise der proffesionellen Werkzeuge.
Bohrmaschine
Kreissäge
Stichsäge
Kettensäge
Schleifstein
Winkelschleifer
Exzentersschleifstein
Hobel
Warmluftzweiteiler
17 €
65 €
16 €
95 €
25 €
33 €
25 €
55 €
55 €
Werkzeugkasten
Aufgabe 5:
•
•
Erzählen Sie nach dem Bild „Werkzeugkasten“: Welche Werkzeuge befinden sich
im Kasten ?
Vergleichen Sie die Preise der Werkzeuge :
1. Was ist am teursten? Was ist am billigsten?
2. Die Kettensäge ist die ... von allen. Die Kreissäge ist ... als der
Winkelschleifer. Der Hobel ist ebenso ...wie der Warmluftzweiteiler. Der
Schraubstock ist ... als die Werkbank.
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Aufgabe 6:
•
•
•
Bezeichnen Sie im Text Bildrahmenreparatur die
Präpositionen auf, an, in.
Bilden Sie Sätze mit diesen Präpositionen!
Welches Werkzeug und Material braucht man bei der
Bildrahmenreparatur ?
Bildrahmenreparatur
Der alte Bildrahmen ist sehr schön, aber er ist völlig kaputt.
Man legt ihn auf den Arbeitstisch und legt fest, was nötig ist, zu
reparieren.
Die Holzplatten, aus denen der Rahmen hergestellt ist, verbindet man
mit Nägeln.
Für das Hängen des Bildes an die Wand montiert man auf den
Rahmen eine Ose.
Man streicht den Rahmen mit einer Farbe oder mit einem Lack.
Nach dem Abtrocknen legt man das Bild in den Rahmen ein und
hängt an die Wand.
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MATERIALVERARBEITUNG
Materialmessung
Bestandteile und Produkte müssen wir vor, während und nach Herstellung messen, weil wir
die vorgeschriebene Größe erreichen wollen.
Zur Messung können wir unterschiedliche Messgeräte verwenden, z.B. Lineal,
Messschieber, Zollstock, Mikrometerschraube, Meterband.
Die Messgeräte müssen genau sein. Durch die mangelhafte und falsche Messung entsteht ein
Ausschuss.
Der Messschieber misst mit Genauigkeit 0,1 mm und der Mikrometerschraube mit
Genauigkeit 0,01 mm.
Zollstock, Lineal - hat den
Maßstab mit Genauigkeit 1
oder 0,5 mm. Manche
Lineale haben den mmMaßstab und auch ZollMaßstab.
Messschieber - ermöglicht
Außen- und
Innenabmessungen , auch die
Tiefe der Hohlräume mit
Genauigkeit 0,1; 0,05 und
0,02 mm zu messen. Er wird
für kleine Produkte geeignet.
Mikrometerschraube –
ermöglicht kleine
Außenabmessungen und
Tiefen mit Genauigkeit 10
m und mit Schätzung 5 m
zu messen.
Material sägen
Das Sägewerkzeug mit seinen Sägezähnen dringt in den Festkörper ein und durch Wegnahme
dünner Späne (Sägespäne) teilt den Material. Man unterscheidet zwischen Handsägen und
Maschinensägen.
12
In dem Bügel ist ein Sägeblatt festgeklemmt. Bei einem
Sägeblatt sind die Zähne abwechselnd nach rechts und links
gebogen. Das Sägeblatt muß genügend festgeklemmt werden. Das
Blatt könnte brechen oder durchreißen.
aus.
Das Sägeblatt nehmen wir nach den Materialeigenschaften
Zu Sägen der weichen Materialien (Aluminium,Holz)
nehmen wir eine Säge mit 10 – 16 Zähnen pro inch aus ;
1 inch
= 25,4 mm.
Zu Sägen der harten Materialen (Stahl) nehmen wir eine Säge
mit 16 – 25 Zähnen pro inch aus.
Zu Sägen der dünnen Materialien (Blech, Röhrchen) nehmen
wir eine Säge mit 25 –32 Zähnen pro inch aus.
Bei einem Sägeblatt sind die Zähne nach vorne gebogen.
Material feilen
Feilen ist eine Metallverarbeitung durch Wegnahme
dünner Späne mittels des Werkzeugs – einer Feile. Nach dem
Material, dem Charakter der Oberfläche und der Schichtstärke
nehmen wir eine Feilenart.
Feilenarten :
In Praxis gibt es eine große Menge von Feilenarten.
Man unterscheidet :
1.Handfeilen
2. maschinelles Feilen
a) mit geradliniger Bewegung
b) Kreisfeilen
Material schneiden
Schneiden ist ein spänenloses Trennverfahren für ein Material mittels zwei Messer. Das eine
Messer ist fest und das andere Messer bewegt sich senkrecht nach unten.
Zerspannen ist ein spänenloses Trennverfahren mit einem Keil. Auf den Keil schlägt man mit
einem Hammer.
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Bohrung
Bohrung ist der technische Begriff für eine runde Vertiefung in ein
Material. Bohrungen können auf sowohl mit der Hand mit einer
Handbohrmaschine als auch auf einer Reihe Werkzeugmaschinen wie
Bohrmaschine, Drehmaschine, Fräsmaschine erzeugt werden.
Ein Werkzeug zur Bohrung heißt ein Bohrer.
Es gibt mehrere Bohrerarten nach der Konstruktion :





Holzbohrer – am häufigsten verwendet
Tiefbohrer – für tiefe Löcher verwendet
Zentrierbohrer – für die Herstellung eines Zentrierpunktes
Betonbohrer - zum Bohren in Beton benutzt
Wendeplattenbohrer - zum Bohren großer Bohrungen
Materialverbindung
Die Verbindung beschreibt die Methoden des Zusammensetzens von technischen Bauteilen
aus ihren Einzelteilen.
Es handelt sich um feste oder bewegliche Verbindungen. Bewegliche Verbindungen sind
Gelenke (zum Beispiel Dreh- oder Schiebegelenke).
Die Verbindungen können lösbar (zum Beispiel Schraubverbindung oder Klettverschluss)
oder nicht lösbar (zum Beispiel Nietverbindung , Schweißung oder Klebung) sein.
Die Einteilung nach physikalischen Wirkprinzipien lautet: formschlüssig, kraftschlüssig und
stoffschlüssig.
Zu den Verbindungstechnologien gehören :
•
•
•
•
•
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Schweißen
Nietung
Kleben
Löten
Schraubenverbindung
Aufgabe 1:
a)Ordnen Sie die Texte und die richtigen Fragen zu:
b) Erklären Sie auf Deutsch die bezeichneten Wörter!
I
II
III
I. Außer der Unterteilung in lösbare und unlösbare Verbindungen gibt es eine weitere in der
Technik verbreitete Unterteilung in die Bereiche Lötverbindungen und lötfreie Verbindungen.
II. Weiterhin sind andere Verbindungstechniken aus der Mechanik/Maschinenbau auch als
elektrische Verbindungen geeignet (zum Beispiel Schraubverbindung, Niete).
III. Die elektrische Verbindungstechnik ist ein elementarer Bestandteil zur Herstellung von
elektrischen Baugruppen und letztendlich elektrischen Geräten und sorgt für die Verbindung
der Bauelemente untereinander sowie für die Anschlusstechnik zur Außenwelt. Ebenso finden
sich innerhalb von Bauelementen teilweise eine Vielzahl von elektrischen Kontaktstellen,
zum Beispiel bei Integrierten Schaltkreisen.
A/Welche Verbindungstechniken kann man in mehreren Bereichen finden?
B/Welche Rolle spielen die Verbindugen in Elektrotechnik?
C/Wie kann man Verbindungen unterscheiden?
Aufgabe 2:
R oder F?
•
Zur Verbindung können wir unterschiedliche Messgeräte verwenden , z.B. Lineal,
Messschieber, Zollstock, Mikrometerschraube, Meterband.
•
Feilen ist eine Metallverarbeitung mittels des Werkzeugs – einer Feile.
•
In dem Bügel ist ein Blatt festgeklemmt.
•
Schneiden ist ein Trennverfahren für ein Material mittels Messer.
•
Zerspannen ist ein spänenloses Trennverfahren mit einem Keil. Auf den Hammer
schlägt man mit einem Keil.
•
Zu Sägen der harten Materialen(Stahl) nehmen wir eine Säge mit zwanzig Zähnen
pro inch aus.
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ELEKTROTECHNISCHE MATERIALIEN
Stoffe bestehen aus Atomen. Das Atom besteht aus dem Atomkern und der Atomhülle. Im
Kern befinden sich Protonen und Neutronen. Anzahl von Protonen bezeichnet man als
Protonzahl (Z). Nach der Protonzahl sind die Atome in das periodische System geordnet. In
der Natur gibt es Atomen mit der Protonzahl von Z = 1 (Wasserstoff H) bis Z = 92 (Uran U).
Atomen mit einer höheren Protonzahl wurden künstlich hergestellt, z.B. Z = 94 (Plutonium
Pu).
Protonen sind positive Ladungsträger. Die Atomhülle bilden negative Ladungsträger Elektronen. Die Zahl der Elektronen gleicht in einem normalen Atom der Protonenzahl in
seinem Kern, das heiβt der Protonzahl Z. In diesem Fall ist das Atom elektrisch neutral.
Stoffe haben unterschiedliche Innenstruktur und daher auch andere elektrische Leitfähigkeit.
So teilen wir sie in:
Aufgabe 1:
Richtig oder Falsch ?
1. In der Natur gibt es die Atome mit der Protonenzahl von Z = 1 bis Z = 94 .
2. Atome mit der höheren Protonenzahl stellte man künstlich her.
3. Protonen mit höherer Protonenzahl stellte man künstlich her.
4. Die Protonenzahl gibt die Anzahl der Protonen in einem Atomkern an.
5. Die Protonenzahl gibt die Elektronenzahl in einem Atomkern an.
6. Die Protonenzahl gibt die Elektronenzahl in der Atomhülle an.
7. Die Stoffe bestehen aus Atomen.
8. Die Atome bestehen aus Elektronen, Protonen, Neutronen.
9. Die Atome bestehen aus Elektronen und Protonen.
10. Die Atome bestehen aus einer Atomhülle und einem Atomkern.
11. Der Atomkern besteht aus negativ geladenen Protonen und positiv geladenen
Neutronen.
12. Der Atomkern besteht aus positiv geladenen Protonen und ungeladenen Neutronen.
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Leiter
Isolatoren (Nichtleiter)
Halbleiter
Als Leiter benutzt man Metalle. Sie haben groβe elektrische Leitfähigkeit (das Symbol ist γ),
kosten nicht so viel und haben geeignete mechanische Eigenschaften und
Korrosionsbeständigkeit.
Am häufigsten benutzt man Kupfer, Aluminium, Silber, Gold, Platin. Metalle benutzt man
gewöhnlich in Legierungen. So verbessert man ihre mechanischen Eigenschaften.
Kupfer (Cu)
Kupfer reinigt man per Elektrolyse (der Kupfergehalt beträgt über 99,98 %). Kupfer hat
rötlichbraune Farbe. Durch die Nässe und Korrosion bildet sich oberflächlich Patina. Die
Farbe verändert sich, es ist grün. Kupfer ist nach Silber der zweitbeste Strom- und
Wärmeleiter.
Kupfer verwendet man vor allem für Leiter (Leitungen, Wicklungen von Motoren und
Transformatoren), Leiterplatten, Kommutatorlamellen usw. Kupfer-Legierungen benutzt man
z.B. für Armaturen, Münzen, Rohrleitungen, Schmuck, Kessel, Musikinstrumente,
Kunstgegenstände, Besteck.
Die Euromünze (wie auch viele andere Münzwerkstoffe) ist z.B. eine Kupfer-ZinkAluminium-Zinn Legierung (Cu89Al5Zn5Sn), genannt auch "Nordisches Gold".
Aluminium (Al)
Aluminium ist das dritthäufigste Element und häufigste Metall in der Erdkruste. Es ist ein
guter Strom- und Wärmeleiter. An der Luft bildet sich auf Aluminium eine Oxidschicht. Im
Vergleich mit Kupfer ist Aluminium leichter, weicher, aber nicht so fest.
Aluminium benutzt man als Leiter, zur Herstellung von Kondensatoren und Kühlern der
Halbleiterbauelemente.
Silber (Ag)
Es ist oxidationsbeständig, man verwendet es zur Versilberung der Messingkontakte von HiFi Anlagen und in der Hochfrequenztechnik.
Gold (Au)
Gold verwendet man für Herstellung von:
kleinen und konstanten Übergangswiderständen in Hi-Fi Technik
Anschlussleitern in integrierten Schaltungen
Relaiskontakten
Konnektoren der effektiven Einrichtungen der Computertechnik.
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Kohlenstoff (C)
Er hat kleinere Leitfähigkeit als Metalle, ist aber fest und beständig. Der Kohlenstoff
verschmelzt nicht (erst bei 3847 ºC), deshalb ist er auch für Kontakte geeignet. Man
verwendet Kohlenstoff Elektroden.
Legierungen
Durch Legierung kann man Eigenschaften der Metalle beeinflussen, und zwar gröβere
Festigkeit, Härte und niedrigeren Schmelzgrad. Leitfähigkeit wird durch Legierung kleiner.
Legierung aus Kupfer und Zink nennt man Messing.
Eine Kupfer-Zinn Legierung – Bronze verwendet man zur Herstellung von Springfedern in
Elektrogeräte und Kontakten in Steckverbinder.
Kupfer-Legierung mit Aluminium heiβt Aluminiumbronze. Benutzung für
Konstruktionselemente, Schrauben, Lager usw.
Aluminium-Legierungen verwendet man als Konstruktionswerkstoffe, z.B. Duralumin. Für
elektrotechnische Leitungen benutzt man Legierung Aldrey.
Legierungen aus Kupfer und Nickel verwendet man für genaue Widerstände (Konstantan,
Nickelin ….).
Isolatoren (Nichtleiter)
Isolatoren sind nicht stromleitende Stoffe. In der Oberschicht ihrer Atomhülle befinden sich
zwar Elektronen, sie ziehen sich aber schwer an. Zu den Isolatoren gehören Kunststoff (z.B.
PVC, PA, PE, PS), Glimmer, Glas. Porzellan, Gummi, Papier usw. Isolatorenverwendung
hängt von ihren elektrischen, thermischen und mechanischen Eigenschaften ab.
Isolatoren benutzt man zur elektrischen Trennung von Leitteilen, zum Schutz von Personen
vor Stromeinschlag aber auch wie Dielektrikum in elektrischen Bauelementen (z.B. in
Kondensatoren).
Halbleiter
Ihre Leitfähigkeit ist zwischen der Leitfähigkeit der Leiter und Nichtleiter. Man kann sie
durch das Einbringen von Fremdatomen oder durch physikalische Einflüsse (wie Licht,
Wärme, elektrisches oder magnetisches Feld) beeinflussen.
Als Halbleitermaterialien verwendet man vor allem Germanium (Ge) oder Silizium (Si) in der
Diamantstruktur oder Verbindungshalbleiter (z.B. Galliumarsenid).
Aufgabe 2:
Ordnen Sie die Materialien in die Gruppen: Leiter(L), Isolatoren(I), Halbleiter(H)
Muster: Nickelin(L)
Silizium, Germanium, Glimmer, Gummi, Papier, Keramiken, Porzellan, Nichtmetall,
Gläser, Diamant, Konstantan, Neusilber, Kupfer, Silber, Aluminium, Gold, Platin
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Magnetische Materialien
Magnetmaterialien sind:
-
magnetisch hart
-
magnetisch weich
Dauermagnete (Permanentmagnete) sind aus magnetisch harten Materialien erzeugt. Zu
den bekanntesten gehören Ferromagnete und Magnete AlNiCo.
Dauermagnete verwendet man als Magnete in Gleichstrommotoren oder kleinen Dynamos, als
Magnete in Messgeräten, Sensoren, Lautsprechern, Lautverstärkern usw.
Weichmagnete sind aus magnetisch weichen Materialien (Stahl). Ihre Wirkung dauert nur im
magnetischen Feld und kurz danach. Ihre Verwendung ist in Elektromagneten, Relais usw.
Aufgabe 3:
Beschreiben Sie das Bild
Aufgabe 4:
Richtig R oder falsch F? Korrigieren Sie die falschen Aussagen
Glas ist ein guter Leiter.
Messing ist eine Kupfer-Aluminium-Legierung.
PVC, PA, PE, PS sind Arten von Kunststoffen.
Kupfer ist kein Wärmeleiter.
Metalle sind korrosionsbeständig.
Die Leitfähigkeit von Halbleitern kann man auch durch Wärme beeinflussen.
Dauermagnete sind meistens aus Stahl.
Stromleitende Stoffe nennt man Leiter.
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Aufgabe 5:
Wie viele Wörter erkennen Sie?
A
K
O
L
H
L
E
N
S
T
O
F
F
R
K
P
Z
A
L
U
M
I
N
I
U
M
E
S
R
O
T
D
E
M
S
F
P
E
K
I
S
C
E
R
S
U
I
Z
E
N
B
P
U
O
T
H
R
Z
T
N
T
I
N
I
E
M
P
A
I
A
O
E
I
G
E
N
S
C
H
A
F
T
G
L
S
L
C
S
R
K
O
K
V
G
E
O
K
T
I
L
H
T
E
A
R
E
W
Ä
R
M
E
U
O
A
R
Ä
S
R
E
L
A
I
S
H
I
N
N
N
L
G
T
A
G
O
L
D
E
Ü
T
G
D
A
U
E
R
M
A
G
N
E
T
L
I
R
L
E
P
R
O
T
O
N
Z
A
H
L
B
E
T
G
U
M
M
I
R
S
I
L
B
E
R
T
Aufgabe 6:
Antworten Sie :
20
•
Wie kann man Stoffe nach der elektrischen Leitfähigkeit unterscheiden?
•
Warum benutzen wir die Metalle in Legierungen ?
•
Welche Metalle sind gute elektrische Leiter ?
•
Welche Eigenschaften der Metalle können Sie erwähnen?
•
Nennen Sie Kupferlegierungen, Aluminiumlegierungen, Nickellegierungen!
MATEMATISCHE FORMELN UND GESETZE
Zahlen:
Ganze Zahlen :
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
null
eins
zwei
drei
vier
fünf
sechs
sieben
acht
neun
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
zehn
elf
zwölf
dreizehn
vierzehn
fünfzehn
sechzehn
siebzehn
achtzehn
neunzehn
125: einhundert fünfundzwanzig
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
zwanzig
einundzwanzig
zweiundzwanzig
dreiundzwanzig
vierundzwanzig
fünfundzwanzig
sechsundzwanzig
siebenundzwanzig
achtundzwanzig
neunundzwanzig
30 dreißig
40 vierzig
50 fünfzig
60 sechzig
70 siebzig
80 achtzig
90 neunzig
100 hundert
500 fünfhundert
1000 tausend
1 000 000: eine Million
Die ganzen Zahlen können entweder positiv oder negativ sein.
Die positive Zahl ist grösser als null und befindet sich auf der rechten Seite der Zahlenachse.
Die negative Zahl ist kleiner als null und befindet sich auf der linken Seite der Zahlenachse.
negative Zahlen
null
ZZZahl Zahlen ZaaaaaaZahlen
-9
-6
-3
0
3
positive
6
9
12
Kommazahlen (Dezimalzahlen):
3,14:drei Komma vierzehn Hundertstel 1,073: ein Ganze und dreiundsiebzig Tausendstel
0,2: null Ganze und zwei Zehntel
Rechenoperationen:
Symbol
Addition
+
Subtraktion
–
Multiplikation
×
Dividieren
:
Beispiel
3 + 8 = 11
20 – 12 = 8
4 × 3 = 12
15 : 5 = 3
drei plus acht ist gleich elf
zwanzig minus zwölf ist gleich acht
vier mal drei ist gleich zwölf
fünfzehn durch fünf ist gleich drei
Aufgabe 1:
Lesen Sie und rechnen Sie die Beispiele :
•
•
•
•
1,3 + 2,6 =
256 - 154 =
12,5 –10,3 =
256 + 333 =
21
•
•
•
•
10 . 23 =
33 . 20 =
1000 : 200 =
81 : 9 =
Aufgabe 2:
Wo befinden sich auf der Zahlenachse diese Zahlen : drei Komma vierzehn Hundertstel , ein
Ganze und dreiundsiebzig Tausendstel, fünfzehn, minus achtzehn , plus elf , null Ganze und
dreiundneunzig Zehntausendstel, ein Ganze und ein Zehntel
Potenz
Multipliziert man eine Zahl mit sich selbst, so nennt man die Quadrieren:
Man schreibt
2 × 2 × 2 × 2 × 2 × 2 = 26 = 64
26 (lies : zwei hoch sechs oder die zweite Potenz von zwei ist vierundsechzig) ist die Potenz.
Wurzelziehen
Wurzelziehen ist die Umkehroperation des Quadrierens.
Die Quadratwurzel ist immer eine positive Zahl.
Beispiel 1:
Wenn x2 = 9 ist, gibt es zwei Lösungen:
sowohl
32 = 9 als auch ( − 3)2 = 9.
Die dritte Wurzel von einer Zahl x schreibt man
22
und
3
x oder x1/3.
, weil
Aufgabe 3:
Schreiben Sie :
• eine Dezimalzahl
• eine vierte Wurzel von einer Zahl y
• die dritte Potenz von fünf
• die zweite Potenz von null Ganze und sieben Zehntel
• vier hoch zwei ist gleich sechzehn
• eine ganze positive Zahl
• eine ganze negative Zahl
• Multiplikation von den Zahlen zwölf Ganze und drei Hundertstel und hundert
• Subtraktion von den Zahlen tausend und neunhundert
• Addition von zwei verschieden beliebigen Kommazahlen
• Dividieren von den Zahlen neunhundert dreiunddreßig und zehn
Bruchzahlen
Der Bruch ist eine Zahl, die einen Teil des Ganzen darstellt.
1
2
ein Halbes
1
3
ein Drittel
1
4
ein Viertel
Man spricht: ein Halbes, ein Drittel, ein Viertel, ein Fünftel, ein Sechstel, ein Siebtel…
Der Bruch besteht aus dem Zähler und dem Nenner.
Der Zähler bestimmt die Zahl von Teilen und der Nenner bestimmt die Zahl von Teilen im
Ganzen.
Aufgabe 4:
Schreiben Sie die Bruchzahlen auf Deutsch :
Beispiel 2:
Der Bruch ¾ : der Zähler ist 3, das heißt 3 Teile; der Nenner ist 4, das heißt 4 Teile im
Ganzen.
Beispiel 3:
(Man spricht : Vier-Halbe gleich vier durch zwei gleich 2)
Aufgabe 5 :
23
Wie spricht man ?
a)
b)
Das Prozent ist eine besondere Bruchart, in dem der Nenner immer 100 ist.
Beispiel 5: 75 % = 75/100
Das Verhältnis ist auch ein Bruch .
Beispiel 6:
Der Bruch ¾ bedeutet das Verhältnis 3:4 (drei zu vier) oder Division (drei durch vier).
Zehnerpotenzen
Die Zehnerpotenzen verwendet man für die sehr grossen oder sehr kleinen Zahlen .
Beispiel 7: 1 000 000  = 1 Million Ohm = 1×106  = 1 M (megaohm)
0,000 000 015 F = 15 Milliardstel F = 15×10-9 F = 15 nF (nanofarad)
Multiplikation der Zehnerpotenzen - durch Addition der Exponenten
Beispiel 8: 104 × 102 = 104+2 = 106
Division der Zehnerpotenzen - durch Subtraktion der Exponenten
Beispiel 9: 108 : 102 = 108-2 = 106
Quadrieren der Zehnerpotenzen – durch Multiplikation der Exponenten
Beispiel 10: (103)2 = 103×2 = 106
Aufgabe 6:
Schreiben Sie und rechnen Sie :
•
•
•
•
24
a hoch drei mal a hoch vier =
a hoch drei durch a =
a hoch vier + a hoch vier =
die dritte Potenz von zehn =
•
•
•
die zweite Potenz von zehn =
die fünfte Potenz von zwei =
a hoch Null =
Aufgabe 7:
•
•
Lesen Sie auf Deutsch Beispiele 4 –10.
Arbeiten Sie in Paaren und lesen Sie weitere Beispiele von Bruchzahlen,
Prozentzahlen, Verhältnissen und Zehnerpotenzen.
Satz des Pythagoras
Der Satz des Pythagoras ist einer der fundamentalen Sätze der Euklidischen Geometrie.
Er besagt, dass in allen ebenen rechtwinkligen Dreiecken die Summe der Flächeninhalten
der Kathetenquadrate gleich dem Flächeninhalt des Hypotenusenquadrates ist.
Als Gleichung ausgedrückt lautet er
(rechtwinkliges Dreieck)
•
a2 + b2 = c2,
a , b - die Längen der am rechten Winkel anliegenden Seiten, der Katheten
c
- die Länge der dem rechten Winkel gegenüberliegenden Seite, der Hypotenuse
25
Trigonometrie im rechtwinkligen Dreieck
Besonders einfach ist die Trigonometrie des rechtwinkligen Dreiecks.
Da die Winkelsumme eines Dreiecks 180° beträgt, ist der rechte Winkel eines solchen
Dreiecks der größte Innenwinkel. Ihm liegt die längste Seite (als Hypotenuse bezeichnet)
gegenüber. Die beiden kürzeren Seiten des Dreiecks nennt man Katheten. Wenn man sich auf
einen der beiden kleineren Winkel bezieht, ist es sinnvoll, zwischen der Gegenkathete (dem
gegebenen Winkel gegenüber) und der Ankathete (benachbart zum gegebenen Winkel) zu
unterscheiden.
Man definiert nun:
Die wichtigsten Formeln der Geometrie :
Quadratfläche
Kreisumfang
Zylindervolumen
26
S = a2
O = 2.π.r
V = π.r2.h
Würfelvolumen
Kreisfläche
Quadervolumen
V = a3
S = π.r2
V = a.b.c
Aufgabe 8:
R oder F?
•
•
•
•
•
•
Im rechtwinkligen Dreieck gilt :Die Summe der Flächeninhalten der Kathetenquadrate
ist gleich dem Flächeninhalt des Hypotenusenquadrates.
Der Satz des Pythagoras ist einer der fundamentalen Sätze der analytischen
Geometrie.
Die Gleichung a2 + c2 = b2 ist der Satz des Pythagoras.
S = a2 ist die Formel für das Kugelvolumen.
V = π.r2.h ist die Formel für das Zylindervolumen.
O = 2.π.r und S = π.r2 sind die Formeln für den Kreisumfang und die Kreisfläche.
•
Das Ohmsche Gesetz
Als das Ohmsche Gesetz (benannt nach seinem Entdecker Georg Simon Ohm) bezeichnet
man den bei bestimmten elektrischen Leitern vorliegenden linearen Zusammenhang
zwischen Spannungsabfall U und hindurchfließendem elektrischen Strom I bei
konstanter Temperatur .
Mathematisch formuliert man diese Proportionalität als
(lies: U ist proportional zu I ) .
Die Proportionalitätskonstante nennt man dabei Ohmscher Widerstand und normgerecht
bezeichnet man mit dem Formelzeichen R, womit sich die Gleichung
ergibt.
Um die Proportionalität von Spannung und Stromstärke bei konstantem Widerstand zu
betonen, schreibt man auch
Der Ohmsche Widerstand ist ein wichtiger Sonderfall des allgemeineren elektrischen
Widerstandes.
Elektrotechnische Aplikationen
Manche elektrischen Parameter in den Wechselstromkreisen:
Kosinus des Winkels = Leistungsfaktor im Stromkreis
Ankathete = tätige Leistung (P)
Gegenkathete = taube Leistung (Q)
Hypotenuse = scheinbare Leistung (S)
27
Aufgabe 9:
Lückentext – Was passt?
Das ohmsche Gesetz
Die wichtigsten _____(1)_____der Elektrotechnik sind Spannung, Strom
und______(2)______.
Formelzeichen Einheit
(3)
U
V
(4)
I
A
Widerstand
R
Erhöt man in einem einfachen Stromkreis die angelegte Spannung , so erhöht sich auch der in
der Schaltung fließende Strom. Die Stromstärke I ist also ____(5)_______zur angelegten
Spannung U: I ~ U
Erhöht man bei konstanter Spannung den Widerstand, so verringert sich die in der Schaltung
fließende Stromstärke. Die Stromstärke I ist also ______(6)______________zum Widerstand
R: I ~ 1/R
Formelmässig besteht zwischen diesen 3 Grössen also folgender Zusammenhang:
Strom = _______(7)_______________
oder als Formel:
daraus abgeleitet ergeben sich die beiden Formeln:
Spannung = ______(8)____________________als Formel:
und
Widerstand = ______(9)__________________als Formel:
Widerstand mal Stromstärke, Strom , Widerstand, Spannung durch Stromstärke,
proportional, Spannung, umgekehrt proportional ,Größen, Spannung durch
Widerstand
28
Ohmsches Gesetz
Ohmsches Gesetz ist physikalisches
Gesetz, es beschreibt Verhältnisse
zwischen dem elektrischen Strom, der
Spannung und dem Widerstand. Das
Gesetz nennt man nach dem deutschen
Physiker Georg Simon Ohm. Er hat im
Jahre 1827 Ergebnisse der Messungen von
Spannung und Strom im einfachen
elektrischen Stromkreis mit einem Leiter
von variabler Länge beschrieben.
Elektrischer Schaltplan zeigt das OhmVerhältnis zwischen Spannung (U),
Widerstand (R) und Strom (I).
I
U
R
Die Stromstärke I ist direkt proportional zur Spannung U und indirekt
proportional zum Widerstand R.
Mathematische Darstellung dieses Gesetzes ist die Formel: I =
U
, I ist der durch den Widerstand
R
flieβende Strom in Ampere, U ist die Potentialdifferenz im Widerstand in Volt gemessen und R ist der
Widerstand in Ohm.
Das Ohmsche Gesetz kennt drei Formeln zur Berechnung von Strom, Spannung und Widerstand.
I=
U
U
oder R =
oder U = R ⋅ I
R
I
Das Gesetz gilt für lineare elektrische Stromkreise mit Gleichstrom und unter idealen
Bedingungen – konstante Temperatur und konstanter Widerstand.
Aufgabe 1:
Berechnen Sie den Widerstand einer 3,5 V Glühbirne, durch sie flieβt der Strom 200 mA.
Aufgabe 2:
Ergänzen Sie die richtigen Modalverben
Das Ohmsche Gesetz gilt nur bei konstanter Temperatur.
Die Temperatur ............... konstant sein.
Das Gesetz kennt drei Formeln.
Nach dem Gesetz ............... man drei Formeln bilden.
Wir beschreiben Stromkreise mit Gleichstrom.
29
Hier ................ man keinen Wechselstrom benutzen.
Der elektrische Schaltplan vereinfacht die Vorstellung.
Der Schaltplan .............. Ihnen bei der Vorstellung helfen.
Kennen wir zwei Gröβen, berechnen wir auch die dritte Gröβe.
Man ............ eine Gröβe berechnen, man ............ aber zwei Gröβen kennen.
Kirchhoff-Gesetze
Kirchhoff-Gesetze sind zwei in 1845 von Gustav Robert Kirchhoff
formulierte Regeln. Sie beschreiben Strom- und Spannungsverhältnisse in
einem Stromkreis.
1. Kirchhoffsches Gesetz (Knotenregel)
1. Die Summe aller Ströme an einem Knoten muss Null sein (zu- und
abflieβende Ströme an einem Knoten müssen entgegengesetzte
Vorzeichen haben).
2. In einem Knotenpunkt eines elektrischen Netzwerkes ist die
Summe der zuflieβenden Ströme gleich der Summe der
abflieβenden Ströme.
Mathematische Darstellung:
i2
i3
i1
i4
i5
∑i = 0
1. i1 + i2 + i3 + i4 + i5 = 0
Ströme i1 und i2 haben andere Richtung zum
Knotenpunkt als Ströme i3, i4 a i5, deshalb haben
sie entgegengesetzte Vorzeichen, man kann es
so aufschreiben:
i1 + i2 – i3 – i4 – i5 = 0
2. i1 + i2 = i3 + i4 + i5
Parallelschaltung
Jede Monozelle gibt 1,5 V, die
aus vier Monozellen in
Parallelschaltung bestehende
Batterie gibt gleiche Spannung
1,5 V, aber bietet gröβere
Stromabnahme als eine
Monozelle.
30
3. Kirchhoffsches Gesetz (Maschenregel)
1. Summe aller Spannungen im geschlossenen Stromkreis (in einer
Masche) ist gleich Null.
2. Summe der Spannungsabfälle im geschlossenen Stromkreis
gleicht der Summe der Spannungen aus den Spannungsquellen.
i
Mathematische Darstellung:
U1
1. U0 + U1 + U2 + U3 = 0
U2
U0
Bat
∑U = 0
R3
R2
Spannung U0 hat andere Richtung als die
anderen Spannungen, deshalb haben die
Spannungen U1, U2 a U3 entgegengesetzte
Vorzeichen, man kann diese Formel benutzen:
U0 – U1 – U2 – U3 = 0
U3
2. U0 = U1 + U2 + U3 = i.R1 + i.R2 + i.R3
Reihenschaltung
Vier 1,5 V Monozellen in
Serie eingeschaltet geben eine
Spannung von 6 V.
Aufgabe 3:
Entscheiden Sie, welche Schaltungsart benutzt ist
a) Lampen L2 und L3 sind ...
in Reihe geschaltet
parallel geschaltet
31
b) Lampen L11 und L12 sind ...
c) Lampen L6 und L9 sind ...
d) Lampen L1 und L5 sind ...
e) Lampen L7 und L8 sind ...
in Reihe geschaltet
parallel geschaltet
in Reihe geschaltet
parallel geschaltet
in Reihe geschaltet
parallel geschaltet
in Reihe geschaltet
parallel geschaltet
Aufgabe 4:
Schreiben Sie aus den angegebenen Wörtern richtige Sätze
aller Ströme, Die Summe, Null., an einem Knotenpunkt, gleicht
nennt, Masche, man, Einen geschlossenen Stromkreis,
in anderer Richtung, haben, entgegengesetzte Vorzeichen, Spannungen
gibt, gleiche Spannung, Batterie, wie, mit mehr Monozellen, jede Monozelle, in
Parallelschaltung
Bei der Reihenschaltung, der Summe, aller Spannungen, gleicht, die Spannung
32
INTERNATIONALES EINHEITENSYSTEM
Das Internationale Einheitensystem, abgekürzt SI (von frz. Système
international d’unités), ist das auf dem internationalen Größensystem
(ISQ) basierende Einheitensystem.
Internationales Amt für Maß und Gewicht hat seinen Sitz in Sérves bei Paris,
in dem das Urkilogramm und der Urmeter aufbewahrt werden.
SI - Basiseinheiten
Im SI sind die sieben Basiseinheiten definiert:
Einheit
Symbol Größe
Meter
m
Länge
Kilogramm kg
Maße
Sekunde
s
Zeit
Ampere
A
Stromstärke
Kelvin
K
Temperatur
Mol
mol
Stoffmenge
Candela
cd
Lichtstärke
Abgeleitete SI-Einheiten
22 kohärenten abgeleiteten SI-Einheiten wurden eigene Namen und Einheitenzeichen
(Symbole) zugeordnet, die selbst wieder mit allen Basis- und abgeleiteten Einheiten
kombiniert werden können. So eignet sich zum Beispiel : Newton , Joule ,Watt ,Ohm, Pascal,
Volt, Coulomb…
Sonstige SI - Einheiten
Sonstige SI – Einheiten sind die Einheiten, die wegen ihrer Nützlichkeit und Erweiterung
erlaubt sind : Grad Celsius , Stunde, Minute, Liter…
33
Zehnerpotenzen und SI-Präfixe
Für Maßeinheiten definiert das Internationale Einheitensystem entsprechende Vorsilben:
Abk. Name
Ursprung
Wert
Name
T
Tera gr. τέρας, téras
1012 1 000 000 000 000 Billion
G
Giga gr. γίγας, gígas = riesig
109
M
Mega gr. έγας, mégas = groß
106
1 000 000 Million
k
Kilo gr. χίλιοι, chílioi = tausend
103
1 000 tausend
2
100 hundert
h
Hekto gr. εκατόν, hekatón = hundert 10
da
Deka gr. δέκα, déka = zehn
–
----
1 000 000 000 Miliarde
101
10 zehn
100
1 eins
-1
d
Dezi lat. decimus = zehnstel
c
Zenti lat. centesimus = hundertstel 10-2
0,01 hundertstel
m
Milli lat. millesimus = tausendstel
10-3
0,001 tausendstel
10
-6
0,1 zehnstel

Mikro gr. ικρός, mikrós = klein
10
n
Nano gr. νάνος, nános = Zwerg
10-9
p
Piko ital. piccolo = zu klein
10-12 0,000 000 000 001 billionstel
0,000 001 millionstel
0,000 000 001 milliardstel
Beispiel: 1 kV = 103 V = 1 000 V; 1 pF = 10-12 F = 0,000 000 000 001 F
Ampere
Ampere (Symbol A) ist eine SI – Basiseinheit des elektrischen
Stromes (I), die nach dem französischen Entdecker des elektrischen
Stromes André Marie Ampère benannt wird.
Ein Ampere ist die Stärke eines zeitlich unveränderlichen
elektrischen Stromes, der, durch zwei im Vakuum parallel im
Abstand 1 Meter voneinander angeordneten, geradlinigen,
unendlich langen Leitern von vernachlässigbar kleinem,
kreisförmigen Querschnitt fließend, zwischen diesen Leitern pro
Meter Leiterlänge die Kraft 2 × 10−7 Newton hervorrufen würde.
34
Volt
Das Volt (Symbol V) ist die abgeleitete SI-Einheit der elektrischen
Spannung (U) . Das Volt ist (seit 1897) nach dem italienischen
Physiker Alessandro Volta benannt.
Die elektrische Spannung von einem Volt zwischen zwei Punkten
eines homogenen, gleichmäßig temperierten Linienleiters liegt dann
vor, wenn bei einem stationären Strom von einem Ampere
zwischen diesen beiden Punkten die Leistung von einem Watt
umgesetzt wird.
U=
Ohm
Ohm ist die abgeleitete SI-Einheit des elektrischen Widerstands mit
dem Einheitenzeichen  (großes griechisches Omega). Sie ist nach
Georg Simon Ohm benannt.
Das nach ihm benannte ohmsche Gesetz stellt einen einfachen
Zusammenhang zwischen der angelegten Spannung (Einheit: Volt,
V) und dem daraus resultierenden Strom (Einheit: Ampere, A) für
sogenannte ohmsche Leiter dar.
R=
Siemens
P
[V; W, A]
I
U
U
oder Z =
[; V, A]
I
I
Siemens (Symbol S) ist die abgeleitete SI-Einheit der elektrischen
Leitwert . Sie ist gleich dem Kehrwert des elektrischen
Widerstandes . Sein Formelzeichen ist G (Gate), seine Maßeinheit
S (Siemens). Sie ist nach einem deutschen Unternehmer und
Industrriekaufmann Ernst Werner von Siemens benannt.
G=
1
R
35
Watt
Das Watt (Symbol W) ist die SI-Einheit der Leistung. Die Einheit
ist nach dem schottischen Entdecker der Dampfmaschine James
Watt benannt.
1 Watt ist gleich 1 Joule pro Sekunde:
1 W = 1 J/s = 1 Nm/s
In der Elektrotechnik gilt bei Gleichstrom und bei Wechselstrom,
sofern keine Phasenverschiebung herrscht:
1 Watt = 1 Volt • 1 Ampere
Die elektrische Leistung, die in einem Bauelement mit dem Widerstand R umgesetzt wird, ist
bei konstanten Größen das Produkt von elektrischer Spannung U und Stromstärke I:
Hertz
Das Hertz ( Symbol Hz) ist die abgeleitete SI-Einheit für die
Frequenz (f).
Die Einheit wurde nach dem deutschen Physiker Heinrich Rudolf
Hertz benannt. Die Maßeinheit Hertz gibt die Anzahl der
Schwingungen pro Sekunde an, allgemeiner auch die Anzahl von
sich wiederholendenVorgängen pro Sekunde.
1 Hertz gibt einfach „einmal pro Sekunde“ (1/s, s−1) an;
100 Hertz gibt “hundertmal pro Sekunde”an, usw. In der älteren Literatur
werden auch Zyklen pro Sekunde (c/s) benutzt.
36
Farad
Farad (Symbol F) ist die abgeleitete SI-Einheit für die elektrische
Kapazität.
Ein Farad (1 F) ist diejenige Kapazität, die beim Anlegen einer
Spannung von 1 Volt eine Ladungsmenge von 1 Coulomb (As)
Q I .t
speichert: : C = =
.
U U
Ein Kondensator der Kapazität 1 Farad lädt sich bei einem
konstanten Ladestrom von 1 Ampere in 1 Sekunde auf die Spannung
1 Volt auf.
Die SI-Einheit Farad ist zu Ehren des englischen Physikers und
Chemikers Michael Faraday genannt.
Das Farad ist relativ eine große Einheit, in vielen elektrischen
Stromkreisen werden die Kondensatoren von vielmals kleineren
Werten pF – F verwendet.
Henry
Henry (Symbol H) ist die abgeleitete SI-Einheit für die Induktivität.
Die Einheit ist nach Joseph Henry(1797-1878) benannt , der die
elektromagnetische Induktion entdeckte, unabhängig von Michael
Faraday (1791-1867) .
Eine Spule hat eine Induktivität von 1 Henry, wenn bei
gleichförmiger Stromänderung von 1 Ampere in 1 Sekunde eine
Selbstinduktionsspannung von 1 Volt entsteht.
Aufgabe 1:
Lesen Sie den Dialog zu zweit! Erklären Sie die Situation ! Spielen Sie die ähnlichen Dialoge!
37
Celsius – Fahrenheit
Danke, es geht mir gut. Es ist sehr warm, 30
Grad.
Hallo! Wie geht es Dir?
o
C
o
F
Ich liege gerade am Schwimmbad in
Badehose und sonne mich.
20
68
Ah! Das ist zu kalt! Was machst du denn?
Du bist so verrückt! Wenn es bei uns 30
Grad ist, zieht man sich einen Pelzmantel
an!
Aufgabe 2:
Ergänzen Sie die fehlenden Größen oder Einheiten!
Im SI sind die sieben Basiseinheiten definiert:
Einheit
Symbol Größe
Meter
m
Kilogramm kg
s
Ampere
Candela
Zeit
A
K
Temperatur
mol
Stoffmenge
cd
Aufgabe 3: Wo habe ich denn die Namen gehört?
Ordnen Sie die Namen und die Bereiche zu:
Ampére, Celsius, Hertz, Joule, Kelvin, Newton, Ohm, Pascal, Volta, Watt, Curie, Morse, Edison,
Tesla, Boole, Gate, Nobel, von Neumann, Kirchhoff.
Chemie
Witz
38
Elektrotechnik
Physik/Mathematik
Computer
Witz
Newton
Pascal
1m
1 Newton
= 1 Pascal
1 m2
1m
Aufgabe 4: Kreuzrätsel
Der größte Preis in Wissenschaft :
a
k
h
e
e
m p
V o
C
l
r
u
v
t
t
N
O
B
E
L
P
R
I
Z
E
e
h
o
r
t
w t
m
o l
e
a
a
i
n
s
e
c
s
l
a
o
n
Einheit der Kraft
Kehrwert der Einheit Siemens
Begründer der logischen Algebra
Einheit des Stromes
Fysiker, nach dem die Einheit der Spannung benannt
wurde
l
Einheit des Drucks
Familienname von Maria Sklodowska
Einheit der Temperatur
Einheit der Frekvenz
Einheit der magnetischen Induktion
e
a
39
GRUNDELEMENTE DER STROMKREISEN
Widerstand
Schaltzeichen für elektrischen Widerstand:
EU
US
Widerstand ist ein zweipoliges elektronisches
Bauelement, es widersteht einem elektrischen
Strom, es produziert zwischen seinen
Anschlüssen einen Spannungsabfall in
Übereinstimmung mit dem Ohmschen Gesetz:
U = I·R
Nach der Einstellmöglichkeit teilt man die Widerstände in Fest- und Stellwiderstand –
Potentiometer, oder Trimmwiderstände, sie haben einen dritten (einstellbaren) mit einem
Schleifer verbundenen Anschluss.
Einstellbare Widerstände kann man durch Drehen oder Verschieben einstellen.
Elektrische Widerstände unterscheiden sich auch nach der Art und Form des
Widerstandsmaterials. Wir kennen Schichtwiderstände – für eine geringere Kapazität oder
Drahtwiderstände – Leistungswiderstände.
Baureihen
Widerstände erzeugt man in Reihen von ausgewählten Zahlen, sie teilen das Intervall 1-10 in 6 (12,
24, …) Teile. Es gibt Reihen E6 bis E192. Die Zahl hinter E gibt an, wie viele verschiedene Werte
innerhalb einer Dekade gefertigt werden.
So enthält die E6 - Reihe die Werte:
1 1,5 2,2 3,3 4,7 6,8
10 15 22 33 47 68
100 150 220 330 470 680
1k 1,5k 2,2k 3,3k 4,7k 6,8k
...
Den Stufensprungfaktor berechnet man für diese Reihe aus der 6. Wurzel aus 10 = 1,468.
Die Widerstandswerte erhält man, indem man den Wert eines Widerstands mit dem
Stufensprungfaktor multipliziert und dann rundet. Die Toleranz gibt an, wie weit der
Widerstand von dem aufgedruckten Wert abweichen kann. Hat z.B. ein Widerstand mit einem
Wert 200 eine Toleranz von 5%, so muss der Wert des Widerstands zwischen 190 und 210
liegen.
Toleranz ±10 %
15
40
18
22
27
... Werte aus der Reihe E 12 ...
Reihen von ausgewählten Zahlen für Werte
der Bauelemente bezeichnet man En (E6 bis
E192).
Widerstände E12 mit Farbkode
Einen anderen Widerstandswert kann man durch Zusammenschaltung erreichen.
Wir kennen: Reihen-, Parallelschaltung oder kombinierte (Reihen- und Parallelschaltungen).
Reihenschaltung (Serienschaltung)
In einer Reihenschaltung verbindet man das Ende des ersten Widerstandes mit dem Anfang
des zweiten, das Ende des zweiten mit dem Anfang des dritten usw. Bei der Reihenschaltung
gleicht der Gesamtwiderstand der Summe der Teilwiderstände. Für n Widerstände gilt:
R = R1 + R2 + R3 + ... + Rn
Parallelschaltung
In einer Parallelschaltung verbindet man alle Anfänge und alle Enden der Widerstände
miteinander. Der Gesamtwiderstand einer Parallelschaltung errechnet sich aus den
Einzelwiderständen R1 bis Rn nach der Formel:
1 1
1
1
= +
+ ... +
R R1 R2
Rn
Elektrischer Widerstand
Elektrischer Widerstand ist eine physikalische Gröβe. Der elektrische Widerstand begrenzt
den Strom in einer Schaltung. Elektrischer Widerstand ist physikalische Eigenschaft des
Widerstandes. Nach dem Ohmschen Gesetz ist der Stromfluss der Spannung proportional
und der Widerstand ist eben die Proportionalkonstante in diesem Verhältnis.
U = k · I (Proportionsgleichung), wo k = R.
41
Aufgabe 1:
Wählen Sie die richtige Antwort
Widerstände verwendet man in elektronischen Schaltungen zur …
a) Spannungserhöhung und Stromsenkung
b) Spannungssenkung und Stromsteigerung
c) Spannungsteilung und Strombegrenzung
Je kleiner der Widerstandswert, desto ...
a) ... kleiner der Strom.
b) ... größer der Strom.
c) ... härter der Strom.
In welcher Einheit gibt man den Widerstandswert an?
a) Volt
b) Ampere
c) Ohm
Wie zeigt man den Widerstandswert auf dem Widerstand an? Durch ...
a) ... Farbringe.
b) ... den Strichcode.
c) ... den Preis.
Welche zwei Arten von Widerständen unterscheidet man nach der Einstellmöglichkeit?
a) Festwiderstände
b) Stellwiderstände
c) Reibungswiderstände
Kondensator
Elektrotechnisches Schaltzeichen:
Kondensator ist elektronisches Bauelement, sein
wesentliches Merkmal ist elektrische Kapazität.
Er besteht aus elektrisch leitenden Flächen, den
Elektroden mit einem Dielektrikum (Bereich mit
isolierender Eigenschaft). Nach der Art des
Dielektrikums unterscheidet man verschiedene
Kondensatortypen.
Kondensatortypen
Die einfachste Form eines Kondensators ist der Plattenkondensator, er besteht aus zwei
gegenüberliegenden Plattenleitern, dazwischen ist Isolator (Luft, Papier, Glimmer, ...). Die
Kondensatorkapazität hängt von der Gröβe der Platten, ihrem Abstand und dem Dielektrikum
ab. Je gröβer und näher die Platten sind, desto gröβer ist die Kapazität.
Kondensatoren liefert man (gleich wie auch Widerstände) nach der E-Reihe gestuften
Nennwerten für die Kapazität – in Piko-Farad oder Nano-Farad. Gröβere Werte (Mikro-Farad,
bzw. Mili-Farad) haben Elektrolytkondensatoren.
42
Elektrolytkondensatoren haben zwischen den Aluminiumplatten (Elektroden) ein saugfähiges
Material (z.B. Papier) mit Elektrolyt getränkt. Aluminium-Kondensatoren kommen als
Wickelkondensatoren in Becherform mit zwei Anschlüssen vor.
Kondensatoren benutzt man zur
-
Trennung des Gleichspannungsanteils vom Wechselspannungsanteil,
Abstimmung von Kreisen (Resonanzkreise),
Herabsetzung von Spannungen,
Unterdrückung von hohen Störfrequenzen
Realisierung von Zeitschaltungen usw.
Einen anderen Kapazitätswert kann man durch Zusammenschaltung erreichen.
Wir kennen: Reihen-, Parallelschaltung oder kombinierte (Reihen- und Parallelschaltungen).
Reihenschaltung (Serienschaltung)
C
C1
C2
C3
Cn
In einer Reihenschaltung verbindet man das Ende des ersten Kondensators mit dem Anfang
des zweiten, usw. Die Gesamtkapazität der Reihenschaltung ist kleiner als die kleinste
Einzelkapazität. Durch jeden weiteren Reihenkondensator sinkt die Gesamtkapazität. Für n
Kondensatoren gilt die Formel:
1
1
1
1
=
+
+ ... +
C C1 C2
Cn
Parallelschaltung
C
C1
C2
C3
Cn
In einer Parallelschaltung verbindet man alle Anfänge und alle Enden der Kondensatoren
miteinander. Bei der Parallelschaltung von n Kondensatoren addieren sich die
Einzelkapazitäten zur Gesamtkapazität:
C = C1 + C2 + C3 + ... + Cn
Kondensatoren mit veränderbarer Kapazität
Kapazität kann man meistens durch Drehen
verändern. Nach der Konstruktion sind es zwei
Platten (Elektroden), bzw. mehrere Elektroden,
durch Drehen verstellt man die Platten und dadurch
ändert sich auch der Kapazitätswert. Diese
Kondensatoren benutzt man zur Abstimmung von
Sendern.
Elektrotechnische Schaltzeichen:
43
Spule
Schaltzeichen:
Spule ist ein passives elektrotechnisches
Bauelement, ihre bedeutende Eigenschaft ist
die Induktivität.
Spule besteht aus mindestens einem Wickel des elektrischen Drahts und einem Spulenträger.
Spulen können einlagig oder mehrlagig sein. Physikalische Grundgröβe einer Spule ist
Induktivität L (gemessen in Henry), sie hängt von der Spulengröβe, Anzahl der Wicklungen N
und Kernpermeabilität  ab.
Permeabilität der Umgebung ist physikalische Gröβe, sie bestimmt die Durchlässigkeit der
Umgebung (des Materials) für magnetische Felder. Will man die Spuleninduktivität
vergröβern, benutzt man in der Spule einen Eisenkern (Ferritkern).
Der Leiter in einer Spule soll möglichst kleinen Widerstand haben, sonst kommt es zu groβen
Wärmeverlusten. Deshalb benutzt man als Material Kupfer am häufigsten.
Windungen muss man isolieren, meistens mit einer Schicht des Isolierlacks.
Spule benutzt man in der Elektrotechnik:

zur Erzeugung des Magnetfeldes, die Spule dient als Elektromagnet (z.B. Steuerung
von Geräten, elektrische Klingel, Elektromotor usw.)

zum Erschaffen der Strominduktion, die Spule dient als Induktor (z.B. in LCSchaltungen, Radiotechnik usw.)

zur Spannungstransformation in Transformatoren, Induktion erzeugt magnetisches
Wechselfeld in der Primärspule, das erzeugt in der zweiten Spule eine Spannung.
Aufgabe 2:
Ordnen Sie den physikalischen Gröβen ihre Einheit, Formel- und Einheitszeichen zu
44
Physikalische Gröβe
Formelzeichen
Einheit
Einheitszeichen
Spannung
Strom
Widerstand
Kapazität
Induktivität
U
R
C
I
L
H

A
F
V
Farad
Ampere
Henry
Ohm
Volt
Aufgabe 3
Wie heiβen die Wörter richtig?
MIALUNIUM
CHENZEISCHALT
LIPERTÄTMEABI
TUNGSCHAL
KUMLEKTRIDIE
MENTBAUELE
Aluminium
_________________
_________________
_________________
_________________
_________________
TRÄLENSPUGER _________________
HENDRE
_________________
KAZITÄTPA
_________________
KONSATORDEN _________________
TENMETIOPOTER _________________
DERSTANDWI
________________
45
ELEKTRISCHER STROMKREIS
Ein elektrischer Stromkreis ist
Zusammenschaltung elektrischer Bauelemente.
Sie bilden einen geschlossenen Transportweg
für die elektrische Energie. Elektrischer
Stromkreis ist eine leitende Verbindung
verschiedener Bauelemente, z.B. Widerstände
(R), Kondensatoren, Spulen, Schalter (S) usw.
Sie bilden einfache oder komplizierte
Kombinationen und verbinden sich mit
Stromquellen (U).
I
S
R
U
Strom flieβt durch den geschlossenen Weg von der Quelle zum Verbraucher und zurück. So
einen geschlossenen Weg nennt man elektrischer Stromkreis.
Elektrischer Stromkreis ohne Knoten ist einfach. Elektrischer Kreis ist ein Netz mit
geschlossenen Maschen. Er ermöglicht das Durchflieβen des Stromes. Elektrischer
Stromkreis kann auch aktive elektronische Bauelemente erhalten.
Definitionen
Knoten
In den Knoten verzweigt der Strom. (Auf
dem Bild sind 4 Knoten: A, B, C und D)
Zweig
Verbindung zwischen 2 Knoten (Auf dem
Bild sind 6 Zweige: zwischen den Knoten
A-B; B-C; A-D; A-C; B-D; C-D)
Masche
Eine in sich geschlossene Kette von
Knoten A
Zweigen. Die Zweige einer Masche
bilden einen einfachen geschlossenen
Stromkreis. (Auf dem Bild sind 3
Maschen.)
Bauelement Einzelne Kreiselemente, sie bilden den
elektrischen Stromkreis. (Auf dem Bild
sind 9 Bauelemente: 3×DC Quelle und
6×Widerstand.)
Zweig
Bauelement
Masche2
Knoten C
Knoten B
Masche1
Masche3
Knoten D
In der Elektrotechnik kann man die Bauelemente in die Reihe oder parallel schalten.
Bei der Reihenschaltung schaltet man einzelne Elemente hintereinander, durch einzelne
Bauelemente flieβt der gleiche Strom. Widerstände auf einzelnen Elementen addiert man.
Bei der Parallelschaltung schaltet man Bauelemente nebeneinander, an allen Bauelementen
liegt die gleiche Spannung an. Der Strom teilt sich in einzelnen Knoten auf.
Serienschaltung
I
Parallelschaltung
I1
U1
U
46
U2
kombinierte Schaltung
I
I
R1
R2
U
R1
I2
R2
I1
I3
R3
U
R1
R2
I2
R3
Aufgabe 1:
Beschreiben Sie die Schemas oben
a)
b)
c)
d)
e)
Knoten
Zweige
Maschen
Bauelemente
Schaltungsart
Aufgabe 2:
Ergänzen Sie den passenden Artikel
Bauelemente bilden ………….. geschlossenen Transportweg für ………..
elektrische Energie. Durch ………… Weg flieβt Strom von der Quelle zum
Verbraucher. ………… Stromkreis bilden also ……….. Kreiselemente. …………
Stromkreis kann auch ………… aktive elektronische Elemente erhalten. …………
Strom verzweigt in Knoten. ……….. Verbindung zwischen 2 Knoten nennt man
……….. Zweig. ……… Kette von Zweigen ist ………. Masche.
Aufgabe 3:
Bilden Sie Wörter
nik
er
ein
li
bin
zu
chen
sche
ge
Tech
Ma
tung
tei
de
ver
rück
fach
mög
den
lei
ten
Schal
Zwei
len
Aufgabe 4:
Ergänzen Sie nach dem Muster
Schalter
schalten
Bildung
verbinden
schalten
Fluss
kombinieren
verbrauchen
Addition
Spannen
Leitung
47
PROJEKTTEIL 3
Der Projektteil beschäftigt sich mit dem Schaffen und der Präsentation von Projekten zum
Thema Elektrische Energie. Es wird die Bearbeitung und Präsentation der Projekte beurteilt.
Bearbeiten Sie ein Projekt zu den Themen:
1. Wählen Sie eine Einrichtung mit Akkumulator aus, beschreiben Sie seine Anwendung,
Akkumulatorparameter und seine Lebensdauer.
2. Bearbeiten Sie Projekt zu einem von angegebenen Kraftwerken. (Charakteristik,
Gliederung, Aufbau, Funktionsweise, Vor- und Nachteile, Einfluss auf die Umwelt)
 Atomkraftwerk
 Wasserkraftwerk
 Windkraftwerk
 Solarkraftwerk
 geothermisches Kraftwerk
 Gezeitenkraftwerk
 Biomasseheizkraftwerk
3. Machen Sie ein Projekt über einem beliebigen Kraftwerk.
(Typ, Lage, Charakteristik, Leistung und Kraftwerkparameter)
4. Einfluss einzelner Typen von Kraftwerken auf die Umwelt.
(Vergleichen Sie einzelne Typen aufgrund ihrer Umweltbelastungen, Umweltschutz,
zukünftige Entwicklung)
5. Beschreiben Sie Übertragung und Verteilung der elektrischen Energie in Ihren Haushalt.
6. Bei der Elektroinstallation in einem neuen Haus wurde Ihr Mitarbeiter durch Stromeinfall
verletzt. Beschreiben Sie die Rettung.
Projektumfang - 10 bis 20 Zeilen, Standard-Format
48
PROJEKTTEIL 4
Der Projektteil beschäftigt sich mit dem Schaffen und der Präsentation von Projekten zum
Thema Halbleitertechnik. Es wird die Bearbeitung und Präsentation der Projekte beurteilt.
Bearbeiten Sie ein Projekt zu den Themen:
1. Auf dem Internet oder in einem Katalog der Halbleiterbauelemente wählen Sie eine
Diode aus. Beschreiben Sie deren Typ, ihre Beschreibung, Parameter und Anwendung.
2. Auf dem Internet oder in einem Katalog wählen Sie einen Gleichrichter aus.
Beschreiben Sie Typ, Parameter und Anwendung des Gleichrichters.
3. Auf dem Internet oder in einem Katalog der elektronischen Bauelemente wählen Sie
einen Transistor aus. Beschreiben Sie Typ und Beschreibung des Transistors, seine
Parameter und Anwendung.
4. Transistor als Teil der elektrotechnischen Einrichtung. Auf der ausgewählten
Einrichtung mit einem Transistor beschreiben Sie Funktion und Anwendung des
Transistors.
Projektumfang - 20 bis 30 Zeilen, Standard-Format
49
GLEICHSTROMQUELLE
Die Elektroeinrichtungen brauchen für ihre Tätigkeit die elektrische Energie.
Die
Energie
ist
von
den
Spannugs-
und
Stromquellen
geliefert.
Die
meisten
Elektroeinrichtungen brauchen für ihre Tätigkeit eine Gleichstromquelle.
Die Mobilelektroeinrichtungen können von den Batterien speisen:
- Primärenergiequellen – trockene Zellen
- Sekundärenergiequellen - Akkumulatoren
Im Gegensatz dazu erzeugt eine Wechselspannungsquelle eine sich
zeitlich periodisch verändernde Spannung. Zu diesen Quellen gehören z.
B. Generatoren, Transformatoren, Signalgeneratoren und ebenfalls Netzgeräte. Auch das
elektrische Energieversorgungsnetz stellt eine Wechselspannungsquelle dar.
Primärenergiequellen
Eine galvanische Zelle, galvanisches Element oder galvanische Kette ist eine chemische
Quelle der elektrischen Spannung.. Sie wird in Batterien (Primärbatterien) und
Akkumulatoren (Sekundärbatterien) verwendet. Jede Kombination von zwei verschiedenen
Elektroden und einem Elektrolyten bezeichnet man als galvanisches Element. Sie dienen als
Gleichspannungsquellen.
Der Name der Zelle
50
Elektrodematerial
Elektrolyt
Volt - Zelle
Kupfer und Zink
Schwefelsäure
Trockene Zelle
Braunstein und Zink
Salmiak
Alkali-Zelle
Braunstein und Zink
Kali
Zink-Silber -Zelle
Silber und Zink
Kali
Lihtium-Zelle
Braunstein und Lithium
Kali
Aufgabe 1:
Bilden Sie Wörterpaare :
Muster : Elektrode - Elektrolyt
Gleichstromquelle - ...
Gleichspannungsquelle Spannungsquelle -
...
...
Primärenergiequälle - ...
Batterien - ...
Kathode - ...
Transformator - ...
Aufgabe 2 :
Richtig oder falsch?
a) Die Elektroeinrichtungen arbeiten auch ohne elektrische Energie.
b) Die Mobilelektroeinrichtungen arbeiten nur mit den Batterien .
c) Die
Primärenergiequellen
sind
trockene
Zellen
und
Akkumulatoren.
d) Die Akkumulatoren sind Sekundärenergiequellen.
e) Generatoren und Transformatoren sind Wechselspannungsquellen.
f) Die galvanische Zelle ist eine Quelle auf basis der Elektrolyse.
Sekundärquellen der elektrischen Energie - Akkumulatoren
Ein Akkumulator ist eine Gleichstromquelle
auf Basis der Elektorlyse. Er ist
wiederaufladbar.. Er ist eine Quelle der elektromotororischen Spannung nach der Elektrolyse
oder nach dem Aufladung.
51
Lebensdauer
-
3 Jahre – die meisten Akkumulatoren, etwa 1000 Ladezyklen
-
6 Jahre – Blei- und Nickel-Kadmium – Akkumulatoren – Kapazität senkt gradweise
Die Lebensdauer senkt
-
die hohe Wärme 35 °C und mehr
-
die lange Entladung
-
häufige Uberladung
Die Akkumulatoren eignen sich als eine Hilfsenergiequelle.
Der Bleiakkumulator ist ein Bestandteil jedes Fahrzeugs als eine Starterquelle.
Die Akkus eignen sich in Verbrauchelektronik ( in Notebooks, Digitalfotoapparaten,
Mobiltelefonen u.ä.).
Teilung:
 Bleiakkumulator
 Alkali -Akkumulator
 Nickel - Kadmium - Akkumulator
 Nickel - Metallhydrid - Akkumulator
Bleiakkumulator
 Lithium - Akkumulator
 Lithium - Polymer - Akkumulator
Lithium-Ionen-Zelle
für
die
Digitalfotoapparate
Ni-MH –Zellen Format AA
52
Batterien
Batterien sind üblich mit galvanischen Zellen und Akkumulatoren verbunden.
Die häufigsten Typen von Batterien:
-
AA
-
AAA
-
von 1,2V oder 1,5V
-
von 1,2V oder 1,5V
Bleistiftbatterien
Bleistiftbatterien
-
Knopfbatterien
-
Batterien
-
Akkumulator
von 9V
von 12V oder 6V
Knopfbatterie
Typen AA , AAA
Batterie von 9V
Akkumulator
für
Fahrzeuge
Wortschatz
e Gleichstromquelle
e Elektroeinrichtung
e Tätigkeit
e elektrische Energie
e Spannungsquelle
e Stromquelle
53
e Primärenergiequelle
bezeichnen
e Sekundärenergiequelle
erzeugen
e Wechselspannungsquelle
verbinden
r Akkumulator
trocken
e Zelle
zeitlich
r Generator
periodisch
r Transformator
r Signalgenerator
s Netzgerät
s elektrische Versorgungsnetz
e galvanische Zelle
s galvanische Element
e galvanische Kette
e Primärbatterie
e Sekudärbatterie
e Elektrode
r Elektrolyt
e Elektrolyse
e Anode
e Kathode
e Lösung
e Aufladung
e Entladung
e Uberladung
e Hilfsenergiequelle
r Bestandteil
e Verbrauchelektronik
brauchen
speisen
liefern
verändern
gehören
darstellen
verwenden
54
verschieden
KRAFTWERKE
Kraftwerke dienen zur Transformation verschiedener Formen der natürlichen Energie in Strom.
Kraftwerke sind Energieproduzenten für das Vertriebsnetz. Die elektrische Energie ist für die
menschliche Tätigkeit die beste und allseitige Form der Energie. Sie ist der Hauptenergieeingang
für Haushalte und Industrie. Wirtschaftlich ist es günstig, Kraftwerke mit hoher Leistung in
geeigneten Standorten zu bauen und den Strom zu den Verbrauchern zu schicken. Der
Energieverbrauch während des Tages schwankt, nachts ist er geringer als tagsüber.
Kraftwerke teilt man in:
Wärmekraftwerk - Wärme produziert den Dampf für die
Dampfturbine, sie treibt den Generator an
Atomkraftwerk - Wärme gewinnt man durch Kernspaltung
Alternative Kraftwerke erwerben die elektrische Energie aus erneubaren natürlichen Quellen:
Wasserkraftwerk - Wasser wirft die den Generator treibende
Wasserturbine an
Windkraftwerk - den Generator treibt eine Schraube an, die
Schraube dreht sich mithilfe des Luftstroms
Solarkraftwerk – nutzt die Solarenergie
55
geothermisches Kraftwerk - Wärme kommt aus dem Erdinneren
Wärmekraftwerke
Bei der Stromerzeugung im Wärmekraftwerk ist Verbrennung von Kohle, Gas oder Heizöl die
Hauptquelle.
Kohle transportiert man in den Kohlespeicher (1), hier trocknet, zerpulvert man sie. Der Pulver
verbrennt im Kessel (2). Beim Verbrennen wandelt sich das Wasser in Dampf um. Der Dampf treibt
die Turbine an. Sie ist mit dem Generator (4) verbunden. Der zum Antrieb benutzte Dampf
verflüssigt und das Wasser folgt in den Kühlturm (5). Nach dem Erkühlen benutzt man es wieder.
Beim Verbrennen von Kohle entströmen in die Luft Schadstoffe, vor allem CO2 (3). Im Generator
erfolgt die Umwandlung der Wärmeenergie in die Elektroenergie. Die entstandene Elektroenergie
führt man durch das Trafosystem (6) über das Verteilungsnetz bis zu den Endverbrauchern.
Aufgabe 1:
Ergänzen Sie die passenden Ausdrücke im Kreuzworträtsel
1
2
3
4
5
6
7
8
9
56
1. man erzeugt sie durch die Umwandlung der Wärmeenergie
9
1. man erzeugt sie durch die Umwandlung der Wärmeenergie
2. die Dampfturbine treibt ihn an
3. er bekommt die Elektroenergie über das Verteilungsnetz
4. dank ihm dreht sich die Schraube im Windkraftwerk
5. hier erkühlt das Wasser im Wärmekraftwerk
6. sie treibt den Generator im Wasserkraftwerk an
7. hier verbrennt die zerpulverte Kohle
8. sie benutzt man im Atomkraftwerk
9. man benutzt sie oft im Wärmekraftwerk
Aufgabe 2:
Erklären Sie Ihrem Freund aus Deutschland, wie das Wärmekraftwerk funktioniert
Benutzen Sie bei Ihrer Erklärung diese Wörter:
der Kohlespeicher, der Dampf, erkühlen, das Trafosystem, entströmen, verflüssigen,
verbrennen, der Generator
Aufgabe 3:
Beantworten Sie die Fragen
a) Wie teilt man Kraftwerke?
b) Wozu dienen Kraftwerke?
c) Wie ist der Verbrauch der Elektroenergie während des Tages?
d) Wo verbraucht man den Strom am meisten?
e) Welche natürlichen Quellen benutzt man bei der Produktion der elektrischen Energie?
f) Welche Kraftwerke kennen Sie?
g) Wie ist der Einfluss der Kraftwerke auf die Umwelt?
57
ÜBERTRAGUNG UND VERTEILUNG DER ELEKTRISCHEN
ENERGIE
In Kraftwerken erzeugt man elektrische Energie, die kommt zu den Verbrauchern durch
Stromleitungen und Elektroanlagen. Kraftwerke, Leitungen, Elektroanlagen und Verbraucher
bilden das Elektrisierungssystem.
Verteilung der elektrischen Energie sichert die Übertragung, Distribution, Speisung und
Elektroinstallation der Elektroenergie. Diese Aufgaben sichert man durch:
 Auβenleitung
 Kabelleitung
 Innenleitung
Fernmeldeleitung
–
Fernübertragung
sichert
Leitungsübertragungsnetz
mit
groβer
Hochspannung. Leitungen verbinden einzelne Quellen und Trafostationen.
Atomkraftwerk
Trafostation
58
Elektroleitung
Hausenergieverbraucher
Distributionssystem
In der Trafostation transformiert sich die Hochspannung zu der Spannung von 110 kV.
Einen Teil der Elektroenergie leitet man in groβe Betriebe der Schwerindustrie. Der Rest geht
in die Städte, Gemeinde und Leichtindustrie, hier transformiert man sie zur Spannung von 22
kV. Die letzte Transformation in Niederspannung von 230 V und 400 V erfolgt in einzelnen
Betrieben, Gemeinden und Stadtvierteln. In die Haushalte kommt der Niederspannungsstrom,
er zündet z.B. die Glühbirne oder treibt den Elektromotor des Staubsaugers an.
Zur
Übertragung
und
Verteilung
der
Elektroenergie
dienen
normierte
Dreiphasenspannungssysteme mit einer Frequenz von 50 Hz und der Bauspannung:
Niederspannung ist der Spannungbereich von 50 V bis 1000 V. Ab 1000 V spricht man von
Hochspannung und unter 50 V von Kleinspannung.
Aufgabe 1:
Ergänzen Sie die Verben
Elektrische Industrie ______________ man in Kraftwerken.
Durch Stromleitungen _____________ sie zu den Verbrauchern.
Kraftwerke ____________ mit Leitungen, Elektroanlagen und
Verbrauchern das Elektrisierungssystem.
Die Hochspannung _______________ sich in der Trafostation.
Einen Teil ______________ man in die Betriebe der Schwerindustrie.
Der Rest ____________ in die Städte und Gemeinde .
Nach der Transformation _____________ hier Spannung von 22kV.
In den Städten ______________ dann die letzte Transformation in Niederspannung.
Die ______________ man in Haushalten.
Der Niederspannungsstrom _____________ z.B. den Elektromotor des Staubsaugers ___.
59
Aufgabe 2:
Beschreiben Sie einzelne Spannungsbereiche
a) Aufteilung
b) Verwendung
Aufgabe 3:
Machen Sie das entsprechende Substantiv
telefonieren
spannen
transformieren
erzeugen
leiten
übertragen
verbrauchen
verteilen
verbinden
quellen
distribuieren
60
das Telefon
ELEKTROINSTALLATION
Zum Hausanschluss gehören die Abzweigung am Versorgungsnetz außerhalb des Gebäudes,
die Mauerdurchführung am Gebäude, sowie die Leitungen innerhalb des Gebäudes.
Während der Elektroinstallation
Nach der Elektoinstallation
Haupthausleitung fängt im Verteilerkasten an und endet bei der Zweigleitung zu dem letzten
Stromzähler
auf
Verteilerkasten
dem
sichert
höchsten
sich
Stock.
Der
mit
den
Sicherungen.im Verteilerkasten. Senkrechter Teil
geht durch die einzelnen Stockwerke und heißt die
steigende Hauptleitung. Haupthausleitung
hat
gewöhnlich die gleiche Leiteranzahl wie der
Hausanschluss. Die Leiter müßen die gleiche
Querschnittfläche der ganzen Länge entlang haben.
Die Leitung kann durch den Aufzugsschacht leiten.
Verteilerkasten.
61
Installation der Leiter in den Wohnungen
Man installiert die versteckten Leitungen unter dem Verputz, Steckdosen, Schalter und
Anzapfungen, die in den Wohnräumen sind. Installation leisten wir nach den Regeln . Die
Regeln bestimmen die Installationszzonen. In die Zonen kann man die Elektroleitungen
legen. Bei der Montage
oder
den
Reparaturen
kann man ebenso den
Leitungsbeschädigungen
vorbeugen. Die Regeln
gelten
nicht
für
die
Oberflächenleitungen.
Für Boden und Decken
bestimmt man nicht die
Installationszzonen .
Installationszzonen
Elektroinstallation im Badezimmer
Anschluss der elektrischen Geräte, Beleuchtung und Elektroinstallation müssen sich nach den
Installationszonnen leisten.
Steckdosen und Schalter sind außer
dem Waschenraum zuläßig. Bis zu
einer Höhe von 1,2 m
über dem
Fußboden kann man sie
an den
Kanten des Raumes verlegen. Wenn
sie niedriger sind, soll die
Weite
mindestens 0,2 m betragen.
Bis zu einer Höhe von 1,8 m über
dem
Fußboden
Beleuchtung
kann
man
eine
installieren.
Beleuchtungen ohne eine Schutzhaube
sind nicht zuläßig.
62
Aufgabe 1: Ordnen Sie die Uberschrifte zu den Texten zu!
A/ Einrichtung des Badezimmers nicht zur Hygiene sondern auch zur Erholung
B/ Gefahr im Badezimmer wegen der Feuchtigkeit
C/ Geräte darf man nicht mit Feuchtigkeit in Berührung bringen
1. In Räumen mit Badewanne und Dusche besteht für Menschen auf Grund der zumindest
vorübergehend feuchten Umgebungsbedingungen ein höheres Risiko als in der sonst üblichen
trockenen Umgebung, durch elektrische Anlagen und Einrichtungen gefährdet zu werden.
Deswegen gelten besondere Anforderungen für die elektrischen Anlagen in diesen Räumen.
2. Ein Badezimmer, umgangssprachlich kurz als Bad bezeichnet, ist das Zimmer einer
Wohnung oder eines Wohnhauses, in dem sich Personen baden oder duschen können. Dies
kann sowohl aus hygienischen Gründen als auch zur Erholung geschehen. Normales Inventar
in einem Badezimmer sind eine Badewanne oder eine Dusche und ein Waschbecken sowie
Seifen, Bürsten, Handtücher und Armaturen. Heutzutage ist meistens auch eine Toilette
Bestandteil des Badezimmers, in vielen Ländern ebenfalls ein Bidet.
3. Sie sind in Deutschland Gegenstand der Norm Sicherheitsbestimmung DIN VDE 0100701 (VDE 0100-701) .Nach dieser wird das Bad in Schutzbereiche unterteilt.
Geräte für Netzanschluss darf man nicht mit Wasser in Berührung bringen und nicht in der
Nähe von Wasser benutzen, das in Badewanne, Waschbecken oder anderen Gefäßen enthalten
ist.
1
2
3
63
STROMUNFALL
Als Stromunfall, Elektrounfall oder auch elektrischer Schlag bezeichnet man eine
Verletzung durch Einwirkung des elektrischen Stromes auf den Menschen .
Die Beschädigung kann verschiedene Formen haben :
Offensichtliche Formen : klaffende Wunden, Verbrennungen,
Muskelnkrämpfe, Herzanhalten
Verheimlichte
Formen
:
Herzschlagunregelmäßigkeiten,
Elektrolyse des Blutes, Beschädigung des Nervensystems und des
Gehirns
Gefahr des Stromunfalls
Einflussfaktoren des elektrischen Stromes auf den Menschenkörper sind
abhängig von :
1. der Größe des Stromes:
Mit der steigenden Spannung sinkt der Widerstand des Körpers und der Strom steigt.
2. der Richtung des Stromes:
Der schlimmste Weg des Stromes ist durch das Gehirn und das Herz. Am wenigsten ist der
Kreis „Bein-Bein schädlich.
3. der Zeit der Stromwirkung:
Mit der steigenden Zeit sinkt der Widerstand des Menschenkörpers und der Strom steigt.
4. der Frequenz des Wechselstromes:
Der Strom mit der Frequenz 50 Hz ist am gefährlichsten. Das Herz arbeitet mit der Frequenz
1 Hz. Das Herz ist nicht fähig die Frequenz 50 Hz zu akzeptieren. Es entsteht Fibrillation.
64
Erste Hilfe
Generell ist das Schema der Rettungskette der Ersten Hilfe .
Hierbei ist unter anderem wichtig:
Spannungsfreiheit :



den Leiter durchhauen
den Verletzten wegziehen
stromführende Kabel wegziehen
Mundhöhlekontrolle :


Beseitigung der Unreinlichkeiten
Kontrolle der Zunge
Atmenkontrollle:


mit Anblick an die Brust
mit dem Gehör
Stabilisierte Lage :
65
Künstliche Beatmung – Atemspende :
•
Die einfachste Form der Beatmung ist
die Atemspende
•
die Mund-zu-Mund-Beatmung
•
die Mund-zu-Nase-Beatmung
Ein Schlag ins Gebiet des Herzen
Pulstastung:

Halsschlagaderpuls
Undirekte Herzdruckmasagge:
Schock
Der Schock bezeichnet ein lebensbedrohliches Zustand.
Der Patient hat :
• blaue Lippen
• einen abwesenden Blick
• überspannte Reaktionen
• Angstschweiß
• Fieber
• Schüttelfrost
Erste Hilfe beim Schock:

die Gegenschocklage der Patient liegt auf dem Rücken,
die Beine sind höher

66
5 Regeln : Ruhe, Wärme, Wasser, Transport und den Schmerz lindern
Erste Hilfe bei Verbrennungen:
•
•
mit einer sterilen Wundauflage abgedeckt
Mineralwasser anbieten
Die Notrufnummer in ganz Europa :
112
Aufgabe 1:
Lückentext : Was passt?
Wie kann man bei einem Stromunfall erste Hilfe leisten?
•
•
•
Bei Hochspannungsunfällen müssen Sie an Ihre eigene Sicherheit denken! Es besteht
die _________, dass der _______über einen so genannten Lichtbogen zu Ihnen
überspringt! Halten Sie einen ausreichenden Sicherheitsabstand von mindestens
fünf_______!
Rufen Sie sofort den____________! Wählen Sie die __________112!
Die Erste _______leistet man bei Hochspannungsunfällen erst nach Unterbrechung
des ___________durch Fachpersonal !
(Notrufnummer, Strom, Gefahr, Stromkreises, Metern, Rettungsdienst , Hilfe)
Aufgabe 2 :
Ordnen Sie dem Muster nach : A + 5
•
A :Spannungsfreiheit
•
B :Mundhöhlekontrolle
•
C :Atmenkontrollle
•
D :Atemspende
•
E :Erste Hilfe beim Schock
1. 5 Regeln : Ruhe, Wärme, Wasser, Transport und den Schmerz
lindern
2. die Mund-zu-Mund-Beatmung
3. Kontrolle der Zunge
67
4. mit dem Gehör
5. den Leiter durchhauen
A
B
C
D
E
5
Aufgabe 3:
Welche Formen der Beschädigung gehören zu den offensichtlichen
Formen(O) und welche zu den verheimlichten Formen(V)?
68
•
Herzschlagunregelmäßigkeiten
•
Beschädigung des Nervensystems und des Gehirns
•
Muskelnkrämpfe
•
klaffende Wunden
•
Elektrolyse des Blutes
•
Verbrennungen
DIODE
Diode ist ein elektrisches Halbleiterbauelement. Strom führt sie nur in einer Richtung. Sie
leitet den Strom an. Das Schaltzeichen hat Form eines Pfeils, er zeigt die Stromrichtung. Die
Diode hat einen Übergang PN mit zwei Anschlüssen und einem Gehäuse.
Den Anschluss des p-Leitungsbereiches nennt man Anode und bezeichnet mit dem
Buchstaben A.
Den Anschluss des n-Leitungsbereiches nennt man Katode und bezeichnet mit dem
Buchstaben K.
Schlieβen wir an die Diode Gleichstromquelle so an, dass + auf A und – auf
K ist, flieβt Strom durch die Diode, die Diode ist stromleitend.
Beim verkehrten Anschlieβen der Quelle flieβt durch die Diode kein oder
sehr kleiner Strom, die Diode ist stromsperrend.
Diodentypen







Gleichrichterdiode
Schottkydiode
Detektordiode
Leuchtdiode (LED)
Kapazitätsdiode (Varicap)
Zenerdiode
Tunneldiode
69
Kennzeichnung der Dioden
GA 201
KB 105 A
KYZ 30
KA 206
KY 701
KYX 20
KAY 11
KY 130/80
KZ 140
Der erste Buchstabe bestimmt das Ausgangsmaterial:
G – Germanium
K – Silizium
L – Gallium-Arsenid, ...
ZZ 45
KZY 03
LQ 100.....
(Kennbuchstabe in Westeuropa A)
(Kennbuchstabe in Westeuropa B)
(Kennbuchstabe in Westeuropa C)
Der zweite Buchstabe bestimmt Eigenschaften, Benutzung des Bauelementes:
A - Detektordiode
B - Kapazitätsdiode
P - Fotodiode
Y - Gleichrichterdiode
Z - Zenerdiode
Q - Leuchtdiode
(kleine Spannung, Strom, höhere Frequenzen)
(durch Änderung der Spannung ändert sich die Kapazität)
(groβe Spannung, Strom )
(stabilisiert die Spannung)
(LED)
Der dritte Buchstabe bestimmt die Typenbezeichnung
Weitere Eigenschaften der Dioden findet man im Katalog der Halbleiterbauelemente.
Hersteller auβerhalb Europas haben andere Kennzeichnungen.
Schaltzeichen
Aufgabe 1:
Beschreiben Sie die einzelnen Diodentypen nach den Schaltzeichen
Aufgabe 2:
Beantworten Sie die Fragen
70
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
Welche Funktion haben die Dioden?
Was bedeuten die Buchstaben in der Kennzeichnung der Dioden?
Wann flieβt durch die Diode Strom?
Was bezeichnet man mit den Buchstaben A und K?
Sind in der ganzen Welt gleiche Kennzeichnungen der Dioden?
Wann ist die Diode stromsperrend?
Was zeigt der Pfeil im Schaltzeichen einer Diode?
Gleichrichter
Gleichrichter benutzt man zur Umwandlung von Wechselspannung (Strom) in
Gleichspannung (Strom). Elektronische Einrichtungen brauchen für ihren Gang auch
Gleichspannung. Für die Distribution der elektrischen Energie ist aber Wechselstrom
günstiger.
Einweggleichrichter
Der Einweggleichrichter ist am billigsten und einfach. Man verwendet ihn bei nicht so hohen
Anforderungen. Den Einweggleichrichter bildet eine Gleichrichterdiode. Sie schaltet man in
den Weg des wechselnden Eingangssignals ein.
Mittelpunktgleichrichter
Der Mittelpunktgleichrichter ist vollkommener aber auch komplizierter als der
Einweggleichrichter. Er benötigt zwei Gleichrichterdioden und einen Transformator mit
doppelter Sekundärwicklung.
71
Brückengleichrichter, oder auch Graetzschaltung genannt
Er braucht keinen speziellen Transformator mit Sekundärwicklung, das ist sein Vorteil. Ein
Nachteil sind aber vier Gleichrichterdioden.
1. Nennen Sie die Vor- und Nachteile einzelner Gleichrichter
2. Ergänzen Sie den Text sinngemäβ
Die elektronischen Einrichtungen brauchen für ihren Gang auch Gleichspannung. Zur
........................ der Wechselspannung in Gleichspannung dienen ........................... .
Man unterscheidet den .........................., den ........................ und den ............................. .
Ein Mittelpunktgleichrichter braucht eine ........................, er ist viel ....................... als der
Mittelpunktgleichrichter und der ............................. .
Ein ........................... benötigt nicht nur zwei Dioden, sondern auch einen
............................. . Der muss speziell sein, er muss eine doppelte .......................... haben.
Noch komplizierter ist der ........................... . Er braucht zwar keinen speziellen
.........................., sondern .................... .......................... .
3. Bilden Sie Fragen
Wenn wir die Diode mit + auf K und – auf A schlieβen.
Wann ist die Diode stromsperrend?
Den Einweggleichrichter benutzt man bei nicht so hohen Anforderungen.
Sein Nachteil sind vier Dioden.
Mit dem Buchstaben K bezeichnet man die Katode.
Der erste Buchstabe bestimmt das Ausgangsmaterial.
Der Transformator des Mittelpunktgleichrichters muss eine doppelte Sekundärwicklung
haben.
Ich kenne z.B. Gleichrichterdiode, Tunneldiode, Schottkydiode, Leuchtdiode.
Gleichrichterdiode schaltet man in den Weg des wechselnden Eingangssignals ein.
72
TRANSISTOR
Ein Transistor ist ein Halbleiterbestandteil als Verstärker, Schalter, Stabilisator und
Modulator der elektrischen Spannung und des elektrischen Stroms geeignet.
Transistoren
sind Grundbestandteile in der Computer- und Autoindustrie, in den
Telekommunikationen ,im Gesundheitswesen und Flugwesen.
a) erster Transistor
b) gegenwärtiger Transistor
Transistortypen
 dem Material nach:
 Kiesel-Transistor
 Galliumarsenid-Transistor
 Germanium-Transistor
 der Innenstruktur nach :
 Bipolartransistor
 SperrschichtFeldeffekttransistor JFET
 Metall-Oxid-HalbleiterFeldeffekttransistor
MOSFET

Bipolartransistor NPN
(NPN Pfeilrichtung hinaus )

Kanal -FET P

Kanal-JFET N
 der Polarität nach:
 Bipolartransistor PNP
(PNP Pfeilrichtung hinein)
73
Bezeichnungen der Transistoren
Beispiel : BC817-16 SMD
Die erste Buchstabe
A (G) – Germanium -Transistor
B (K) – Kiesel - Transistor
Die zweite Buchstabe
C – Niederfrequenztransistoren
D – Niederfrequenzleistungstransistoren
F – Hochfrequenztransistoren
L – Hochfrequenzleistungstransistoren
S – Schaltertransistoren
U – Schalterleistungstransistoren
Die dritte Buchstabe bezeichnet direkt die technischen Parameter des Transistors.
Aufgabe 1 :
Beschreiben Sie die Bezeichnungen der Transistoren BU406, BD140, BF960 und per
Internet stellen Sie ihre Parameter fest!
Bipolartransistor
Der Bipolartransistor ist ein dreischichtiger Halbleiterbestandteil.
Die Anschlüsse bezeichnet man mit Basis (B), Emitter (E ) und Kollektor (K) . Im Aufbau
unterscheidet man zwischen NPN- (negativ-positiv-negativ) und PNP-Transistoren (positivnegativ-positiv).
Der Emitter hat die größere Leitfähigkeit als der Kollektor.
NPN
74
PNP
Schalter
Bei einem Schalter steht das Ein- und Ausschalten
eines Stromes im Vordergrund.
Der Transistor ist ebenfalls ein Halbleiterschalter .
Der Hauptvorteil ist die Ein – und Ausschaltenzeit, sie soll mindestens sein, in
Einheiten ms bis ns bei den Schaltertransistoren.
Im geschlossenen Zustand ist der Widerstand am mindesten, im ausgeschalteten
Zustand ist am größten.
Der Schalter ist der einfachste Gebrauch des Transistors.
Aufgabe 2 :
Ordnen Sie Transistorentypen :
•
dem Material nach
•
der Innenstruktur nach
Bipolartransistor PNP
•
der Polarität nach
Kiesel- Transistor
Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor
Aufgabe 3 :
R oder F ?
•
Der Bipolartransistor ist ein zweischichtiger Halbleiterbestandteil.
•
Im geschlossenen Zustand des Schalters ist der Widerstand am mindesten.
•
Im ausgeschalteten Zustand des Schalters ist der Widerstand am mindesten .
•
Der Emitter hat die größere Leitfähigkeit als der Kollektor.
•
Der Emitter hat die kleinere Leitfähigkeit als der Kollektor.
•
Der Kollektor hat die größere Leitfähigkeit als der Emitter.
•
Der Kollektor hat die kleinere Leitfähigkeit als der Emitter.
75
INTEGRIERTE SCHALTUNGEN
Integrierte Schaltungen haben in den letzten Jahrzehnten unser Leben sehr verändert. Kaum
ein elektrisch betriebenes Gerät kommt heute ohne eine integrierte Schaltung aus.
Elektronischer Wecker weckt uns, wir hören die Wettervorhersage im Fernseher oder Radio.
Dann fahren wir in die Schule, oder Arbeit, mit der Chipkarte ist es viel einfacher.
Mobiltelefone und Computer haben unser Leben beherrscht. Heutzutage sind integrierte
Schaltungen zum Alltag geworden. Wir sehen sie nicht, denn sie sind in das Gehäuse der
elektronischen Geräte eingebaut.
Integrierte Schaltung (IS, engl. Integrated Circuit - IC) ist ein
einfaches oder kompliziertes elektronisches Bauelement. Auf
einer Leiterplatte sind mehrere Bauelemente - Transistoren,
Dioden,
Widerstände
und
Kondensatoren
befestigt.
Mikroprozessor enthält bis zu 10 Millionen Bauelemente.
Integrierter Schaltkreis = Chip
Jede IS ist auf eine bestimmte Funktion spezialisiert – von
Analogschaltungen wie z.B. Verstärker bis zu den komplizierten
Schaltungen - Mikroprozessoren.
Vorteile:
billig
klein
speziell
programmierbar
niedriger Energieverbrauch
76
Arten integrierter Schaltungen
Art
SSI (small scale integration)
MSI (middle scale integration)
LSI (large scale integration)
VLSI (very large scale integration)
ULSI (ultra large scale integration)
Anzahl der Bauelemente
15
10 – 100
1000 – 10 000
10 000 – 100 000
1 000 000 und mehr
Nach der Signalart:
Analoge IS
- arbeiten mit Doppelsignal
- Vertreter ist Operationsverstärker
Digitale IS
- arbeiten mit Digitalsignal
- Vertreter sind logische Schaltungen
Analoge Technologien von IS:
- beschreiben innere Schaltung der logischen Bauelemente
DTL (Diode-Transistor-Logik)
ECL (Emmitergekoppelte Logik)
IIL (integrierte Injektionslogik)
TTL(Transistor-Transistor-Logik)
Prozessor
Prozessor ist bekannteste und ausführlich
komplizierteste integrierte Schaltung.
Der Prozessor ist Hauptbestandteil eines
Computers.
77
Aufgabe 1:
a) Schreiben Sie den Text in der Vergangenheit
Der Tag beginnt. Um 6 Uhr schaltet sich die Klimaanlage an, dann höre ich den Wecker.
Ich frühstücke und höre Radio. Nach dem Frühstück fahre ich mit dem Motorrad zum
Geldautomaten. Ich nehme Geld und meine Kreditkarte und gehe ins Geschäft. Hier kaufe
ich eine Spülmaschine. Mein Mann holt sie mit unserem Volkswagen ab. Glücklich fahre
ich nach Hause. Ich mache Kaffee in der Kaffeemaschine und spiele im Internet. Danach
räume ich schnell auf. Nur die Fernsteuerung vom Fernseher finde ich nicht. Trotzdem ist
heute ein schöner Samstag.
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
b) Ergänzen Sie das Kreuzworträtsel, benutzen Sie Sachen mit integrierten
Schaltungen aus dem Text der Reihe nach im Nominativ
11
3
4
1
K
L
I
M
A
A
N
L
A
G
E
78
2
8
5
6
7
10
9
12
Aufgabe 2:
Ergänzen Sie die Sätze
Integrierte Schaltungen teilt man nach der Signalart in ______________________________ .
Jede integrierte Schaltung hat eine _____________________________ .
Auf der Leiterplatte sind _______________________________________________ befestigt.
Innere Schaltung der logischen Bauelemente beschreiben _____________________________
____________, z.B. TTL ist eine ______________________________________ .
Der Prozessor ist ein ________________________________________________ .
Ein Chip hat mehrere Vorteile, er ist _________________________________________ .
Vertreter der analogen integrierten Schaltungen ist z.B. __________________________, er
arbeitet mit _____________________________ .
Der Mikroprozessor enthält ________________________________________________ .
Heute benutzt man den Begriff ULSI, hier sind auf der Leiterplatte mehr als __________
__________________________ .
79
PROJEKTTEIL 5
Der Projektteil beschäftigt sich mit dem Schaffen und der Präsentation von Projekten zum
Thema Elektrische Maschinen und Geräte. Es wird die Bearbeitung und Präsentation der
Projekte beurteilt.
Bearbeiten Sie ein Projekt zu den Themen:
1. Praktische Anwendung des Transformators im konkreten elektronischen Gerät.
Beschreiben Sie seine Funktion und Parameter.
2. Stellen Sie optimale Kühlung der Computerkomponente mithilfe der Ventilatoren
sicher. Bei der Auswahl achten Sie auf die Anordnung und technische Parameter.
3. Suchen Sie im Internet einen Typ von Elektromotoren. Beschreiben Sie kurz seine
Funktion, Arbeitsweise und Beispiel seiner Anwendung.
4. Machen Sie ein Projekt zur Anwendung des Elektromotors im Bahnverkehr, z.B. Züge
Maglev in Hamburg.
5. Bieten Sie Ihrem Freund Schaltertypen für ein Familienhaus mit verschiedenen
Schaltmöglichkeiten, z.B. auf Bewegung, Geräusch, andere Beleuchtung usw.
6. Erklären Sie Ihrem jüngeren Bruder Benutzung des Umschalters im Auto. Beschreiben
Sie einzelne Typen der Beleuchtung in gegebenen Positionen und geben Sie
technische Parameter des Schalters an.
7. Anwendung eines konkreten Messgerätes, erklären Sie seine Arbeitsweise,
beschreiben Sie seine Parameter und auf Grund eines Bildes auch seine Funktionen.
Projektumfang - 20 bis 30 Zeilen, Standard-Format
80
PROJEKTTEIL 6
Der Projektteil beschäftigt sich mit dem Schaffen und der Präsentation von Projekten zu den
Themen Angewandte Elektrotechnik und Elektronik. Es wird die Bearbeitung und
Präsentation der Projekte beurteilt.
Bearbeiten Sie ein Projekt zu den Themen:
1. Wählen Sie aus den folgenden logischen Funktionen UND, ODER, NICHT aus.
Machen Sie ein Projekt über einem Bauelement, an dem man logische Funktion
realisieren kann.
2. Wählen Sie einen Sensor für nichtelektrische Gröβen (Druck, Bewegung, Lage,
Geschwindigkeit, Kraft, Vibrationen, Temperatur, Wärme, Wärmestrom, sichtbare,
infrarote, ultraviolette und Kernstrahlung, chemische Gröβen) aus. Erklären Sie
Funktionsweise des Sensors, beschreiben Sie seine Anwendung und Parameter.
3. Machen Sie ein Projekt über einem Haushaltsgerät. Beschreiben Sie das
Haushaltsgerät, seine Funktionsweise, Parameter und Anwendung.
81
TRANSFORMATOR
Ein Transformator ist eine unrotierende Elektromaschine.
Mit einem Transformator werden Wechselspannungen herauf- oder heruntertransformiert
Also erhöht oder reduziert. Allerdings führt diese Änderung der Spannung auch zu einer
Änderung des Stroms, am Ausgang (Sekundärseite) des Transformators.
Wird die Spannung heruntertransformiert, steigt der zu entnehmbare Strom an.
Wird die Spannung herauftransformiert, sinkt der zu entnehmbare Strom.
Das Verhältnis zwischen Spannung und Strom ist umgekehrt proportional zueinander.
Schematische Darstellung des Transformators
Nach der Anzahl der Phasen kann man unterscheiden :
•
Einphasentransformator
•
Dreiphasentransformator
Nach der Konstruktion kann man unterscheiden :
•
Manteltransformator
•
Kerntransformator
EI -Transformatoren
Transformatoren
82
Toroid –
Nach der Frequenz kann man unterscheiden:

Netztransformatoren – sind als Bestandteil des Speisegeräts (250V, 50Hz)
geeignet

Niederfrequenztransformatoren

Hochfrequenztransformatoren
Konstruktion
Transformatorkern
-
sind aus den Transformationsblechen zusammengelegt
Primärwindung
-
die Spule schließt den Trasformator zu der Spannungsquelle an
Sekundärwindung
-
Sekundärspule
-
Windungen haben manchmal auch sgn. Abzweigleitungen
-
der Transformator kann auch die größere Anzahl der Sekundärwindungen haben
Die Primärspannung ist größer als die Sekundärspannug(U1>U2) - verläuft Transformation
herunter
Die Primärspannung ist kleiner als die Sekundärspannug (U1<U2)
- verläuft
Transformation herauf
Das Verhältnis zwischen der Primärspannung(U1) und der Sekundärspannung (U2) heißt
Transformationsverhältnis (p).
83
Konstruktion des Transformators
Grundprinzip
Eine Wechselspannung auf der Primärseite (U1) des Transformators erzeugt aufgrund der
elektromagnetischen Induktion einen wechselnden magnetischen Fluss im Kern. Der
magnetische Fluss wiederum induziert auf der Sekundärseite des Transformators eine
Spannung (U2) (Spannungstransformation) mit gleicher Frequenz(f).
Gesetz von der Erhaltung
der Energie bei der
Transformation
84
Idealer Transformator:
P1 = U1 I1 cos ϕ1
P2 = U 2 I 2 cos ϕ 2
Die primärseitig zugeführte
Energie (Leistungsaufnahme
P1)
ist
gleich
der
sekundärseitig
entgenommenen
Energie
(Leistung
P2)
bei
den
vernachlässigbar
kleinen
Verlusten.
Realer Transformator :
P1 > P2, Wärmeverlusten : Q = UIt = RI 2 t
Leistungsfähigkeit
des Transformator :
η=
P2
.100 %
P1
Die Widerstände der Wicklungen, die Ummagnetisierung und die Wirbelströme führen zu
Energieverlusten.
Die Leistungsfähigkeit ist deshalb von 90% - 98%.
Aufgabe 1: Ergänzen Sie die Tabelle und lesen Sie dann die Angaben :
N1
N2
U1
U2
I1
I2
1
300
2300
150V
0,4A
2
420
130
500V
0,3A
3
4
200
60V
230V
600
10A
35V
5A
2A
Aufgabe 2 :
Was ist richtig? a oder b?
I. Vernachlässigbare Verlusten sind beim: a) realen Transformator
b) idealen Transformator
85
sinken
umgekehrt
e Phase
unterscheiden
II.
r Manteltransformator
r Kerntransformator
r Netztransformator
r Niederfrequenztransfo
r Hochfrequenztransform
s Speisegerät
r Transformationsblech
e Primärwindung
sinken
e Sekundärwindung
umgekehrt
e Spule
e Phase Induktion
Grundprinzip des Transformator ist a) die elektromagnetische
unterscheiden
b) die kleinen Verluste
r Manteltransformator
III. Mantel- und Kerntransformator untescheidet manra)Kerntransformator
der Frequenz nach
s Transformationsverhä
s Grundprinzip
aufgrund
b)r Netztransformator
der Konstruktion nach
e elektromagnetische Ind
Niederfrequenztransformator
c)r den
Phasen nach
s Eisenkern
r Hochfrequenztransformator
IV. P1 = P2 stellt a) Grundprinzip des Transformatorss Speisegerät
r Transformationsblech
b)Gesetz von der Erhaltung der Energie
dar
e Primärwindung
e Sekundärwindung
Aufgabe 3 : Beschreiben
des Transformators
sinken Sie auf Deutsch die Konstruktion
r magnetischer Fluss
das Gesetz von der Erha
induzieren
gleich
e Leistung
umgekehrt
e Spule
e Leistungsaufnahme
e Phase
verlaufen
vernachlässigbar
unrotierend
unterscheiden
s Transformationsverhätnis
r Verlust
herauf
r Manteltransformator
s Grundprinzip
e Wärme
herunter
r Kerntransformator
aufgrund
e Leistungsfähigkeit
transformieren
r Netztransformator
e elektromagnetische Induktion
r Widerstand
reduzieren
r Niederfrequenztransformator s Eisenkern
e Ummagnetisierung
erhöhen
r Hochfrequenztransformator
r magnetischer Fluss
r Wirbelstrom
e Anderung
s Speisegerät
das Gesetz von der Erhaltung der Energie
r Ausgang
r Transformationsblech
induzieren
steigen
e Primärwindung
gleich
sinken
e Sekundärwindung
e Leistung
umgekehrt
e Spule
e Leistungsaufnahme
e Phase
verlaufen
vernachlässigbar
Wortschatz
unterscheiden
86
verlaufen
s Transformationsverhätnis
r Manteltransformator
s Grundprinzip
r Verlust
r Kerntransformator
aufgrund
e Leistungsfähigkeit
e Wärme
ELEKTROMOTOREN
Energie aus Wasser und Feuer hat man mittels der
Riemen und Wellen zu Maschinen übertragen. Die
Maschinen haben dann mechanische Arbeit betrieben.
Nachteile waren die Maschinengröβe und Entfernung
vom Energiespeicher. Herstellung von Elektromotoren
erleichtert die Arbeit und erhöht zugleich die Leistung.
Mit Verwendung des elektrischen Stroms lässt sich
Energie mit minimalen Verlusten weit übertragen. Eine moderne Lösung dafür ist die
elektrische Einrichtung der Elektromotor.
Der Elektromotor wandelt den Strom in mechanische Arbeit (mechanische Bewegung,
Drehbewegung oder Linearbewegung) um.
Umgekehrt funktionieren der Generator und die Lichtmaschine. Sie wandeln mechanische
Arbeit in elektrische Energie um.
Elektromotor
Elektromotor
nutzt
Generator
physikalisches
Phänomen
Lichtmaschine
Elektromagnetismus
aus.
Der
Elektromagnetismus ist der gegenseitige Angriff
magnetischer Felder. Die stromdurchflossene Leiter
bauen diese Felder auf.
Elektromotor besteht aus zwei Grundteilen:

Stator – der statische feststehende Teil

Rotor – der bewegliche (drehbare) Teil
87
Nutzung der Elektromotoren in elektrischen Geräten
Ventilator
-
Lüftungs- und Klimaanlage
-
Teil von Computern und verschiedenen
Elektrogeräten
-
er dient der Kühlung
Bohrmaschine
-
zum Bohren von Löchern in Holz, Metall oder
andere Materialien
Modelle
-
bei der Bewegung benutzt man elektrische
Motoren
Handrührgerät
-
kleines Küchengerät
Elektromotorarten
Gleichstrommotor
88
Wechselstrommotor
-
mit Permanentmagneten
-
Synchronmotor
-
mit Elektromagneten
-
Reihenschlussmotor
-
Asynchronmotor
-
Nebenschlussmotor (parallel)
 Einphasenasynchronmotor
-
Doppelschlussmotor

 Schrittmotor
Dreiphasenasynchronmotor
Aufgabe 1:
Ordnen Sie das Gespräch
-
Ich werde heute Mathe, Deutsch und Elektrotechnik lernen.
-
Zum Beispiel in einem Ventilator, Rührgerät oder in der Bohrmaschine.
-
Hallo, wie geht es dir?
-
Ich habe leider keine Zeit, ich muss viel lernen.
-
Ja, es ist interessant.
-
Jetzt machen wir Elektromotoren und ihre Nutzung.
-
Er wandelt den Strom in mechanische Arbeit.
+
Interessierst du dich für dieses Thema?
+
Was wirst du für morgen lernen?
+
Danke, sehr gut, ich gehe in die Stadt, willst du nicht mitkommen?
+
Wie ist die Funktion eines Elektromotors?
+
Jetzt weiβ ich schon, worum es geht. Also viel Glück beim Lernen.
+
Elektrotechnik? Dieses Fach haben wir nicht, was macht ihr in der Stunde?
+
Sag mir Beispiele, wo man die Elektromotoren benutzt.
Aufgabe 2:
Formen Sie die Sätze mit „weil“ um
Früher hat man alles selbst gemacht. Es gab keine Maschinen.
_______________________________________________________________________
Jetzt benutzt man Maschinen. Sie erleichtern die Arbeit.
_______________________________________________________________________
Jetzt werden keine Riemen und Wellen zur Energieübertragung benutzt. Man hat eine
bessere Lösung gefunden.
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
Man benutzt Elektromotoren. Sie erhöhen die Leistung der Maschine.
________________________________________________________________________
Als Energie verwendet man elektrischen Strom. So kann man die Energie ohne groβe
Verluste weit übertragen.
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
89
Ein Generator arbeitet umgekehrt wie der Elektromotor. Er wandelt mechanische Arbeit
in elektrische Energie um.
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
Bei diesem Thema musst du Physik verstehen. Hier nutzt man den Elektromagnetismus
aus.
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
90
SCHALTGERÄTE
Schaltgeräte dienen zur Aus-, Umschaltung und Trennung von Stromkreisen.
Teilung:
-
Schalter (Ausschalter)
-
Umschalter (Wechsler)
-
Trennschalter
-
Schütz
Schalter
Schalter oder Ausschalter ist ein mechanisches, mechanisch-elektrisches oder elektronisches
Bauelement. Er schaltet Mediumfluss der Eingangsachse in die Ausgangsachse. Am meisten
kommt Schaltung und Trennung des Stromkreises vor. Er schaltet Leuchtstofflampe wie
Lichtenergiequelle im Haushalt ein und aus.
Mit der Hand bedienbarer Lichtschalter
Digitaler Zeitschalter
Dämmerungsschalter
Umschalter
Ein Umschalter ist Kombination von mehreren Schaltern. Umschalter benutzt man zur
Beleuchtung der Treppe bei der Schaltung eines Kreises mit zwei Schaltern aus zwei
verschiedenen Orten oder zum Umschalten der Lichter in Autos.
91
Umschalter im Auto
Beispiel – Schaltung von Umschalter
A,B = unabhängige Zwei-Wege-Schalter
1,2 = Stromversorgung, rote Farbe zeigt den aktiven Leiter (unter Spannung)
Die Glühbirne kann man unabhängig aus zwei Orten (A und B) ein- und ausschalten.
Unaktiver Schalter
Aktiver Schalter
Schütz
Darstellung der Kontakte im Schaltplan
Schütz ist ein elektromagnetisch gesteuerter Schalter. Das Schütz benutzt
man zum Ein-, Ausschalten und zur Steuerung von elektrischen
Maschinen, zur Steuerung mehrerer unabhängiger Stromkreisen mit
einem Ausschalter oder zur Notausschaltung mit einem Zentralleitgerät.
Installationsschütz
Konstruktion des 3-PhasenSchütz
1. Magnetspule
2. Feder
3. Anker
4. Schaltkontakt
92
Aufgabe 1:
Schreiben Sie die Sätze richtig
ZUDENSCHALTGERÄTENGEHÖRENZUMBEISPIELSCHALTERUNDWECHSLER
__Zu den Schaltgeräten gehören zum Beispiel Schalter und Wechsler. ________________
UMSCHALTERBENUTZTMANZURBELEUCHTUNGDERTREPPE
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
SCHALTERSCHALTETMEDIUMFLUSSDEREINGANGSACHSEINDIEAUSGANGS
ACHSE
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
SCHÜTZISTEINELEKTROMAGNETISCHGESTEUERTERSCHALTER
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
TEILEVONSCHÜTZSINDMAGNETSPULEFEDERANKERUNDSCHALTKONTAKT
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
SCHALTERSCHALTENODERTRENNENMEISTENSDENSTROMKREIS
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
ZUMLICHTAUSSCHALTENAUSZWEIORTENBENUTZTMANUMSCHALTER
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
Aufgabe 2:
Ergänzen Sie den Text
Schalter ist ein mechanisches, mechanisch-elektrisches oder
elektronisches ..................... . Er ................... Mediumfluss
der Eingangsachse in die Ausgangsachse. Am meisten
kommt Schaltung und Trennung des ...................... vor. Ein
Umschalter ist ....................... von mehreren Schaltern.
Umschalter benutzt man zur ......................... der Treppe bei
der Schaltung eines Kreises mit zwei ....................... aus zwei
verschiedenen ................. oder zum ......................... der
Lichter in Autos. Schütz ist ein elektromagnetisch ......................... Schalter. Das Schütz
benutzt man zum Ein-, Ausschalten und zur ....................... von elektrischen Maschinen,
zur Steuerung mehrerer ........................ Stromkreisen mit einem Ausschalter oder zur
.......................... mit einem Zentralleitgerät.
93
Aufgabe 3:
Formen Sie die Sätze mit „wenn“ um
Will man einen Stromkreis ausschalten, verwendet man einen Schalter.
______Schalter verwendet man, wenn man einen Stromkreis ausschalten will._________
Ist die Zeit der Schaltung wichtig, benutzen wir digitalen Zeitschalter.
________________________________________________________________________
Zu Hause benutzt man oft mit der Hand bedienbare Lichtschalter, sie sind am billigsten.
________________________________________________________________________
Wird ein Helligkeitswert unter- oder überschritten, betätigt der Dämmerungsschalter
einen Schaltkontakt.
________________________________________________________________________
__________________________________________
Soll das Licht aus zwei Orten gesteuert werden, ist ein Umschalter nötig.
________________________________________________________________________
Einen Umschalter benutzt man auch zum Umschalten der Lichter in Autos.
________________________________________________________________________
Bei der Steuerung mehrerer Stromkreise mit einem Ausschalter benutzt man ein Schütz.
Aufgabe 4:
Was passt nicht?
•
•
Öffner Wechsler Kern Schütz
Druckschalter Rastschalter Digitalzeitschalter Wechsler
•
Leuchtröhre Glühbirne Batterie Kerze
•
ausschalten
umschalten verbinden
fahren
Aufgabe 5:
R oder F?
Das Schütz ist ein Schalter.
Das Schütz kann man nur für die Verbindung der elektrischen Maschinen verwenden.
Der Wechsler ist für Fahrzeuge benutzt.
Die Schließer erzeugen Kontaktverbindungen.
94
Messgeräte
Messgeräte dienen zur Bestimmung physikalischer Größen. Die Messung dient als eine
Informationsquelle für den technische Fortschritt, die Analyse der technischen Prozesse, die
Qualitätskontrolle und den Gesundheitsschutz der Bevölkerung.
Messgeräte dienen zur Bestimmung des Messwerts. Die Analogmessgeräte sind durch die
Digitalmessgeräte ersetzt. Den Messwert gibt man als Produkt von Zahlenwert und Einheit
an.
Digitalthermometer
Analogthermometer
Die Temperatur des Körpers stellen wir mit dem
Digitalthermometer fest. Er ersetzt den alten
Quecksilberthermometer.
Das Gewicht des Körpers messen wir mit der
Digitalwaage.
Die Zeit auf den
Sportveranstaltungen messen
wir mit der
Digitalstoppuhr.
In Maschinenbau messen wir die
Winkelgröße
mit dem Winkelmesser.
In Elektrotechnik messen wir den elektrischen
Strom, die elektrische Spannung und den
Widerstand mit dem Multimeter.
Das Messgerät besteht aus mehreren Bauteilen :
Aufnehmer (Sensor)
95
Das Messgerät besteht aus mehreren Bauteilen :
Aufnehmer (Sensor)
-
ein Aufnahmeelement
-
die Messgröße wirkt darauf
-
die physikalische Größe ist in weiterverarbeitbare Größe
umgeformt
-
Ausgabe ist eine messbare Größe
-
Beispiel: Aufnehmer der Temperatur formt eine Änderung der Temperatur in
eine Änderung der Leitfähigkeit, bzw. eine Änderung der Spannung um
Bewertungseinheit
-
sie bearbeitet aufgenommene Werte
-
sie stellt sie an der Darstellungseinheit dar
Darstellungseinheit (Indikator)
-
sie stellt den Messwert begreiflich dar
-
Darstellungseinheiten :

Zeiger

Display

Bargraph-Anzeige
Klasifikation der Messgeräte
Nach dem Kontakt mit Messmedium

Messgeräte mit Berührung – Messgeräte sind in Kontakt mit Messmedium

Messgeräte ohne Berührung - Messgeräte sind nicht in Kontakt mit
Messmedium
Nach der Ausgabe:

Darstellungsmessgeräte - Meter, Mikrometer, Manometer

Registriermessgeräte - Bargraph

Integrationsmessgeräte – Wassermesser, Wärmemesser
Nach der Messangabe:

96
Analogmessgeräte – Darstellung der
Weise

Digitalmessgeräte
Digitalform
–
Angaben
in
messenden Größe in
kontinuierlicher
Messmedium
Nach der Ausgabe:

Darstellungsmessgeräte - Meter, Mikrometer, Manometer

Registriermessgeräte - Bargraph

Integrationsmessgeräte – Wassermesser, Wärmemesser
Nach der Messangabe:

Analogmessgeräte – Darstellung der
messenden Größe in
kontinuierlicher
Weise

Digitalmessgeräte
–
Angaben
in
Digitalform
Messung des elektrischen Widerstandes
Man benutzt einen Ohmmeter:

klein
(R < 0,1 )

mittelgroß (1  - 1 M)

groß
(R > 1 M)
Messung der elektrischen Größen
Messung der elektrischen Spannung
1:
Man benutzt ein Spannungsmessgerät - Voltmeter ,V . Im Kreis parallelAufgabe
eingeschaltet.
Messung des elektrischen Stroms
Antworten Sie!
Messung des elektrischen Widerstandes
Man benutzt ein Strommessgerät – Amperemeter, A . Im Kreis ist eine Serienschaltung.
Man benutzt einen Ohmmeter:

klein
(R < 0,1 ) Was messen wir mit...?
Messung der Leistung

mittelgroß
(1  - 1das
M)
Ein Leistungsmesser oder Leistungsmessgerät
ist ein Messgerät,
die Leistung(Einheit
Watt) misst.

groß
(R > 1 M) dem Multimeter –
Man benutzt :

elektrodynamischen Wattmeter, W in [W]

elektromagnetischen Wattmeter
dem Bargraph-
Messung des elektrischen Widerstandes
Aufgabe 1:
Man benutzt einen Ohmmeter:
Messung
elektrischen
Widerstandes
 des
klein
(R < 0,1
)Antworten Sie!
Man benutzt
einen Ohmmeter:

mittelgroß
(1  - 1 M)

klein
(R >
< 10,1
)Was messen wir mit...?

groß
(R
M)

mittelgroß (1  - 1 M)

groß
(R > 1 M)dem Multimeter –
dem Wattmeterdem Ohmmeterdem Amperemeterdem Voltmeter-
Aufgabe 1:
dem Bargraph-
dem Wärmemesser-
Aufgabe
1: Sie!
Antworten
dem Wattmeter-
dem Wassermesser-
Antworten
Was messenSie!
wir mit...?
dem Ohmmeter-
der Stoppuhr-
Was
messen wir –mit...?
dem Multimeter
dem Amperemeter-
dem Thermometer-
dem
dem Multimeter
Bargraph- –
dem Voltmeter-
dem Winkelmesser-
dem
dem BargraphWattmeter-
dem Wärmemesser-
dem OhmmeterWattmeterdem
dem Wassermesser-
dem AmperemeterOhmmeterdem
Aufgabe 2:
Charakteriesieren Sie einfach die Geräte:
97
Aufgabe 2:
Charakteriesieren Sie einfach die Geräte:

Messgeräte mit Berührung –

Messgeräte ohne Berührung -

Darstellungsmessgeräte -

Registriermessgeräte -

Integrationsmessgeräte –

Analogmessgeräte –

Digitalmessgeräte –
Aufgabe 3:
Welcher Bauteil...?
•
die physikalische Größe ist in weiterverarbeitbare Größe umgeformt______________
•
sie bearbeitet aufgenommene Werte _______________________________________
•
Darstellungseinheiten :Zeiger,
Display,Bargraph-Anzeige _________________________
•
98
Ausgabe ist eine messbare Größe ___________________
DIGITALTECHNIK
Zur Darstellung der Informationen im Computerspeicher wird Codierung durch Folge der
Zahlen 0 und 1 benutzt. Diese Zahlen benutzt das Dual- (Binär-) Zahlensystem. In diesem
System kann man jede Information ausdrücken. Computersysteme verwenden verschiedene
Kodes. Zu den bekanntesten gehört der Kode ASCII (American Standard Code of
Information
Interchange).
Mit
seinen
sieben
Bits
kann
er
insgesamt
128
Zeichenkombinationen darstellen. Er hat 32 Steuerzeichen (z.B. Zeilenende, neue Zeile usw.),
10 Ziffern (0 bis 9) kleines und groβes (englisches) Alphabet und eine Menge anderer
Zeichen (z.B. +, -, /, :, ;, &, @, $ usw.).
Binarinformationen werden in den digitalen Datengeräten (Hardware) mithilfe der logischen
Schaltungen bearbeitet. Schaltungen verändern Binarwörter in andere Binarwörter nach der
angegebenen Vorschrift (Funktion). Die Funktion kann man mithilfe der Booleschen Algebra
aufschreiben. Die Boolesche Algebra bezeichnet, ob die Aussagen wahr oder falsch sind.
Beispiel: Schulglocke wird am Unterrichtsende klingeln (B = wahre Aussage), wenn ein
Schulunterrichtstag ist (D = wahre Aussage) und der Unterricht zu Ende ist (H = wahre
Aussage). Diese Aussage kann man so zusammenfassen: Z = D und H.
Schulglocke kann klingeln, wenn alle genannte Bedingungen gelten, aber auch im Fall, wenn
man manuell die Glocke regelt (M = wahre Aussage). Dann wird die Aufschreibung folgend:
B = D und H oder M.
Aufgabe 1:
R oder F ?
• Die Zahlen von 0 bis 9 benutzt das Dual- (Binär-) Zahlensystem.
• Mit dem Kode ASCII kann man insgesamt 128 Zeichenkombinationen darstellen.
• Eine Menge anderer Zeichen (z.B. +, -, /, :, ;, &, @, $ usw.) kann er nicht darstellen.
• Zur Darstellung der Informationen werden nur die Zahlen 0 und 1 benutzt.
• Schaltungen verändern Binarwörter in andere Binarwörter nach der angegebenen
Funktion. Die Funktion kann man mittels der Booleschen Algebra aufschreiben.
99
Boolesche Algebra ist ein System mit zwei Wahrheitswerten (0, 1). Das Operationsbereich
bilden drei Grundoperationen (sog. logische Funktionen): UND, ODER, NICHT.
Art der logischen Funktion bestimmt den Ausgangswert aus der
Kombination der Eingangswerte. Die Funktion kann durch
.......................... realisiert werden.
 mechanische Kontakte
 logische integrierte Schaltungen
 freiprogrammierbaren Automaten
 Personalcomputer
Zahlenschaltungen arbeiten mit diskreten (nicht verknüpften) Werten 0, 1.
Logische Schaltung hat n Eingänge und m Ausgänge.
Teilung der logischen Spannungen:
1. Kombinationsschaltung – Ausgang hängt nur von Kombination der Eingangswerte
ab
2. Sequenzschaltung – Ausgang hängt von Kombination der Eingangswerte und von
der Sequenz (Abfolge) der vorkommenden Zustände ab

Synchronschaltung – Wert auf dem Ausgang erscheint nur im bestimmten
Augenblick

Asynchronschaltung – mit der Veränderung des Einganges verändert sich sofort
auch der Ausgang
Logische Zustände:
Logische 1 - H (high)
Logische 0 - L (low)
- +5V
-
0V
-
WAHR
-
FALSCH - (OFF)
Bemerkung: In der negativen Logik ist es umgekehrt.
100
- (ON)
eingeschaltet
ausgeschaltet
UND-Verknüpfung – Konjunktion
Funktionsgleichung: Y = A . B
Abkürzung:
UND
Operator:
.
Bezeichnung:
A . B, A ϖ B
Konjunktion:
und, und zugleich, auch
Sollten mehr als zwei Aussagen verknüpft werden, gilt, dass bei der Konjunktion das
Ergebnis nur dann "1" ist, wenn alle Eingangszustände gleichzeitig "1" sind.
Wahrheitstabelle:
A
0
0
1
1
B
0
1
0
1
Schaltsymbol:
Y=A . B
0
0
0
1
Realisation der UND-Verknüpfung:
1. mechanischer Schaltkontakt
2. logische integrierte Schaltung (zwei Eingänge, vier Ausgänge)
A
B
EU Symbol
Y
USA Symbol
3. freiprogrammierbare Automaten
4. pneumatisches logisches Element
101
ODER-Verknüpfung – Disjunktion
Funktionsgleichung: Y = A + B
Abkürzung:
ODER
Operator:
+
Bezeichnung:
A + B, A ω B
Konjunktion:
oder
Sollten mehr als zwei Aussagen verknüpft werden, gilt, dass bei der Disjunktion das Ergebnis
einer logischen Verknüpfung dann "1" ist, wenn der Eingangswert mindestens eines GatterEingangs "1" ist.
Wahrheitstabelle:
A
0
0
1
1
B
0
1
0
1
Schaltsymbol:
Y=A+B
0
1
1
1
Realisation der ODER-Verknüpfung:
1. mechanischer Schaltkontakt
2. logische integrierte Schaltung
A
B
EU Symbol
3. freiprogrammierbare Automaten
4. pneumatisches logisches Element
102
Y
USA Symbol
NICHT-Verknüpfung - Negation
Funktionsgleichung: Y = }
Abkürzung:
NICHT
Bezeichnung:
}, NICHT A
Konjunktion:
es gilt nicht, dass
Negation ist die einfachste logische Funktion. Logisches Element hat einen Eingang und
einen Ausgang. Der Ausgang einer Negations-Logik hat immer den entgegengesetzten
Zustand des Eingangs.
Wahrheitstabelle:
A
0
1
Schaltsymbol:
Y=}
1
0
Realisation der NICHT-Verknüpfung:
1. mechanischer Schaltkontakt
2. logische integrierte Schaltung
EU Symbol
USA Symbol
3. freiprogrammierbare Automaten
4. pneumatisches logisches Element
Versorgungsdruck
103
Aufgabe 2:
Beantworten Sie die Fragen
Wie werden Informationen im Computerspeicher dargestellt?
Wie heiβt ein der bekanntesten Kodes? Beschreiben Sie ihn.
Wie ist die Funktion der logischen Schaltungen?
Wozu dient die Boolesche Algebra?
Wie kann eine Funktion realisiert werden?
Wann ist bei der Konjunktion das Ergebnis "1"?
Welche Konjunktion benutzt man bei der Disjunktion?
Wie heiβt die einfachste logische Funktion?
104
SENSOREN (AUFNEHMER) FÜR NICHTELEKTRISCHE
GRÖßEN
Sensor
Sensor als Messwandler ist der wichtigste Bestandteil des Messgerätes. Auf seiner
Vorderseite hat er einen Geber, er steht mit dem Messobjekt im Kontakt. Von dem
Messobjekt nimmt er Energie. Die Eingangsgröβe ist meistens nichtelektrisch und ist im
elektrischen Messkreis zu Form und Gröβe verarbeitet, die zum Auswerten benötigt werden.
Elektrischer Messkreis
Er besteht aus Nutzgliedern, z.B. Verstärker, Filter, Generator, Zählschaltungen. Sie
ermöglichen die Manipulation mit Gröβe und Form des Signals vom Sensor. Ausgangsgröβe
wird durch Bewerter zur dem menschlichen Verständnis angemessenen Form verarbeitet.
Bewerter
Für Analogangaben sind Zeigergeräte, für Zahlenangaben Zahlenbildschirme typisch. In
modernen Geräten ist der Speicher ein wichtiger Bestandteil. Er ermöglicht, die Information
über die Messgröβe zu behalten.
Blockschema der Messung
Man unterscheidet Sensoren:
nach ihrer Wirkungsweise:
aktive Sensoren - sie brauchen keine Stromversorgung
passive Sensoren– sie brauchen eine Stromversorgung
105
nach der Art der nichtelektrischen Gröβen:
- Sensoren für mechanische Gröβen (Druck, Bewegung, Lage, Geschwindigkeit, Kraft)
- Sensoren für Temperatur (Temperatur, Wärme, Wärmestrom)
- Sensoren für Strahlung (sichtbare, infrarote, ultraviolette und Kernstrahlung)
- Sensoren für chemische Gröβen (Konzentration von Lösungen)
Optischer Niveausensor – standard
Anwendung:
 Mess-,
Regel-
und
Steuerungsaufgaben
in
der
Lebensmittel- und Pharmaindustrie
 Voll- Maximum-, Minimum und Leermeldung von
Tanks
 Trockenlaufschutz für Förderpumpen
Gröβen: POS 187 311 (312/313/314)
Einschaltung:
1 Steuereinheit
2 Eingang
3 Ausgang
106
BR - braun
S – schwarz
BL- blau
Technische Parameter:
Nennspannung:
Betriebsspannungbereich:
Stromaufnahme:
Ausgang:
Einschaltfunktion:
Max. Ausgangsstrom:
Schaltzustandsanzeige:
Umpolungsschutz:
Kurzschlussschutz:
24 V
12 ... 30 VDC
25 mA
NPN, PNP
ein, aus
200 mA
LED
ja
ja
Schaltabstand:
< 50%
Arbeitsfrequenz:
35 kHz
Umgebungstemperatur: -25 ... +100 °C
Arbeitsdruck:
20 bar
Schutzart:
- Kabel PVC (PUR) 3 x 0,25mm2 IP 68
- Konnektor M12
IP 67
Gehäuse:
rostfreier Stahl
Optik:
Kristall
Aufgabe 1:
Richtig R oder falsch F? Korrigieren Sie die falschen Aussagen
Der Geber ist auf der Hinterseite des Sensors.
Messgeräte beinhalten keine Sensoren.
Ein Sensor ist mit dem Messobjekt im Kontakt.
Die Eingangsgröβe ist meistens nichtelektrisch.
Im nichtelektrischen Messkreis befinden sich Verstärker, Filter und andere Nutzglieder.
Der Speicher ermöglicht das Behalten der Information.
Passive Sensoren brauchen keine Stromversorgung.
Zu den nicht elektrischen Gröβen gehören chemische Gröβen nicht.
Aktive Sensoren erzeugen elektrische Energie.
Aufgabe 2:
Entscheiden Sie, um welchen Sensor es sich nach der Art der nichtelektrischen Gröβe
handelt
Bewegungsmelder
Barometer (Luftdruckmessgerät)
Fotodiode
Thermometer
Strahlungsdetektor
Kraftsensor
Klopfsensor (Vibrationssensor)
Hydrometer
Aufgabe 3:
Ergänzen Sie den Text
Sensor ist ein Bestandteil des ................................. . Wichtig an einem Sensor ist der
........................., der auf der Vorderseite des Sensors ist. Der Geber nimmt von dem
......................... Energie. Im elektrischen Messkreis ist die ........................ verarbeitet.
Wichtig sind ihre Form und ..................., damit man sie auswerten kann. Ausgabegröβe
wird durch .................. verarbeitet. Dann ist sie den ...................... verständlich. In
modernen .................. kommt auch der ..................... vor, um die Informationen über die
Messgröβe zu behalten.
107
HAUSHALTGERÄTE
Bis zum 20. Jahrhundert musste man Hausarbeiten manuell machen. Heute gibt es technische
Helfer – Haushaltsgeräte – fast für jede Art der Hausarbeit.
Verbraucher ist ein Gerät oder eine Einrichtung, die eine Art von Energie in eine andere Art
der Energie verwechselt. Energie kann weder zerstört noch erschaffen werden. Man kann sie
nur in eine andere Form umwandeln.
Es gibt Elektrogeräte oder Gasgeräte. Das Elektrogerät ist eine Einrichtung, die man im
Haushalt benutzt. Zu seinem Betrieb benutzt es elektrische Energie.
Elektrische Energie verändert sich in:

Licht – Glühbirne, Fluoreszenzlampe

mechanische Bewegung – Mixer, Bohrmaschine, Waschmaschine, Schleuder,
Spüle
Wärmeenergie – Aufwärmer, elektrischer Heizkörper, Brennschere, Bügeleisen,
Kocher
chemische Energie – Batterieladung usw.


Geräte, die komplizierte Arbeit ausüben, haben auch Energieumformung komplizierter. Die
Energieumformung kann man nicht einfach beschreiben. Meistens sind die Geräte mit
elektronischen Schaltungen ausgestattet. Man nennt sie Elektronikgeräte (Computer,
Fernseher, Mobiltelefon usw.)
Wichtig bei der Wahl eines Gerätes sind Energieverbrauch, Preis und vor allem seine
Leistung, damit es dem Zweck entspricht. Der Kunde soll auch den Energieverbrauch
berücksichtigen, da er Finanzkosten beeinflusst.
Das Licht ermöglicht uns, während des ganzen
Tages zu arbeiten. Lichtquellen sind z.B.:
108
-
Glühlampe
-
Leuchtstofflampe
-
Leuchtröhre
-
Leuchtdioden
Mechanische
Bewegung,
z.B.
Drehen,
Schieben
usw.,
ist
monotone und oft schwere Arbeit.
Elektrogeräte, die dem Menschen
diese Arbeit erleichtern sind z.B.:
Rührgerät,
Waschmaschine,
Schleuder,
Staubsauger,
Bohrmaschine,
Schleifer,
-
Leuchtröhre
-
Leuchtdioden
Mechanische
Bewegung,
z.B.
Drehen,
Schieben
usw.,
ist
monotone und oft schwere Arbeit.
Elektrogeräte, die dem Menschen
diese Arbeit erleichtern sind z.B.:
Rührgerät,
Waschmaschine,
Schleuder,
Staubsauger,
Bohrmaschine,
Schleifer,
Rasierapparat, Mäher usw.
Wärme ermöglicht uns Komfort und Wohlbefinden. Wärme
benutzt man beim Kochen, Backen, Bügeln, Heilen usw.
Wärme ist Bewegung – die Bewegung von Atomen. Wärme
gewinnt man nach dem Prinzip des Joul-Lenz Gesetzes. Nach
diesem Gesetz entsteht Wärme immer in stromdurchflossenen
Leitern.
Im Haushalt benutzt man am meisten:
Elektroherd,
Backofen,
Wasserkocher,
Boiler,
Waschmaschine, Bügeleisen, Lockenstab, Haartrockner,
Heizgeräte, Löten, Mikrowellen, Heizkissen, Infrarotlampen,
aber auch Kühlschrank und Gefrierschrank.
Bemerkung: beim Kühlen wird Wärme entzogen.
Im Haushalt verwandelt man elektrische Energie in
chemische, z.B. bei der Aufladung von Akkumulatoren.
Folgend kann man sie wieder zurückwandeln.
Eine besondere Kategorie bilden
Audio- und Videotechnik, Computer,
Telefongeräte, elektrische Spielzeuge,
Schutztechnik usw.
Recycling
Wenn man ein neues Gerät kauft, soll man die alten Geräte nicht in
den Abfall werfen. Man soll den Abfall sortieren und er kann dann
wiederverwendet werden.
Elektronische Teile enthalten Schadstoffe, die für Umwelt und
Menschen gefährlich sind. Alte Geräte soll man bei einer
Verkaufstelle oder einer offiziellen Sammelstelle abgeben. Mit der
Versorgung des Elektro- und Elektronikabfalls beschäftigt sich
Ministerium für Umweltschutz.
Aufgabe 1:
Ergänzen Sie das Relativpronomen
109
Ministerium für Umweltschutz.
Aufgabe 1:
Ergänzen Sie das Relativpronomen
Verbraucher ist ein Gerät, _______ die Art der Energie verwechselt.
Die Einrichtung, _______ zum Betrieb elektrische Energie braucht, nennt man
Elektrogerät.
Waschmaschine, Rührgerät sind Geräte, mit _______ die Arbeit viel leichter ist.
Ich kann mir die Küche ohne einen Herd, in _______ sich die elektrische Energie in
Wärme verändert, überhaupt nicht vorstellen.
Bei einem Kühlschrank, _______ wir kaufen wollen, ist auch der Energieverbrauch sehr
wichtig. Es ist so bei allen Geräten.
Mein Vater, _______ Waschmaschine kaputt war, wusste das nicht.
Elektronikgeräte, in _______ die Energieumformung komplizierter ist, dienen auch
unserer Unterhaltung.
Viele Geräte, das bedeutet auch viel Abfall, _______ für Menschen und Umwelt
gefährlich ist.
Die alten Geräte soll man bei einer Sammelstelle abgeben, in ______ man den Abfall
sortiert.
Aus dem der Gesundheit nichtschädlichen Abfall können neue Sachen hergestellt werden,
______ wir dann wieder benutzen können.
Aufgabe 2:
Beschreiben Sie Haushaltsgeräte, die Sie zu Hause haben
a)
b)
c)
d)
e)
Wo haben Sie die Geräte?
Wer und wie oft benutzt sie?
Wozu benutzt man sie?
Was würden Sie machen, wenn Sie dieses Gerät nicht hätten?
Welche Geräte finden Sie wichtig, welche für überflüssig?
Aufgabe 3:
Ordnen Sie die Wörter
Induktivität
Leiter
Strom
Fernseher
Bügeleisen
Abfall
Motorrad
Bohrmaschine
Widerstand
Eisenbahn
Staubsauger Kapazität
Schiff
Herd
Wagen
Kühlen
Spannung
Schadstoff
Versorgung
Flugzeug
PHYSIKALISCHE
EINHEITEN
110
HAUSHALTSGERÄTE VERKEHRSMITTEL ANDERE
BEGRIFFE
PROJEKTTEIL 7
Der Projektteil beschäftigt sich mit dem Schaffen und der Präsentation von Projekten zu den
Themen Nutzung elektrischer Energie, Angewandte Elektrotechnik und Elektronik II.
Es wird die Bearbeitung und Präsentation der Projekte beurteilt.
Bearbeiten Sie ein Projekt zu den Themen:
1. Geschichte des elektrischen Lichts.
2. Arten der Elektroheizung – die Erwärmung von Gebäuden.
3. Geschichte des elektrischen Stroms.
4. Geschichte der elektrischen Kommunikation.
5. Rechenmaschinen – Geschichte und Gegenwart.
6. Elektrotechnische Erfindungen, die unser Leben veränderten.
7. Zusammenstellung optimaler Komponenten meines Computers.
8. Wie funktioniert eine CD.
9. Mein Händy und seine Funktionen.
10. Bedienungsanleitung eines elektrotechnisches/elektronisches Gerätes.
Projektumfang – halbe Seite bis eine Seite, Standard-Format
111
ELEKTRISCHES LICHT
Licht ist der für das menschliche Auge
sichtbare Teil der elektromagnetischen Strahlung
(von 380–750 nm).
Lichtgeschwindigkeit im Vakuum ist
299.792.458 m/s, gerundet 300.000 km/s.
Lichtquellen sind:
- natürliche (Sonne, Blitz, Polarlicht,...)
- künstliche (Kerze, Öllampen, ...)
- elektrische (Glühbirne, Blitzrohr,
Leuchtdiode,...)
Farbe
Wellenlänge
violett
380–450 nm 668–789 THz
blau
420–495 nm 606–668 THz
grün
495–570 nm 526–606 THz
gelb
570–590 nm 508–526 THz
orange
590–620 nm 484–508 THz
rot
620–750 nm 400–484 THz
Glühlampe (umgangssprachlich Glühbirne)
Glühlampe ist eine Lichtquelle, in der ein elektrischer Leiter
als Glühwendel (Glühfaden) durch elektrischen Strom aufgeheizt
wird. Glühbirne, die Thomas A. Edison (1879) erfand, hatte einen
Kohleglühfaden. Ihre Lebensdauer war sehr kurz. Später wurden
Kohleglühfaden durch Metallfaden ersetzt, und zwar Osmium
(1902), Tantal (1903) und Wolfram (seit 1906). Vor Oxidation
wird die Glühwendel durch den Glaskolben geschützt. Der
Glaskolben ist luftleer oder mit Inertgas (z.B. Stickstoff, Argon
oder Krypton) gefüllt.
Strom, der durch die Glühwendel flieβt, erhitzt ihn auf
extrem hohe Temperatur (um 2000 K bis 3300 K), er glüht und
emittiert Licht. Der nutzbare Teil der Strahlungsenergie ist das
sichtbare Licht, aber der gröβte Teil wird im Infrarotbereich
abgestrahlt, das Wärme produziert (ungefähr 92 % der
elektrischen Energie verändert sich in Wärme). Von der
aufgenommenen Leistung wird in einer Glühlampe nur 6 bis 8 %
in Licht umgewandelt.
Der Glaskolben der Glühlampe ist
für ultraviolette Strahlen undurchlässig.
Ursprüngliche Edisons Glühbirne
bestand aus einem Kohlenglühfaden aus
verkohlten Bambusfasern im Vakuum.
Wolframwendel (1m lang) ist als Spirale
(2cm) geformt.
112
Frequenz
Der Glaskolben hat zwei
Grundausführungen – klar
und matt. Im ersten Fall ist
der Glühdraht sichtbar und
kann leicht blenden, im
zweiten Fall ist die
Blendwirkung geringer.
Glühlampen erfüllen auch
dekorative Zwecke – es gibt
Glühlampen in verschiedenen
Farben und Formen.
Den elektrischen Kontakt
herstellt der normalisierte
Sockel, meistens E 27 oder
E 14.
Glühlampe besteht gewöhnlich
aus:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Glaskolben
Inertgas
Drahtwendel
Speiseleiter
Glashalter für Drahtwendel
Sockel (Kontakt)
Elektrischer Kontakt
Glühlampen werden in verschiedenen Gröβen, Spannungen von 1,5 V bis 300 V und
Leistungen: 25, 40, 60, 75, 100 und 150 W hergestellt.
Eine übliche Glühlampe hat eine durchschnittliche Lebensdauer von etwa 1000 Stunden.
Heutzutage werden Glühlampen durch Entladungslampen oder Leuchtstofflampen ersetzt.
Gründe dafür sind längere Lebensdauer und bessere energetische Effektivität. In Entwicklung
sind derzeit Lichtquellen mit hoher Lichtausbeute auf Basis von Leuchtdioden.
Sogenannte Energiesparlampe ist keine Glühlampe, sondern eine Leuchtstofflampe. Sie war
entworfen, so dass sie die übliche Glühlampe ersetzen könnte, sie ist nur wenig gröβer als
klassische Glühbirne.
Kompaktleuchtstofflampen haben längere Lebensdauer (von 6 000 bis 16 000 Stunden) und
niedrigeren Energieverbrauch. Hersteller geben an, dass Kompaktleuchtstofflampen um 80 %
niedrigeren Energieverbrauch haben als klassische Glühlampen bei gleichem Lichtstrom.
Kompaktleuchtstofflampen bestehen aus eigenem Glasrohr und einem Sockel. Im Sockel der
Lampe ist das Vorschaltgerät eingebaut. Gasentladungsrohre sind nicht linear, sondern u-förmig
gebogen oder in Form einer Spirale. Das Entladungsrohr wird von innen mit einem Leuchtstoff
beschichtet und mit einem Inertgas und einer kleinen Menge Quecksilber gefüllt. Die
Kompaktleuchtstofflampe hat einen Edisonsockel (Schraubsockel) gleich wie eine Glühlampe.
Ab dem 1. September 2009 ist in allen Ländern der Europäischen Union Verkauf von
Glühlampen mit einer Leistung von mehr als 80W verboten und ab 1. September 2012 sollen
schlieβlich nur noch Glühlampen mit einer Leistungsaufnahme kleiner als 7W erhältlich sein.
Lichtverschmutzung
Lichtverschmutzung, bekannt auch als Lichtsmog
ist eigentlich Lichtüberfluss. Dieser Begriff
bezeichnet die Aufhellung des Nachthimmels durch
künstliche Lichtquellen. Es ist ein neues
Phänomen, das in das Leben der Menschen
eingreift. Tausende von Jahren war es nachts
dunkel. Anwesenheit von Licht verursacht
Schlafstörungen. Der Schlaf ist nämlich durch ein
Hormon beeinflusst, das nur bei Dunkelheit
produziert wird.
⇒
Auf dem Bild von New York bei Nacht sieht man
die Aufhellung des Himmels durch künstliches
Licht – eine der Formen des Lichtsmogs.
Lichtverschmutzung reduziert wesentlich Sichtbarkeit von Sternen.
113
Hormon beeinflusst, das nur bei Dunkelheit
produziert wird.
⇒
Auf dem Bild von New York bei Nacht sieht man
die Aufhellung des Himmels durch künstliches
Licht – eine der Formen des Lichtsmogs.
Lichtverschmutzung reduziert wesentlich Sichtbarkeit von Sternen.
Lichtverschmutzung ist Nebenprodukt der Industriezivilisation. Künstliche Lichtquellen
sind Gebäudebeleuchtung, Straβenbeleuchtung, Betriebe, Leuchtreklamen, Straβenverkehr
und Spielplatzbeleuchtung. Lichtverschmutzung tritt vor allem in dicht besiedelten Regionen
der Industrienationen – in Nordamerika, Europa und Japan auf. Gleich wie andere Formen der
Verschmutzung (z.B. Luft, Wasser und Lärm) verursacht auch die Lichtverschmutzung
Umweltschäden.
Lichttherapie
Bei der Licht- oder Phototherapie wird der Patient dem Tageslicht oder dem Licht mit
spezifischer Wellenlänge (wie z.B. Laser, Leuchtdiode, Fluoreszenzlampe) oder dem sehr
hellen Vollspektrallicht ausgesetzt. Der Abstand und die Zeit sind vorgeschrieben und
spielen da eine wichtige Rolle. Mit Lichttherapie werden Hauterkrankungen wie z.B. Akne,
Psoriasis, Ekzemen und Gelbsucht der Neugeborenen behandelt. Behandlung mit Licht ist
auch bei psychischen und psychiatrischen Erkrankungen wirksam.
Vorgehensweise
Patient schaut täglich in das helle Licht aus mindestens 1m Abstand für etwa 20 bis 60
Minuten – am besten direkt nach dem Erwachen. Die Wirksamkeit ist gut nachgewiesen bei
einer Exposition von 10.000 Lux für eine halbe Stunde oder 2.500 Lux für 2 Stunden. Wichtig
ist, dass das Licht auf die Netzhaupt fällt, der Patient muss aber nicht direkt in die Lichtquelle
sehen.
Aufgabe 1:
Wählen Sie die richtige Möglichkeit
Das 1. …………… Licht veränderte 2. …………….. der Menschen nachhaltig da durch die
einfache Verfügbarkeit dieser Leichtquelle die Abhängigkeit vom Tageslicht weitgehend
aufgehoben wurde. Die Menschen 3. …………….. nun 24 Stunden am Tag bei Licht lesen,
schreiben, sich amüsieren und arbeiten.
Die ersten elektrischen 4. ……………… hatten einen Wirkungsgrad von weniger 5.
…………… einem Prozent. In dieser Zeit 6. …………… sie aber noch nicht groß
verwendet. Die ersten 7. …………… gefertigten elektrischen Lichtquellen (Glühbirnen)
hatten einen Wirkungsgrad von 2-3%. Im Laufe 8. …………… wurde dieses leicht
verbessert. Elektrische Lichtquellen mit 9. ………….. hohen Wirkungsgrad (über 50%)
tauchten erst in den letzten zwei Jahrzehnten des 20. Jahrhunderts im Massenmarkt auf.
Heutzutage ist es möglich, Wirkungsgrade von über 90% 10. ……………. .
114
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
a) elektrisch
a) der Lebensstil
a) können
a) Lichtquelle
a) wie
a) werden
a) industriellen
b) elektrische
b) den Lebensstil
b) konnten
b) Lichtquellen
b) als
b) worden
b) industrielle
c) elektrischen
c) dem Lebensstil
c) kann
c) Lichtfarben
c) mit
c) wurden
c) industriell
tauchten erst in den letzten zwei Jahrzehnten des 20. Jahrhunderts im Massenmarkt auf.
Heutzutage ist es möglich, Wirkungsgrade von über 90% 10. ……………. .
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
a) elektrisch
a) der Lebensstil
a) können
a) Lichtquelle
a) wie
a) werden
a) industriellen
a) die Zeit
a) ein
a) zu erreichen
b) elektrische
b) den Lebensstil
b) konnten
b) Lichtquellen
b) als
b) worden
b) industrielle
b) der Zeit
b) einen
b) erreichen
c) elektrischen
c) dem Lebensstil
c) kann
c) Lichtfarben
c) mit
c) wurden
c) industriell
c) Zeit
c) einem
c) erreicht haben
Aufgabe 2:
Beschreiben Sie eine Glühlampe
a)
b)
c)
d)
e)
f)
Geschichte
Bestandteile
Funktionsweise
Entwicklung
Anwendung
Vergleich mit einer Kompaktleuchtstofflampe
115
ELEKTRISCHE WÄRME
Wärme oder Wärmeenergie(Q) ist die Energie, die ein Körper durch Wärmeaustausch einem
anderen Körper abgibt oder von anderem Körper aufnimmt. Diese Körper haben die
unterschiedliche Temperaturen. Wärme wird im SI-Einheitensystem in Joule
( Einheitenzeichen J) gemessen.
Es ist nötig die zwei verschiedenen Größen unterscheiden:
-
Temperatur – das ist ein Körperstand (Wärmepotenzial des Stoffes)
-
Wärme – das ist eine Veränderung des Körperstandes
Joulesche Wärme ist die Wärme, die im stromdurchflossenen Leiter erzeugt wird.Das ist ein
direkter Energieaustausch.
Erwärmung eines stromdurchflossenen Leiters kann man mit dem Energieaustausch
zwischen den Elektronen und Kationen erklären. Wärmebewegung der Teilchen steigt und der
Leiter erwärmt sich.
Die erzeugte und vom System vollständig aufgenommene Joulesche Wärme Q berechnet sich
nach folgender Gleichung:
Q = U.I.t
U – Spannung am Ende des Leiters
I – Strom im Leiter
t – die Zeit, in der Strom durchfließt
Die Einheit der elektrischen Arbeit ist das Joule J.
1J = 1Ws = 0,239 cal
Joulesche Wärme Q berechnet sich auch nach folgender Gleichung :
Q = R.I2.t oder
,
wo R Widerstand des Leiters ist.
116
Joulesche Wärme wird benutzt :
-
in den Wärmeverbrauchern
-
elektrische und elektronische Einrichtungen und Bestandteile soll man kühlen, um die
Verlustwärme im stromdurchflossenen Leiter abzuleiten
Die Wärme aus der elektrischen Energie ist sauber, gefahrlos und hat große Verwendung in
der Industrie und auch in den Haushalten.
Die Elektrowärmeeinrichtungen sind :
-
Elektrowärmeeinrichtungen
-
Elektrokühleinrichtungen
Die häufigsten Wärmequellen sind :
1. Joulesche Wärme - im stromdurchflossenen Leiter erzeugt
2. Infrawärme – in infraroten Strahlen erzeugt – jeder Körper , wärmer als 0 K, sendet die
Strahlen; sie sind mit Bestrahlung verbreitet
3. Elektrischer Bogen –Wärmequelle mit der höchsten Temperatur; leuchtender Bogen
zwischen Elektroden in der Luft, die Temperatur von 3000 - 6000 ° C
4. dielektrische Verluste –entstehen im Dielektrikum (Isolator) im elektrischen Feld, für
Überhitzung und Wärmeverarbeitung von Isolatoren benutzt
5. Wirbelströme- entstehen in Metallen in einem Wechselmagnetfeld
6. Hystereseversluste – entstehen in den Gegenständen aus ferromagnetischen Materialien in
einem Wechselmagnetfeld (diese Verluste verändern sich in Wärme).
Arten der Wärmeübertragung
a) Konduktion – Wärmeleitung
-
ist Wärmefluss durch einen Feststoff (z.B. durch die Wand) oder Wärmefluss bei dem
direkten Kontakt von zwei Festkörpern.
b) Konvektion - Wärmestrahlung
-
ist Wärmefluss von einem Festkörper zu einer Flüssigkeit oder einem Gas. Die
Bewegung der Flüssigkeit oder des Gases ist natürlich oder gezwungen (mit einer
Pumpe oder einem Ventilator)
c) Radiation- Bestrahlung
- ist Wärmefluss von einem wärmeren Festkörper zu einem kühleren Festkörper
durch unsichtbare Wärmestrahlung (mit Wellenlänge λ = 0,75 bis 10 m).
Eine Radiationsquelle ist jeder Körper wärmer als 0 K.
Vorteile und Nachteile der elektrischen Wärme sind:
a) einfaches Erhalten der erforderlichen Temperatur,
b) automatische oder programmierte Regulation der Temperatur,
c) größere Gleichmäßigkeit in Verteilung der Temperatur,
d) größere Heizgeschwindigkeit,
e) kleinere Verluste durch Verbrennung,
f) einfache und bequeme Bedienung,
117
Eine Radiationsquelle ist jeder Körper wärmer als 0 K.
Vorteile und Nachteile der elektrischen Wärme sind:
a) einfaches Erhalten der erforderlichen Temperatur,
b) automatische oder programmierte Regulation der Temperatur,
c) größere Gleichmäßigkeit in Verteilung der Temperatur,
d) größere Heizgeschwindigkeit,
e) kleinere Verluste durch Verbrennung,
f) einfache und bequeme Bedienung,
g) Sauberkeit und Genauigkeit,
h) kleinerer bebauter Raum,
i) größer Wärme –Wirkungsgrad.
Aufgabe 1:
Was passt?
James Joule
(Wärmewirkungen, Labor , englische Königin , Widerstand,
Ehegattin, elektromagnetischen Experimenten, Gesetz, Mathematik, Erwärmung)
James Prescott Joule (* 24. Dezember 1818 in Salford bei Manchester; † 11. Oktober 1889 in
Sale (Greater Manchester), war ein britischer Physiker.
Joule war der dritte Sohn eines Brauereibesitzers. Später übernahm und betrieb er diese Brauerei
zusammen mit seinem Bruder. Ab 1834 studierte Joule ___________und Naturwissenschaften.
1837 richtete er sich ein chemisches _________ein. Bald heiratete er, aber seine ______verstarb
bereits 1854. 1847 begann seine Zusammenarbeit mit Baron Kelvin. Als er in späteren Jahren in
finanzielle Schwierigkeiten geriet, gewährte ihm die ___________Victoria ab 1878 eine Pension.
1838 begann Joule auf der Grundlage der Arbeiten von William Sturgeon
mit____________________, die er der Wärmelehre wegen aufgab. Ab 1840 widmete er sich
Untersuchungen über die ______________des Stroms. Dabei bemerkte er die _________des
stromdurchflossenen Leiters (Joulesche Wärme). Ebenfalls 1840 formulierte er das
Joulesche_______, nach dem die Wärme proportional dem Produkt aus dem Quadrat der
Stromstärke und dem ___________des Stromkreises ist.
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stromdurchflossenen Leiters (Joulesche Wärme). Ebenfalls 1840 formulierte er das
Joulesche_______, nach dem die Wärme proportional dem Produkt aus dem Quadrat der
Stromstärke und dem ___________des Stromkreises ist.
Joule Apparat zum Nachweis der Äquivalenz von mechanischer Arbeit und Wärme
(mechanisches Wärmeäquivalent).
Joule Apparat zum Nachweis der Äquivalenz von mechanischer Arbeit und Wärme
(mechanisches Wärmeäquivalent).
Aufgabe 2:
Ordnen Sie die zusammenpassenden Sätze zu:
Aufgabe
2:
A/Joulesche
Wärme B/ Infrawärme
–
Ordnen
Sie die zusammenpassenden
Sätze zu:
C/ elektrischer Bogen –
A/Joulesche Wärme D/ dielektrische Verluste –
B/ Infrawärme –
E/ WirbelströmeC/ elektrischer Bogen –
F/ Hystereseversluste –
D/ dielektrische Verluste –
E/
WirbelströmeI. -im
stromdurchflossenen Leiter erzeugt
F/ Hystereseversluste –
II. -entstehen im Dielektrikum (Isolator) im elektrischen Feld, für Überhitzung und
Wärmeverarbeitung von Isolatoren benutzt
III. -entstehen in Metallen in einem Wechselmagnetfeld
IV. -entstehen in den Körpern aus ferromagnetischen Materialien in einem
Wechselmagnetfeld
V. -in infraroten Strahlen erzeugt – jeder Körper , wärmer als 0 K, sendet die Strahlen
VI. - Wärmequelle mit der höchsten Temperatur, leuchtender Bogen zwischen Elektroden
A
B
C
D
E
F
119
SPEICHER
Die elektrischen Einrichtungen sind von der Quelle der elektrischen Energie abhängig.
Am häufigsten sind sie direkt an den elektrischen Netz angeschlossen. Der Stromausfall
verunmöglicht ihre weitere Tätigkeit. Es handelt sich um die Systeme in den Krankenhäusern,
auf den Flughafen, in den Betrieben, in den Telekommunikations- und Computersbetriebe u.a
Der einfachste Speicher ist eine Sekundärquelle der elektrischen Energie – der
Akkumulator.
Der Akkumulator (auch: Akku) ist ein Speicher für elektrische Energie, meist auf Basis eines
elektrochemischen Systems. Er besteht aus einer oder mehreren wiederaufladbaren
Sekundärzellen. Mehrere Zellen können dabei zur Erhöhung der Gesamtspannung (in Reihe
geschaltet ) oder zur Erhöhung der Kapazität (parallel geschaltet) dienen.
Der Akku ist eine elektochemische
Sekundärzelle. In einem Akkumulator wird beim
Aufladen elektrische Energie in chemische
Energie gewandelt.
Im Akku entsteht der Gleichstrom.
Da die Spannung in den Zellen der Akkumulatoren relativ niedrig ist (von 1,4- 3,6 V), sind
manchmal Akkumulatoren in die Akkumulatorbaterien mit Spannung von 12 – 24 V vereinigt.
Wenn wir keine sofortige Reaktion bei dem Stromausfall brauchen, können wir ein
elektrisches Notstromaggregat benutzen.
Das elektrische Notstromaggregat oder das
Dieselaggregat ist eine elektrische Einrichtung, in
der mechanische Arbeit in elektrische Spannung
gewandelt wird.
Man kann drei Teile unterscheiden: treibender
Motor, Alternator und Verteiler. Als treibender
Aggregat benutzt man Dieselölmotor,
Benzinmotor oder Gasmotor.
Die Anlaufzeit der elektrischen Spannung ist cca. 1 Minute.
Eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV ) -UPS - Uninterruptible Power
Supply (Source) – ist eine Einrichtung, die eine kontinuierliche Versorgung von der elektrischen
Energie sichert. In Praxis benutzt man auch die Begriffe : Ersatzquelle, Reservequelle,
ununterbrochene Quelle .
120
UPS funktioniert als ein Akkumulator. Sie dient auch
als ein Schutz gegen Unterspannung und
Überspannung .Sie wird eingesetzt, um bei
Störungen im Stromnetz die Versorgung kritischer
elektrischer Lasten sicherzustellen. Sie sichert die
Einrichtung im Betrieb von einigen Minuten bis
einigen Stunden..
Eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) -UPS - besteht aus Akkumulatoren,
Stromrichtern und einer elektronischen Steuerung und Regelung.
Weitere Bestandteile : Kommunikationsmodul für den PC - Anschluss , SNMP – Modul,
steuernde Elektronik.
Aufgabe 1:
Ergänzen Sie die passenden Ausdrücke ins Kreuzworträtsel !
Rätsel : das Element eines Akkumulators
1
2
3
4
5
1. Ohne einen … läuft das Dieselaggregat nicht .
2. Dieselöl benutzt man im …
3. Die USV ist eine ununterbrochene …
4. Ein Akku erzeugt die … Energie.
5. Mein CD – Spieler spielt nicht ohne …
121
6. Aufgabe 2:
Was passt?
In einem _________ wird beim Aufladen elektrische Energie in chemische
_______gewandelt. Wird ein Verbraucher angeschlossen, so wird die __________Energie
wieder in elektrische Energie zurückgewandelt (siehe dazu: Galvanische Zelle). Die von einer
elektrochemischen ________typische elektrische Nennspannung hängt von der Art der
verwendeten _____________ab.
(Energie ,Materialien, chemische ,Akkumulator ,Zelle)
Aufgabe 3:
R oder F?
122
•
UPS funktioniert als ein Aggregat .
•
Sie dient auch als ein Schutz gegen Unterspannung.
•
Sie wird eingesetzt, um bei Störungen im Stromnetz die Versorgung kritischer
elektrischer Lasten sicherzustellen.
•
Sie sichert die Einrichtung im Betrieb von einigen Sekunden bis einigen Tagen..
•
Man kann drei Teile des Aggregats unterscheiden: Dieselölmotor, Benzinmotor
oder Gasmotor.
COMPUTER
"Ich glaube, dass es künftig einen Weltmarkt für vielleicht fünf Computer geben wird."
[1] Thomas Watson, Leiter der IBM, 1943
Computer der
Zukunft können
weniger als 1,5
Tonne wiegen.
Der erste Computer ENIAC
aus dem Jahre 1946 hatte fast
30 Tonnen und bestand aus
18 000 Elektronenröhren,
70 000 Widerständen und
10 000 Kondensatoren.
Funktion dieser Bauelemente
verlangte Aufmerksamkeit
vieler Bediener.
[2] Popular Mechanics, 1949
Computer waren so teuer, dass sie sich nur Regierungen oder groβe Forschungsorganisationen
leisten konnten. Sie waren für so exotisch gehalten, dass es nur wenige reichten, um den
Globalbedarf zu befriedigen. Heutige Computer sind im Vergleich mit ihnen stellenmäβig
schneller, billiger, kleiner und überall zu finden.
Erfindungen, die Grundlage für World Wide Web gaben:
 1959 hatte Jack Kilby den ersten integrierten Schaltkreis entwickelt.
 1969 verband ARPANET 4 Computer und erstellte das erste paketvermittelnde
Netzwerk
 1977 – stellte man den ersten Personalcomputer vor
 1989, Sir Tim Berners-Lee erfand "hypertext markup language" (HTML).
Obwohl sich die Computertechnologien von den ersten elektronischen Computern aus den 40.
Jahren dramatisch verändert haben, benutzt man immer noch von-Neumann-Architektur am
meisten.
Das Funktionieren so eines Computers ist im Prinzip ganz einfach. Gewöhnlich überträgt
Computer Befehle und Daten jede Stunde aus Speicher. Befehle werden ausgeführt,
Ergebnisse gespeichert und dann wird ein anderer Befehl gelesen. Das wiederholt sich bis
zum Haltbefehl.
Die von-Neumann-Architektur beschreibt
Computer mittels vier Hauptkomponenten:
Rechenwerk (ALU – Arithmetic Logic Unit),
Steuerwerk, Speicherwerk und Eingabe/Ausgabewerk. Diese Komponente werden
mit einem Bus verbunden und synchronisiert
(nach Stunden oder anderen Ereignissen).
Speicherwerk
ALU
Steuerwerk
Rechenwerk
Eingabewerk
Ausgabewerk
123
Komponenten eines Computers
Gehäuse, LCD Monitor (Bildschirm), Tastatur, Maus, Drucker, Scanner, Modem,
Lautsprecher, Lautverstärker (Mikrophon), USB Speicher, optischer Datenspeicher,
Festplatte, Arbeitsdiskette, Joystick, Hauptplatine, CPU (Prozessor)
Gehäuse ist ein Computerbestandteil, der dem mechanischen Einbau aller zusätzlichen Geräte
dient.
Tastatur bilden Tasten, von denen jede mit einer Funktion, mit einem Buchstaben oder einer
Zahl, übereinstimmt. Die Tastatur ist direkte Eingabe, mit der man meistens einen Text in
Computer eingibt.
Maus oder Computermaus ist Eingabegerät des Computers. Die Bedienung eines
Programmes kann durch eine Maus einfacher und komfortabler werden. Anstatt mit Tasten
einen Befehl aufzurufen, wird der Mauszeiger auf ein Befehlsfeld bewegt und die Maustaste
gedrückt.
Scanner ist ein Gerät, das zur Digitalisierung von Flachvorlagen bestimmt ist. Es handelt sich
um Papierdokumente, Bilder, Fotos oder andere Vorlagen, die graphische oder
Textinformationen beinhalten.
Lautsprecher ist elektroakustischer Wandler, der elektrische Signale in Schall umwandelt.
Mikrophon ist akustisch-elektrischer Wandler, der Schall in elektrisches Signal umwandelt.
124
Optischer Datenspeicher ist ein Medium zur Speicherung von Informationen (Daten, Music
und Bild) in digitaler Form. Nach der Art unterscheidet man verschiedene Formate: CD,
DVD, Blu-ray, HD DVD, HVD. Optischer Datenspeicher ist eine dünne Platte aus
Polykarbonat. Informationen auf der Platte sind in der Binarform (durch Kombinationen von
den Zahlen Eins und Null) gespeichert. Sie werden optisch (meist mittels Laser) gelesen.
Diskette oder Arbeitsdiskette (engl. floppy disk) ist ein magnetischer Datenträger. Es ist eine
Scheibe, die mit einem magnetisierbaren Material beschichtet wird. Die Diskette ist in einem
Kunststoffgehäuse eingesetzt, das sie vor der mechanischen Beschädigung schützt.
Modem ist ein Gerät, mit dem man analoge Signale in digitale Daten umwandelt.
Internet Witze:
Ein Microsoft-Huhn und ein Netscape-Schwein wollen gemeinsam ein
Internet-Café eröffnen.
"Was für Snacks sollen wir anbieten?" fragt das Netscape-Schwein.
"Ist doch klar", sagt das Microsoft-Huhn, "Rührei mit Schinken."
Woran erkennt man, dass man unwichtig ist?
Man bekommt nicht einmal Spam-Mails.
Warum schüttet eine Blondine Wasser in den Computer?
Damit sie im Internet surfen kann.
Was heißt "www"?
Weltweites Warten.
Aufgabe 1:
Entscheiden Sie, welche von diesen Geräten Eingabe- und welche Ausgabegeräte
sind
125
Aufgabe 2:
Wählen Sie die richtige Möglichkeit aus
1. …….. modernen Computer gäbe es nicht ohne den Mikrochip. Die 2. …..... Computer
hatten als Speicher mehrere Tausend Elektronenröhren, 3. …….. nicht nur sehr groß, sondern
auch sehr schwer waren. Auf diesen Computern wurden die Daten durch das Ein- und
Ausschalten in einer festgelegten Reihenfolge 4. …….. . Der Mikrochip ersetzte die Röhren
und sorgte dafür, 5. …….. die Computer kleiner wurden und an Gewicht verloren.
Mikrochips können Informationen speichern und außerdem elektronische Befehle 6. …….. .
Sie werden mit kleinen Schaltelementen 7. …….. . Auf einem 8. …….. Mikrochip können
mehrere Millionen Transistoren aufgebracht 9. …….. .
1. a) Der
2. a) erste
3. a) deren
4. a) gespeichert
5. a) dass
6. a) verarbeiten
7. a) ausstattet
8. a) einzeln
9. a) wurden
126
b) Dem
b) ersten
b) denen
b) speichern
b) damit
b) zu verarbeiten
b) ausstatten
b) einzelne
b) worden
c) Den
c) erster
c) die
c) speichert
c) weil
c) verarbeiten zu haben
c) ausgestattet
c) einzelnen
c) werden
KOMMUNIKATIONSTECHNIK
Die Hauptaufgabe der Kommunikationstechnik ist der
Informationsaustausch :
•
zwischen Mensch – Mensch
•
zwischen Mensch – Maschine
•
zwischen Maschine - Maschine
Für die Telekommunikation, z. B. Mobilkommunikation,
Satellitenkommunikation und Fernsprechen , sind diese
Kommunikationstechniken wichtig :
Nachrichtentechnik, Funktechnik, Vermittlungstechnik,
Übertragungsechnik, Hochfrequenztechnik, Mikroelektronik,
technische Informatik und Drucktechnik
Telekommunikation ist der Datenaustausch unter Verwendung von Elektrotechnik Elektronik,
Funktechnik und anderer Übertragungsechnologie .
Die Informationstechnik und die Telekommunikation werden sie oft zusammengefasst unter
dem Oberbegriff Informations- und Kommunikationstechnologie(kurz „IuK-Technologie“ oder
„IKT“).
Geschichte der Telekommunikation
1793 in Frankreich wurde eine Telegrafenlinie von Paris nach Lille (230 km) mit Hilfe vom
Telegraf (Sémaphore) eingerichtet, sgn. Tachygraf (Schnellschreiber)
1832 Samuel Morse entwickelte das Telegrafalfabet – den Morsecode
1845 wurde die erste Telegrafnachricht zwischen Washington D.C. und Baltimore abgesendet
1850 wurde das erste untermeerische Kabel durch den La Manche-Kanal zwischen Frankreich
und Großbritannien aufgebaut
1858 das erste Telegramm zwischen Europa(Großbritannien) und Amerika (USA) abgesendet
1878 Patent für die Erfindung des Telefons dem britischen Erfinder Alexander Graham Bell
erteilt
127
1896 Alexander Sergeewitsch Popov hat in St. Petersburg die erste Radioanlage gebaut und
genutzt (das Radio)
1929 BBC organisiert die ersten Fernsehübertragungen
1942 In den USA begann der erste Elektronikrechner ENIAC zu arbeiten
1953 Angang der Farbfernsehenausstrahlung in System NTSC (USA)
1965 der erste geostationäre Fernsehsatellit EARLY BIRD ins All befördert (1 TV- Kanal und
240 TLF -Kanäle)
1969 der erste Rechnernetz entstanden (die allgemein bekannteste Netzstruktur ist das
Internet)
19??
Mobilkommunikationssysteme
Telekommunikationskette
Eine Nachrichtenverbindung bzw. Verbindung (engl.: call) ist ein Nachrichtenweg
um Nachrichten zwischen zwei Orten auszutauschen.
Kommunikation zwischen Menschen mit Hörenbereich ohne technische Mittel
Verlängerung der Kommunikationentfernung mittels der Telekommunikationstechnik
Nachric
htquele
128
Nachricht
wandler
Signalw
andler
Ubertragun
gsweg der
Rücksig
nalwan
dler
Rücknach
richtwan
dler
Empfäng
er der
Nachricht
Der Anfang und das Ende der Nachricht müssen mit den menschlichen Sinnen
wahrnehmbar sein. Für die Signalübertragung mit elektrischem Weg (mit dem
Der Anfang und das Ende der Nachricht müssen mit den menschlichen Sinnen
wahrnehmbar sein. Für die Signalübertragung mit elektrischem Weg (mit dem
Verbindungskanal) muss man sich das Signal auf die richtige Art regeln.
Die Digitalnachricht ist im Rückwandler auf die richtige Art kodiert.
Die Aufgabe des Rücksignalwandlers ist die Vorbereitung des Signals für die Übertragung
durch den Kommunikationskanal (Metall-,Optik- und Luftkanal).
Diese Blöcke üben die Modulation und Demodulation des Signals aus.
Wenn die Übertragung beiderseitig sein soll, ist es ein weiterer Rückkanal nötig.
Telefonkommunikation
Die Telefonkommunikation realisiert sich mittels der Tefonapparate.
Die Telefonapparate sind mittels der Festnetze zu den Telefonzentralen angeschlossen.
Jeder Teilnehmer hat eine enzige Telefonnummer und kann sich mit anderem Teilnehmer im
Netz verbinden.
Die Teilnehmertelefonnummer wählt man auf dem Telefonapparat aus.
Hörrohr (Lautsprecher)
Mikrofon
Wählerscheibe
In Telefonapparaten wird der Schall durch ein Mikrofon in elektrische Signale gewandelt
und beim Empfänger wieder als Schallwelle ausgegeben. Der Rückwandler ist der Hörrohr
(Lautsprecher) .
Die Mobiltelefonapparaten bedeuten eine Verbindung von der Radio- und
Datakommunikation. Sie ermöglichen die Kommutation der Teilnehmer.
Radiokommunikation
Man benutzt für die
Simplexübertragung – die
Übertragung nur mit einer
Richtung.
Man kann Radioübertragung
(Rundfunk) und
Fernsehübertragung
unterscheiden.
129
Datakommunikation. Sie ermöglichen die Kommutation der Teilnehmer.
Radiokommunikation
Man benutzt für die
Simplexübertragung – die
Übertragung nur mit einer
Richtung.
Man kann Radioübertragung
(Rundfunk) und
Fernsehübertragung
unterscheiden.
Die Radioübertragung kann
man der Frequenz nach in 4
Gruppen teilen :
1. Langwellen- LW
2. Mittelwellen -MW
3. Kurzwellen –KW
4. Ultrakurzwellen -UKW
Das Fernsehsignal überträgt man
mit den Ultrakurzwellen.
An der Seite des Senders ist der Nachrichtswandler die Fersehkamera. An der Seite des
Empängers ist das Bildsignal auf dem Bildschirm dargestellt.
Das Bild ist in Bildzeilen unterteilt, je nach der Norm (PAL, SECAM, NTSC ). Bei der
Fersehübertragung überträgt man 25 Aufnahmen in Sekunde.
Seit Jahrzehnten redet die Branche von der 3D-Technik. Die neue Technologie erfordert die
neuen Fersehapparate und die neue Übertragungstechnologie.
Computer –Kommunikation
Die Computer –Kommunikation nutzt für ihre Ziele die Kommunikationsnetze.
Heutzutage versteht man unter der Computer – Kommunikation ein weltweites Netzwerk
IINTERNET .
Der Nachrichtswandler ist der Terminal (Benutzerendgerät). Er muss den Serienport für
den Anschluss zu dem Kommunikationskanal und das Kommunikationsprogram für die
Datenübertragung haben. Er ermöglicht das Einstellen und die Bedienung der verschieden
Funktionen, die Sendung und den Empfang der Verzeichnisse mittels des
Kommunikationsprotokolls.
Das Kommunikationsprotokoll ist der Regelnkomplex für die Datenübertragung
zwischen den Endeinrichtungen.
Aufgabe 1 :
Kennen Sie die Namen der Persönlichkeiten aus der Geschichte der Telekommunikation ?
Was haben diese Persönlichkeiten erfunden?
130
Schreiben Sie es!
Das Kommunikationsprotokoll ist der Regelnkomplex für die Datenübertragung
zwischen den Endeinrichtungen.
Aufgabe 1 :
____________________________
________________________________
Kennen Sie die Namen der Persönlichkeiten aus der Geschichte der Telekommunikation ?
Was haben diese Persönlichkeiten erfunden?
Schreiben Sie es!
___________________________
____________________________
________________________________
_________________
(Samuel Morse, Alexander Graham Bell, Claude Chappe)
Aufgabe 2 :
(Samuel Morse, Alexander Graham Bell, Claude Chappe)
Antworten Sie !
1. Wie teilt man die Radioübertragung?
2. In welchem Gerät wird der Schall durch ein Mikrofon in elektrische Signale verwandelt?
3. Was versteht man unter dem Begriff Internet?
_________________
4. Was hat die Funktion des Rückwandlers im Telefon?
5. Was erfordert die neue Technologie der 3D - Technik?
(Samuel Morse, Alexander Graham Bell, Claude Chappe)
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