Übungsarbeit 1

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Übungsarbeit 1.
Aufgabe 1.
Die Beschreibung des Versuchs zur Erforschung der Lichtreflexion ist in zwei
Texten dargestellt. Aus den Texten sind die Sätze mit dem gleichen Inhalt ausgewählt,
die die Bedingungen für bestimmte Vorgänge nennen. Diese Bedingungen sind unten
aufgeführt. Lesen Sie sie, stellen Sie Ähnlichkeiten und Unterschiede im Aufbau der
Sätze fest, bestimmen Sie und formulieren Sie ihre unterscheidenden Merkmale.
1. Steht der Spiegel in einem Versuchsaufbau senkrecht auf der Scheibe und
streift das einfallende Lichtbündel die Scheibe, so streift auch das reflektierte
Lichtbündel die Scheibe.
Wenn der Spiegel in einem Versuchsaufbau
senkrecht auf der Scheibe steht und das einfallende Lichtbündel die Scheibe
streift, streift auch das reflektierte Lichtbündel die Scheibe.
2. Lässt man das Licht aus der Richtung des reflektierten Strahls einfallen, so
wird der bisherige Reflexionswinkel zum Einfallswinkel und der bisherige
Einfallswinkel zum Reflexionswinkel.
Falls man das Licht aus der
Richtung des reflektierten Strahls einfallen lässt, wird der bisherige
Reflexionswinkel zum Einfallswinkel und der bisherige Einfallswinkel zum
Reflexionswinkel.
3. Drehen wir die Folie, so leuchtet sie an anderen Stellen.
Wenn wir die Folie
drehen, leuchtet sie an anderen Stellen.
Aufgabe 2.
Sehen Sie noch einmal die Sätze aus der Aufgabe 1 durch. Indem Sie von der
Rahmenkonstruktion des deutschen Satzes ausgehen, versuchen Sie eine Anweisung
zur Bestimmung eines Satzgefüges mit einem Konditionalteilsatz, der konjunktional
und konjunktionslos eingeleitet wird, zu formulieren. Vergleichen Sie Ihre Variante
mit dem folgenden Vorschlag.
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Правило-инструкция 1
Сложноподчиненное предложение с условной частью выражает условие, при
выполнении которого может быть осуществлено действие в главном
предложении. По соединению различают:
1) союзные придаточные предложения: могут стоять до или после
главного предложения, имеют следующие структурные признаки:
где S – Subjekt des Satzes,
Ngn – Nebenglieder des Satzes,
P1 – Personalform des Verbs X–t
X–en (X – ein Verbstamm).
P2 – Partizip II des Vollverbs (ge)–X–t
(ge)–X–en,
– Infinitiv des Vollverbs X–en,
– Infinitiv des Vollverbs mit “zu” zu + X–en,
– ein trennbares Präfix des Vollverbs.
– ein Prädikativ
2) бессоюзные придаточные предложения: всегда стоят перед главным
предложением и имеют следующие структурные признаки:
3) формальными признаками сложных предложений с условной частью
является рамочное построение предложений:
а) союзного:
б) бессоюзного:
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Aufgabe 3.
Unten steht die Beschreibung des Experiments zur Erforschung des
Zusammenhangs
zwischen
der
Beleuchtung
und
der Schattengröße unter
verschiedenen Bedingungen. Machen Sie sich mit dem Ablauf des Experiments
bekannt. Benutzen Sie die Anweisung 1 und nennen Sie die Satzgefüge mit einem
Konditionalteilsatz, die a) konjunktional; b) konjunktionslos verknüpft sind.
1. Beleuchten wir eine Wand mit einer Lampe, deren Licht von einem Punkt
ausgeht, sehen wir einen scharf begrenzten Schatten eines Gegenstandes, der
zwischen dieser punktförmigen Lichtquelle und der Wand steht. 2. Wenn wir neben
die erste Lichtquelle eine zweite stellen und den Abstand zwischen beiden Quellen
verändern, so sehen wir jetzt zwei Schatten, die sich überschneiden können. 3. Wenn
wir die punktförmigen Lichtquellen durch eine ausgedehnte Lichtquelle ersetzen, z.B
eine Neonröhre, ist der Schatten verschwommen. 4. Beleuchten wir mit einer
punktförmigen Lichtquelle einen Schirm, beobachten wir den Schatten eines
Gegenstandes auf dem Schirm. 5. Verändern wir die Entfernungen zwischen
Lichtquelle, Gegenstand und Schirm, stellen wir fest, dass die Schattengröβe von den
Entfernungen abhängt.
Aufgabe 4.
Mit dem Hohl- und dem Wölbspiegel bekommt man unterschiedliche Bilder
desselben Gegenstandes. Machen Sie sich mit den Grundprinzipien der
Widerspiegelung in diesen Spiegeln bekannt. Indem Sie von den formalen Merkmalen
der Satzgefüge mit einem Konditionalteilsatz ausgehen, nennen Sie nur die
konjunktionslos verknüpften Satzgefüge.
1 Unterscheidet man die Spiegel nach der Krümmung der spiegelnden Fläche, so
erkennt man Hohlspiegel daran, dass die Mitte der Spiegelfläche tiefer liegt als der
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Rand; bei Wölbspiegel liegt die
Mitte höher als der Rand. 2.
Befindet sich ein Gegenstand in
großer
Entfernung
vor
einem
Hohlspiegel, so sieht man ein
umgekehrtes, verkleinertes Bild.
3. Ein Bild heißt umgekehrt, wenn
es im Vergleich zum Gegenstand auf dem Kopf steht und die Seiten (links und
rechts) vertauscht sind. 4. Nähert man nun den Gegenstand aus großer Entfernung
dem Spiegel, so wird sein Bild immer größer, bis es plötzlich verschwindet. 5. Wenn
der Gegenstand noch näher an den Spiegel herangerückt wird, sieht man wiederum
ein Bild des Gegenstandes. 6. Steht das Bild jetzt aufrecht und ist es vergrößert, so
scheint dieses Bild hinter dem Spiegel zu liegen.
Die Hausaufgaben:
Aufgabe 1.
Lesen Sie folgende Satzpaare, die die Bedingungen beschreiben, unter denen
das Bild des Gegenstandes entsteht. Stellen Sie Ähnlichkeiten und Unterschiede im
Aufbau der Sätze fest, bestimmen Sie ihre unterscheidenden Merkmale.
1. Wenn wir eine Blende mit veränderbarer Öffnung zwischen eine Kerze und
einen durchscheinenden Schirm stellen, beobachten wir einen hellen
Lichtfleck auf dem Schirm bei groβer Öffnung der Blende. – Stellen wir eine
Blende mit veränderbarer Öffnung zwischen eine Kerze und einen
durchscheinenden Schirm, beobachten wir einen hellen Lichtfleck auf dem
Schirm bei groβer Öffnung der Blende.
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2. Wenn wir die Öffnung verkleinern, so wird der Fleck dunkler. – Verkleinern
wir die Öffnung, so wird der Fleck dunkler.
3. Wenn wir die Entfernung zwischen Kerze und Blende sowie zwischen
Blende und Schirm verändern, so verändert sich die Gröβe des Kerzenbildes.
– Verändern wir die Entfernung zwischen Kerze und Blende sowie zwischen
Blende hund Schirm, so verändert sich die Gröβe des Kerzenbildes.
4. Wenn
wir
die
Kerze
durch
eine
Anordnung
verschiedenfarbiger,
punktförmiger Lampen ersetzen, so erzeugt jede Lampe einen Lichtfleck, der
sich mit der Blendenöffnung verkleinert. – Ersetzen wir die Kerze durch eine
Anordnung verschiedenfarbiger, punktförmiger Lampen, so erzeugt jede
Lampe einen Lichtfleck, der sich mit der Blendenöffnung verkleinert.
Aufgabe 2.
Lesen Sie, wie man Bilder aus Lichtflecken zusammensetzen kann. Schreiben Sie
die Satzgefüge mit konjunktionslos eingeleiteten Konditionalteilsätzen aus.
1. Lässt man das Licht eines hellen Gegenstandes durch eine kleine Öffnung der
Blende auf einen Schirm fallen, so erkennt man ein Bild des Gegenstandes. 2. Wenn
das Bild, verglichen mit dem Gegenstand, umgekehrt ist, d.h. es steht auf dem Kopf
und ist seitenverkehrt, so hängt seine Gröβe von den Entfernungen zwischen
Gegenstand und Blende bzw. Blende und Schirm ab. 3. Verändern wir die Entfernung
des Gegenstandes, so erhalten wir Bilder unterschiedlicher Gröβe. 4. Ist der
Abbildungsmaβstab gröβer, so ist das Bild gröβer als der Gegenstand. 5. Ein scharfes
Bild entsteht nur, wenn die Bildflecke ausreichend klein sind.
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Übungsarbeit 2.
Aufgabe 1.
Wie Sie wissen, wird die Bewegung elektrischer Ladungen von einigen Faktoren
beeinflusst. Nennen Sie die Wirkung, die unter der im Satz vorgegebenen Bedingung
eintritt, dafür setzten Sie das Verb in der richtigen Form ein. Bei Schwierigkeiten
können Sie die Merkblätter benutzen.
1. Wenn man die Stromstärke in einem gewickelten Eisendraht gemessen hat,
so … man …, dass die Stromstärke abnimmt (haben, beobachten).
2. Können wir die Kugel sehr schnell zwischen den Glimmlampen hin- und
herbewegen, so … sie dauernd … (werden, leuchten).
3. Nimmt der Zeigerausschlag zu, … die Kugel negativ … (sein, laden).
4. Wenn man mehrere gleiche Quellen in gleichsinniger Polung parallel
schaltet, … die gesamte Quelle die gleiche Spannung wie jede Einzelquelle
(haben).
5. Werden die Widerstände R1 und R2 in Reihe geschaltet, … die Summe der
Teilspannungen gleich der Spannung der Quelle: U 1  U 2  U Q (sein).
6. Wenn man den Magnet oder die Spule mit Hilfe eines Motors immer
schneller dreht, … die Ausschläge des Zeigers kleiner (werden).
Памятка №1.
Если на первом месте предложения стоит глагол haben (hat/hatte,
haben/hatten), то возможны три варианта:
─ в конце предложения нет другой глагольной формы, значит haben
употребляется в самостоятельном значении и переводится «иметь»;
─ в конце предложения стоит PΙΙ, значит haben не имеет
самостоятельного значения, служит для выражения прошедшего
времени и переводится с PΙΙ глаголом прошедшего времени;
─ в конце предложения стоит zu + инфинитив, значит haben не
имеет самостоятельного значения, входит в состав модальной
конструкции с активным значением и переводится «должен +
инфинитив».
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Памятка №2.
Если на первом месте предложения стоит глагол sein (ist/war,
sind/waren), то возможны три варианта:
─ в конце предложения нет другой глагольной формы, значит sein
употребляется в самостоятельном значении или в роли связки и
переводится «есть/быть»;
─ в конце предложения стоит PΙΙ непереходного глагола, значит sein
не имеет самостоятельного значения, служит для выражения
прошедшего времени и переводится с PΙΙ глаголом прошедшего
времени;
─ в конце предложения стоит PΙΙ переходного глагола, значит sein не
имеет самостоятельного значения, входит в состав конструкции
результативного пассива и переводится «есть + причастие
совершенного вида»;
─ в конце предложения стоит zu + инфинитив, значит sein не имеет
самостоятельного значения, входит в состав модальной конструкции с
пассивным значением и переводится «нужно/можно + инфинитив».
Памятка №3.
Если на первом месте предложения стоит глагол werden (wird/wurde,
werden/wurden), то возможны три варианта:
─ в конце предложения нет другой глагольной формы, значит wеrden
имеет значение «становиться»;
─ в конце предложения стоит инфинитив глагола, значит wеrden входит
в состав конструкции, обозначающей будущее время и переводится
«будет+ инфинитив».
─ в конце предложения стоит PII / PII+worden, значит wеrden не имеет
самостоятельного значения и переводится пассивной конструкцией
основного глагола.
Aufgabe 2.
Im Labor werden Untersuchungen der Einwirkung des elektrischen Stroms
durchgeführt.
1. Präzisieren Sie die Bedingung, unter der die Magnetnadel ihre Richtung
ändert, indem Sie den Satz durch zusätzliche Informationen erweitern.
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Wir stellen eine Magnetnadel in Nord-Süd-Richtung auf und spannen in der
gleichen Richtung über die Magnetnadel einen Leiter. Schließen wir den Leiter an
eine elektrische Quelle an, dreht sich die Nadel aus ihrer Nord-Süd-Richtung
herаus.
Schließen … an, dreht sich … heraus.
2. Bestimmen Sie die Bedingung, unter der sich die Magnetnadel in eine
bestimmte Richtung bewegen wird, dafür ergänzen Sie den Satz.
Auf die Platte stellen wir viele kleine Magnetnadeln und schließen den Draht an
eine elektrische Quelle an. Nehmen wir statt des geraden Leiters eine Spule, deren
Windungen durch eine Plexiglasplatte geführt sind, beobachten wir, dass sich die
Nadeln in bestimmten Mustern ausrichten.
Nehmen … , beobachten … .
3. Präzisieren Sie die Bedingung, unter der die Gasabscheidung steigt, indem
Sie den Satz durch zusätzliche Informationen erweitern.
In einem Glasgefäß befindet sich Wasser, das mit etwas Schwefelsäure leitend
gemacht wurde. Verbinden wir zwei in das Gefäß getauchte Kohlestäbe mit einer
elektrischen Quelle, so steigen Gasblasen auf.
Verbinden … , so steigen … auf.
Aufgabe 3.
Sie wissen schon, dass es zwei Arten von Ladungen gibt. Bestimmen Sie die
Bedingungen, unter denen sie entstehen.
1. Wird шар на положительном полюсе geladen и на лампе тлеющего
разряда entladen, leuchtet лампа тлеющего разряда только с одной стороны auf.
2. Wird шар на отрицательном полюсе geladen, leuchtet другая сторона лампы
тлеющего заряда. 3. Wird шар с отрицательным полюсом berührt, wird он
отрицательно geladen. 4. Wird стеклянная палочка посредством трения о шелк
gereibt, wird палочка отрицательно geladen. 5. Wird электроскоп с помощью
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стеклянной палочки geladen и wird на заряженный электроскоп заряд шелковой
ткани gebracht, so geht стрелки прибора zurück.
Die Hausaufgaben:
Aufgabe 1.
Was meinen Sie, unter welcher Bedingung kann der Elektromagnetismus in
Erscheinung treten? Schreiben Sie diese Bedingung auf, gebrauchen Sie das Verb in
der richtigen Form.
1. … die Elementarmagnete …, so heben sich ihre Wirkungen außerhalb des
Körpers auf (sein, unordnen).
2. Wenn eine Kugel am Pluspol … und über eine Glimmlampe … …, so
leuchtet die Glimmlampe nur an der der Kugel abgewandten Seite auf (laden,
entladen, werden).
3. …
zwei
Quellen
die
gleiche
Spannung,
so
kann
man
sie
so
zusammenschalten, dass ihre gemeinsame Spannung entweder den doppelten
Wert einer Quelle oder 0 Volt ergibt (haben).
4. Wenn man die Anschlüsse der Spule an der Quelle … …, so hat sich die
Richtung des Magnetfeldes in der Spule geändert (vertauschen, haben).
5. … wir die Pole der Quelle sehr schnell …, wie z.B. bei der Steckdose, so
kann sich die Spule nicht schnell genug mitdrehen (werden, wechseln).
6. … die Kugeln mit dem gleichen Pol, stoßen sie sich ab (sein).
Aufgabe 2.
Bestimmen Sie die Abläufe, dank denen der Kondensator als Ladungsspeicher
benutzt werden kann.
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1. Wird стеклянные бутылки, наполненные водой, ртутью или свинцовыми
шариками benutzt, wird большее количество заряда gespeichert. 2. Werden на
тонкостенные бутылки металлическая фольга beschichtet, lassen sich заряды
лучше speichern. 3. Besteht конденсатор из двух металлических пластин,
изолированных друг от друга и расположенных на небольшом расстоянии друг
от друга, то wird он плоский конденсатор geheiβen. 4. Schlieβt обе пластины к
источнику электричества an, werden обе пластины одноименными или
разноименными зарядами geladen.
Übungsarbeit 3.
Aufgabe 1.
Unten ist die Beschreibung des Versuchs zur Erforschung der Bedingungen
angeführt, unter denen die gerichtete und die diffuse Reflexion stattfinden. Machen
Sie sich damit bekannt und lesen Sie die Sätze vor, in denen diese Bedingungen in
konjunktionslos verknüpften Satzgefügen dargestellt sind.
Untersucht man die gerichtete Reflexion am ebenen
Spiegel, so betrachtet man von jedem Lichtbündel nur einen
Lichtstrahl. Wenn man zwei Spiegel senkrecht aneinander stellt,
so ist ein schräg auf den ersten Spiegel fallender Lichtstrahl
auch vom zweiten Spiegel zu reflektieren. Verlaufen die
Strahlen in einer Ebene senkrecht zu den beiden Spiegeln, so
werden sie stets parallel reflektiert (Abb. 1a). Wenn drei
senkrecht zueinander angeordnete Spiegel Lichtstrahlen aus
jeder Richtung kommend parallel zurücklenken, spricht man von
einem Tripelspiegel (Abb. 1b). Wird ein Lichtbündel von einem
Spiegel in eine bestimmte Richtung vollständig umgelenkt, so
wird es gerichtet reflektiert.
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Aufgabe 2.
Das menschliche Auge nimmt verschiedene Gegenstände unterschiedlich wahr.
Lesen Sie den Mikrotext, der die Bedingungen klar macht, unter denen wir
verschiedene Gegenstände sehen können. Finden Sie und lesen Sie diejenigen vor,
unter denen a) man Gegenstände sehen kann, die kein Licht erzeugen; b) ein Bereich
entsteht, in dem es kein Licht gibt.
Lichtempfänger wie Auge, Fotofilm oder Belichtungsmesser stellen Licht nur
fest, wenn es direkt auf sie trifft. Gegenstände, die selbst kein Licht erzeugen, sehen
wir erst, wenn sie Licht einer Lichtquelle in unser Auge umlenken. Wir sehen
Gegenstände nur, wenn das von ihnen ausgehende Licht in unser Auge trifft. Lassen
Gegenstände kein Licht hindurch, so verhindern sie die weitere Ausbreitung des
Lichtes. Solche Gegenstände heißen Blenden. Stellt man mehrere sehr enge Blenden
hintereinander auf, gelangt Licht nur dann durch alle Blenden, wenn alle Öffnungen
längs einer Geraden angeordnet sind. Beleuchten wir einen undurchsichtigen
Gegenstand, so entsteht hinter ihm ein Bereich, in den kein Licht gelangt.
Aufgabe 3.
Wissen Sie, wie das Spiegelbild entsteht? Lesen Sie aufmerksam darüber.
Finden Sie und übersetzen Sie den Satz, der die Bedingung der Entstehung des
Spiegelbildes benennt.
Wenn die Lichtbündel vom
Punkt
P
ausgehen,
Spiegel
des
Gegenstandes
werden
nach
Reflexionsgesetz
sie
vom
dem
umgelenkt.
Sehen wir den Punkt P' als
Endpunkt des scheinbar hinter
165
dem
Spiegel
zusammenlaufenden
(gestrichelt
gezeichneten)
reflektierten
Lichtbündels, so heiβt P' Spiegelbild von P. Treffen sich die Verlängerungen aller
reflektierten Lichtbündel immer im selben Punkt P', so befindet sich das Spiegelbild
für alle Betrachter an derselben Stelle. Wenn wir ein Lichtbündel mit parallelen
Strahlen auf einen ebenen Spiegel fallen lassen, ist das reflektierte Lichtbündel
parallel. Verwenden wir jedoch einen gekrümmten Spiegel, so sind die Strahlen nach
der Reflexion nicht mehr parallel.
Aufgabe 4.
Das Funktionsprinzip eines Hohlspiegels wird in den Teleskopen benutzt, mit
denen man das Licht ferner Sterne sehen kann. Lesen Sie den Text schnell und finden
Sie die Information, die erklärt, in welchem Fall der Brennpunkt des Hohlspiegels
entsteht.
Der Strahlengang beim Hohlspiegel
Wir
zeichnen
Spiegels,
dessen
das
Schnittbild
Fläche
wie
eines
eine
Kugeloberfläche geformt ist. Ist die Schnittlinie
eine Kreislinie mit dem Mittelpunkt M, so heißt
die Symmetrieachse des Spiegels durch den
Mittelpunkt M optische Achse (Abb. 1).
Betrachten wir einen Strahl, der parallel zur
optischen Achse einfällt und den Spiegel im
Punkt A1 trifft, so denken wir uns den
gekrümmten Spiegel durch einen kleinen ebenen Spiegel an dieser Stelle ersetzt.
Berührt er den Kreisbogen in A1 und steht senkrecht auf dem Radius MA1 des
Kreises, so wird der einfallende Strahl nach dem Reflexionsgesetzt so reflektiert, dass
der Einfallswinkel α gleich dem Reflexionswinkel α' ist. Wenn sich auch die bei A2,
A3 und A4 reflektierten Strahlen finden lassen, so stellt man fest, dass sie ziemlich
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genau durch den Punkt F auf der optischen Achse laufen. Dieser Punkt halbiert den
Radius. Er heißt Brennpunkt F des Hohlspiegels.
Die Hausaufgaben:
Aufgabe 1.
Machen Sie sich mit dem Experiment bekannt, das das Reflexionsgesetz erklärt.
Finden Sie und lesen Sie die Bedingungen vor, unter denen a) der Einfallswinkel und
der Reflexionswinkel gleich sind; b) der einfallende Strahl, die Senkrechte und der
reflektierte Strahl in einer Ebene liegen; c) der Lichtweg während der Reflexion
unumkehrbar ist.
Das Reflexionsgesetz
Wenn wir die gerichtete Reflexion am
ebenen Spiegel genauer untersuchen wollen,
so müssen wir dabei von jedem Lichtbündel
nur einen Lichtstrahl betrachten (Abb. 1).
Steht der Spiegel senkrecht auf der
Scheibe
und
streift
das
einfallende
Lichtbündel die Scheibe, so streift auch das
reflektierte Lichtbündel die Scheibe. Das
Licht geht nicht quer zur Seite weg.
Liegen der einfallende Strahl, die
Senkrechte auf der Spiegelfläche im Auftreffpunkt, das Lot, und der reflektierte
Strahl in einer Ebene, so steht diese Ebene senkrecht zum Spiegel.
Den Winkel zwischen einfallendem Strahl und Lot nennt man Einfallswinkel
α. Den Winkel zwischen Lot und reflektiertem Strahl nennt man Reflexionswinkel
α'. Lässt man das Licht aus der Richtung des reflektierten Strahls einfallen, so wird
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der bisherige Reflexionswinkel zum Einfallswinkel und der bisherige Einfallswinkel
zum Reflexionswinkel. Wenn der Lichtweg gleich bleibt, ist die Durchlaufrichtung
umgekehrt.
Diese drei Beobachtungen der Reflexion des Lichtes am ebenen Spiegel fast
man als Reflexionsgesetz zusammen.
Aufgabe 2.
Sie wissen schon, dass der Brechungswinkel eines Lichtstrahls von
verschiedenen Bedingungen abhängt. Lesen Sie die Beschreibung des Versuchs und
heben Sie diese Bedingungen hervor, indem Sie den Text in Absätze gliedern. Finden
Sie und schreiben Sie die Bedingung aus, unter der sich der Lichtweg beim
Durchlaufen des zweiten Stoffes nicht ändert.
Trifft ein Lichtstrahl schräg auf die Grenzfläche zwischen zwei Stoffen, so
ändert sich meist seine Richtung, er wird gebrochen. Bei
einer Brechung zum Lot hin liegt ein Übergang vom
optisch dünneren zum optisch dichteren Stoff, bei einer
Breching vom Lot weg ein Übergang vom optisch dichteren
zum optisch dünneren Stoff vor.Wenn der Einfallswinkel
zunimmt, wächst auch der Brechungswinkel. Trifft ein
Lichtstrahl senkrecht auf eine Grenzfläche, so ändert er seine Richtung im zweiten
Stoff nicht. Der Lichtweg für einfallenden und gebrochenen Strahl ist auch in
umgekehrter Richtung derselbe.Trifft ein Lichtstrahl schräg auf eine dicke
Glasscheibe mit parallelen Grenzflächen, so wird es beim Eintritt und beim Austritt
gebrochen. Beträgt z.B. der Einfallswinkel an einer solchen Platte α=50˚, so ist der
Brechungswinkel in Glas laut Diagramm β=30˚. Wenn die untere Glasfläche parallel
zur oberen ist, beträgt der Einfallswinkel dort α=30˚ Der Brechungswinkel in die Luft
ist – wegen der Umkehrbarkeit des Lichtweges – β=50˚.
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Übungsarbeit 4.
Aufgabe 1.
Das Verhalten des elektrischen Stroms in Leitern und Nichtleitern hat eine
Reihe von Besonderheiten, die durch bestimmte Umstände bedingt sind. Einige von
ihnen sind in den Sätzen mit dem gleichen Inhalt dargestellt. Lesen Sie sie, stellen Sie
Ähnlichkeiten und Unterschiede im Aufbau der Sätze fest, bestimmen Sie und
formulieren Sie ihre unterscheidenden Merkmale.
1. Sind die Drahtenden einer Glimmlampe auch in ihrem Innern nicht
verbunden und befindet sich dazwischen Gas, so leuchtet sie doch. – Obwohl
die Drahtenden einer Glimmlampe auch in ihrem Innern nicht verbunden sind
und sich dazwischen Gas befindet, leuchtet sie doch.
2. Wird die Glimmlampe auch an eine Steckdose angeschlossen und wird sie
dabei bewegt, so leuchtet das Gas doch abwechselnd an den Enden. –
Obschon die Glimmlampe an eine Steckdose angeschlossen wird und sie
dabei bewegt wird, leuchtet das Gas abwechseln an den Enden.
3. Bringt man eine Glimmlampe mit einer starken Quelle zum Leuchten, so
leuchtet doch nur ein Drahtende in der Glimmlampe. – Obgleich man eine
Glimmlampe mit einer starken Quelle zum Leuchten bringt, leuchtet nur ein
Drahtende in der Glimmlampe.
Aufgabe 2.
Sehen Sie noch einmal die Sätze aus der Aufgabe 1 durch. Indem Sie von der
Rahmenkonstruktion des deutschen Satzes ausgehen, versuchen Sie eine Anweisung
zur Bestimmung eines Satzgefüges mit einem Konzessivteilsatz, der konjunktional und
konjunktionslos eingeleitet wird, zu formulieren. Vergleichen Sie Ihre Variante mit
dem folgenden Vorschlag.
169
Правило-инструкция 2
Сложноподчиненное предложение с уступительной частью выражает
обстоятельство, которое в определенной мере ограничивает действие в главном
предложении или указывает на действие, вопреки которому совершается
действие в главном предложении. По соединению различают:
1) союзные придаточные предложения: могут стоять до или после
главного предложения, имеют следующие структурные признаки:
где S – Subjekt des Satzes,
Ngn – Nebenglieder des Satzes,
P1 – Personalform des Verbs X–t
X–en (X – ein Verbstamm).
P2 – Partizip II des Vollverbs (ge)–X–t
(ge)–X–en,
– Infinitiv des Vollverbs X–en,
– Infinitiv des Vollverbs mit “zu” zu + X–en,
– ein trennbares Präfix des Vollverbs.
– ein Prädikativ
2) бессоюзные придаточные предложения имеют следующие структурные
признаки:
3) формальными признаками сложных предложений с условной частью
является рамочное построение предложений:
а) союзного
б) бессоюзного:
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Aufgabe 3.
Es gibt verschiedene Umstände, von denen das Verhalten des elektrischen
Stroms abhängt. Machen Sie sich mit diesen bekannt und lesen Sie diejenigen vor, die
durch Satzgefüge mit einem Konzessivteilsatz ausgedrückt sind, die a) konjunktional;
b) konjunktionslos verknüpft sind.
1. Ist ein elektrischer Strom auch vorhanden, ruft er doch Wirkungen hervor, die
wir nicht beobachten können. 2. Obwohl wir die Quelle verändern, leuchtet die
Glühlampe nicht heller. 3. Ist ein Anschluss der Batterie auch mit einem Anschluss
der Lampenfassung verbunden, so leuchtet die Glühlampe doch nicht. 4. Ist ein
Anschluss des Gerätes mit einem Anschluss der Quelle auch verbunden, so
funktioniert das Gerät doch nicht. 5. Obschon ein Leiter in ein elektrisches Feld
gebracht wird, ist sein Inneres feldfrei.
Aufgabe 4.
Zwischen der thermischen und kinetischen Energie der Elektronen besteht eine
gegenseitige Abhängigkeit, die unter verschiedenen Umständen zum Vorschein
kommt. Machen Sie sich mit einigen davon bekannt. Indem Sie von den formalen
Merkmalen der Satzgefüge mit einem Konzessivteilsatz ausgehen, nennen Sie nur die
konjunktionslos verknüpften Satzgefüge.
1. Legt man auch eine Spannung an, so fließt doch kein messbarer Strom.
2. Obwohl die Austrittsenergie beim glühelektrischen Effekt als elektrische Energie
zugeführt wird und die innere Energie des Heizdrahtes, insbesondere die thermische
Energie der Elektronen, erhöht, stellt sich ein dynamisches Gleichgewicht ein.
3. Haben die auf das Blech treffenden Elektronen auch eine erhebliche kinetische
Energie, so wird sie doch beim Aufprallen in thermische Energie umgewandelt.
171
4. Obschon der Elektronenstrahl in Richtung auf die positive Platte abgelenkt wird,
wird die Ablenkung mit wachsender Ablenkspannung nicht größer.
Die Hausaufgaben:
Aufgabe 1.
Lesen Sie folgende Satzpaare, die die Umstände darstellen, unter denen sich die
Richtung der Bewegung von Elektronen ändert. Stellen Sie Ähnlichkeiten und
Unterschiede im Aufbau der Sätze fest, bestimmen Sie ihre unterscheidenden
Merkmale.
1. Bewirkt das elektrische Feld zusammen mit der Gitterwechselwirkung auch
eine Beschleunigung von Elektronen in Feldrichtung an der Oberkante des
Valenzbandes, so sind diese Zusammenhänge doch relativ schwierig zu
beschreiben.
–
Obwohl
das
elektrische
Feld
zusammen
mit
der
Gitterwechselwirkung eine Beschleunigung von Elektronen in Feldrichtung
an der Oberkante des Valenzbandes bewirkt, sind diese Zusammenhänge
relativ schwierig zu beschreiben.
2. Bewegt sich das Elektron auch in Wechselwirkung mit dem Gitter in
Feldrichtung, so kann der Faktor q/m durch einen negativen Wert der Masse,
effektive Masse, bei negativer Ladung des Elektrons die Bewegung
beschreiben. – Obschon sich das Elektron auch in Wechselwirkung mit dem
Gitter in Feldrichtung bewegt, kann der Faktor q/m durch einen negativen
Wert der Masse, effektive Masse, bei negativer Ladung des Elektrons die
Bewegung beschreiben.
3. Lässt sich auch die Bewegung der Elektronen analysieren, so kann man doch
gleichwertig die Bewegung von so genannten Löchern betrachten. – Obgleich
172
sich die Bewegung der Elektronen analysieren lässt, so kann man
gleichwertig die Bewegung von so genannten Löchern betrachten.
Aufgabe 2.
Lesen Sie die Sätze, die die Umstände darstellen, unter denen die
Kontaktspannung entsteht. Schreiben Sie die Satzgefüge mit konjunktionslos
eingeleiteten Konzessivteilsätzen aus.
1. Obwohl sich Elektronen nahe der Grenzfläche aus dem Metall mit der
höheren Fermi-Energie in das Metall mit der geringeren Fermi-Energie bewegen,
verringert sich die Gesamtenergie des Systems beim Kontakt nicht. 2. Ist das Metall
mit der ursprünglich kleineren Fermi-Energie negativ geladen und das andere auch
positiv, so hat sich der Gleichgewichtszustand doch nicht eingestellt. 3. Obwohl
weitere Kontaktspannungen bei der Messung zwischen dem Messobjekt und den
metallischen Zuleitungen zum Messgerät auftreten, ergibt die Summe der
Kontaktspannungen in einem Leiterkreis aus energetischen Gründen null. 4. Wird
auch Kontaktstelle Konstantan-Eisen erwärmt, bleibt die Kontaktspannung der
Kupfer-Konstantan- und der Kupfer-Eisen-Kontakte doch konstant.
Übungsarbeit 5.
Aufgabe 1.
Sehen Sie die Sätze durch und sagen Sie, trotz welcher Umstände folgende
Wirkungen eintreten. Stellen Sie den Kontext der Sätze wieder her, indem Sie das
Verb in der richtigen Form einsetzen. Bei Schwierigkeiten benutzen Sie die
Merkblätter.
173
1. Hat man auch einen Eisenkern eingefügt, so … das Magnetfeld einer Spule
doch nicht erheblich … (wird, verstärken).
2. Obwohl die Elementarmagnete im Eisenkern wieder in Unordnung geraten
sind, … das Magnetfeld der Spule nicht … (sein, ausschalten).
3. Ist die Stromstärke auch abgenommen, … der Draht mit einer Gasflamme
doch nicht … (werden, erhitzen).
4. Obschon sich ungleichnamige Pole auch gegenübergestanden haben, … die
Drehung nicht … (haben, aufhören).
5. Steht der Leiter auch senkrecht zu den Feldlinien, … die auf das Leiterstück
wirkende Kraft doch nicht groß (sein).
Aufgabe 2.
Wie Sie schon wissen, ist die Bewegung des elektrischen Stroms bei Elektrolyse
mit der Stoffübertragung verbunden.
1. Präzisieren Sie, trotz welcher Handlung keine Veränderungen in der Lösung
stattgefunden haben, erweitern Sie dafür den Satz durch zusätzliche
Informationen.
Bei der Elektrolyse beobachtet man, dass sich an Anode und Kathode, den
Elektroden, ein Niederschlag bilden kann. Befindet sich auch farbiges Salz in der
Lösung, so bemerkt man doch in der Lösung keine Veränderungen.
Befindet sich … , so bemerkt … .
2. Indem Sie den Satz ergänzen, stellen Sie die Handlung fest, trotz welcher die
Lösung die Farbe nicht geändert hat.
Der farbige Teil der Lösung wandert zur Anode. Bringt man auch ein Körnchen
Kaliumpermanganat in die Lösung, so färbt sie sich doch in der Umgebung des
Körnchens nicht.
Bringt … , färbt sie sich … nicht.
174
3. Stellen Sie die Handlung wieder her, trotz welcher die Glimmlampe nicht
funktioniert.
Beim glühelektrischen Effekt treten negativ geladene Teilchen, die Elektronen,
aus dem Glühdraht aus. Wird der Glühdraht auch mit dem Pluspol verbunden, so
leuchtet die Glimmlampe jedoch nicht.
Wird … verbunden, leuchtet … nicht.
Die Hausaufgaben:
Aufgabe 1.
Indem Sie das Verb in der richtigen Form einsetzen, schreiben Sie den Umstand
auf, bei dem folgende Wirkungen eintreten.
1. … die Oszilloskopeinstellungen auch …, so erscheinen die Spannungskurven
doch unregelmäßig oder zerhackt (sein, ändern).
2. Obwohl die Schaltfläche „Offset“ beim Funktionsgenerator … …, lässt sich
der Gleichspannungsteil für die Signalspannung in positiver Richtung nicht
anheben (verändern, werden).
3. … man auch die Wechselspannung mit einer Amplitude von 10V und eine
Gleichspannung von 10V …, so ist die Wechselspannung einer
Gleichspannung doch nicht überlagert (haben, anheben).
4. Obwohl der Stromkreiswiderstand auch … …, verringert sich die
Stromstärke in einem geschlossenen Stromkreis nicht (vergrößern, werden).
175
5. … der Amperemeter-Shunt-Widerstand (Innenwiderstand) auch …, so ist die
Messgenauigkeit bei
Messungen in Schaltungen mit
sehr kleinen
Widerstandswerten doch nicht zu erhöhen (sein, verringern).
Übungsarbeit 6.
Aufgabe 1.
Unten ist die Beschreibung des Versuchs zur Erforschung der Umstände
angeführt, unter denen die Spannung im Stromkreis gleich bleibt oder sich ändert.
Machen Sie sich damit bekannt und lesen Sie die Sätze vor, in denen diese Umstände
in konjunktionslos verknüpften Satzgefügen dargestellt sind.
Die Kontaktstelle eines Konstantan– und eines Eisendrahtes wird erwärmt und
neben der Temperatur die Spannung an den zwei Kupferzuleitungen gemessen.
Bei Kupfer liegen die Zustände im Leitungsband dichter als bei Konstantan,
sodass mehr Elektronen die höher energetischen Zustände besetzen. Führt die größere
Ladungsträgerdichte in Kupfer auch zu einer Bewegung der Ladungsträger aus dem
Kupfer in das Konstantan, so wird die Kontaktspannung doch nicht verändert.
Obwohl diese Spannungsänderung auf einen Kontakt begrenzt ist, lässt sie sich als
Spannung im Stromkreis messen.
Der Bauteil, welcher aus einer Seienschaltung von Halbleiterkontakten besteht,
wird mit einer Seite in Eiswasser gelegt. Die andere Seite wird durch Wärmezufuhr
erwärmt. Mit der Messung der Temperatur erfolgt die Spannungsmessung an den
Anschlüssen.
Bewirkt
eine
Temperaturdifferenz
auch
eine
Änderung
der
Kontaktspannung, die Thermospannung, so stellt sich doch eine im Vergleich zur
Kontaktspannung
deutlich
höhere
Spannung
ein.
Obwohl
sich
eine
Temperaturdifferenz einstellt, geben die Elektronen einen Teil ihrer Energie an das
176
Gitter ab und erhöhen damit die Temperatur. Die Temperaturabhängigkeit der
Kontaktspannung lässt sich als thermoelektrischer Effekt zur Temperaturmessung
oder als Generator nutzen.
Aufgabe 2.
Die Übertragung der Energie von den Elektronen an Neonatome wird von der
energetischen Anregung begleitet. Lesen Sie den Mikrotext und finden Sie die
Erklärung für folgende Prozesse, trotz welchen Umstandes a) die kinetische Energie
der Elektronen am Gitter gleich bleibt; b) sich kein Leuchten nahe dem Gitter zeigt;
c) die Elektronen abgebremst werden.
Die Elektronen übertragen die Energie an Neonatome, die dadurch in einen
Zustand höherer Energie gelangen. Man bezeichnet diesen Vorgang als energetische
Anregung. Erhöht sich die Spannung U und damit wegen E=U/d auch die Feldstärke
E, so verfügen die beschleunigten Elektronen am Gitter doch keine kinetische
Energie. Die Energie zur Anregung der Neon – Atome muss bereits vor Ende der
Beschleunigungsstrecke d erreichen. Deshalb verlagert sich der Ort des Leuchtens.
Obwohl die Elektronen danach wieder von neuem im elektrischen Feld beschleunigt
werden und sich dieser Vorgang bei höherer Spannung wiederholt, zeigt sich ein
Leuchten nahe dem Gitter nicht. Mit höherer Spannung verlagert sich der leuchtende
Bereich in Richtung Katode.
Das Neon wird durch Quecksilber ersetzt, dessen Eigenschaften eine geänderte
Versuchsdurchführung erfordern. Im Rohr befindet sich jetzt ein Tropfen
Quecksilber. Obwohl Quecksilberatome bei Anregung durch Elektronen keine
sichtbare Leuchterscheinung zeigen, soll die kinetische Energie der Elektronen, die
sich durch die Gitterelektrode hindurchbewegen, bestimmt werden. Die Messung der
kinetischen Energie von Elektronen erfolgt ähnlich wie biem lichtelektrischen Effekt
durch eine Gegenspannung. Steigt auch die den Elektronen zugeführte Energie bei
177
höheren Werten der Beschleunigungsspannung, so reicht die kinetische Energie
vieler Elektronen nicht aus. Diese Elektronen werden abgebremst.
Aufgabe 3.
Wissen Sie, wie sich freie Elektronen in Leitern und Nichtleitern verhalten?
Lesen Sie den Text aufmerksam und finden Sie die Information, die erklärt, in
welchem Fall die Entstehung des Leitungsbandes möglich ist.
Die Elektronen eines einzelnen Atoms
befinden sich im elektrischen Feld des Kerns.
Das System aus Elektronen und Atomkern
kann nur diskrete Zustände mit gequantelten
Werten der Energie annehmen. Liegen die
Energiestufen
der
Elektronenzustände
in
einem Leiter auch in der Größenordnung von
10-10 m, so spricht man doch von einem Band, dem Leitungsband. In einem
Nichtleiter ist das Band der besetzten Zustände durch ein verbotenes Band ohne
Energiestufen vom Leitungsband getrennt (Abb.1).
Rücken zwei Atome auch eng zusammen, so können bestimmte Elektronen doch
nicht mehr einem einzelnen Atom zugeordnet werden. Besetzen die innerhalb des
Festkörpers nahezu frei beweglichen Elektronen, kurz freie Elektronen genannt, auch
Energieniveaus, hängt ihre Lage doch vom gesamten Festkörper ab. Die Anordnung
der Energieniveaus in verschiedenen Festkörpern lässt sich durch das bekannte
elektrische Verhalten von elektrischen Leitern und Nichtleitern erschließen.
Obschon Metallen eine gute elektrische Leitfähigkeit haben, kann nur eine große
elektrische Feldstärke einen messbaren Strom hervorrufen. Nehmen die freien
Elektronen auch im Metall offenbar geringe Energiebeträge aus dem elektrischen
Feld auf, so geben sie diese Energie doch durch Stöße mit den Gitterionen wieder ab.
178
Die Elektronen befinden sich in einem Bereich von Zuständen, der Leitungsband
genannt wird.
Aufgabe 4.
Das Funktionsprinzip eines Helium-Neon-Lasers besteht darin, dass elektrisch
beschleunigte Elektronen die Helium-Atome anregen. Bei der Durchführung dieses
Vorgangs müssen einige Umstände berücksichtigt werden. Lesen Sie den Text schnell
und bestimmen Sie diese, indem Sie den Text in Absätze gliedern. Finden Sie und
lesen Sie den Satz vor, der die Möglichkeit der Entstehung einer Energiedifferenz
zwischen Helium- und Neon-Atomen ausdrückt.
In einem Glasrohr befindet sich ein Helium–Neon–Gasgemisch. Sind die Neon–
Atome auch für den Lasereffekt verantwortlich, werden die Helium–Atome zur
Anregung der Neon–Atome verwendet. Beschleunigte Elektronen regen in einer
Gasentladung die in hoher Konzentration vorhandenen He–Atome an. Helium
befindet sich in einem metastabilen Zustand. Obwohl der optische Übergang in den
Grundzustand nicht möglich ist, wirkt das angeregte Helium wie ein Energiespeicher.
Besitzt der Helium–Zustand auch die gleiche Energie wie der Neon–Zustand, so
geben die angeregten He–Atome ihre Energie durch Stöße an die Neon–Atome ab.
Eine geringe Energiedifferenz wird durch die kinetische Energie der Teilchen
ausgeglichen.Die Energieübertragung vom Helium auf das Neon führt dazu, dass sich
mehr angeregte Ne–Atome im energiereicheren Zustand befinden. Man spricht von
einer Besetzungsinversion.Das angeregte Neon–Gas sendet beim Übergang die rote
Laserlinie aus. Obwohl eine Inversion der Besetzung dieser beiden Zustände im
Neon–Gas vorliegt, ist die Wahrscheinlichkeit einer Emmission von Photonen in ein
elektrisches Feld größer als die der Absorption aus dem Feld. Im ersten Fall spricht
man von stimulierter Emission.
179
Die Hausaufgaben:
Aufgabe 1.
Zur Erklärung des Phänomens der Elektronenleitung wurde die Bewegung der
Elektronen an der Oberkante des Valenzbandes erforscht. Lesen Sie die
Beschreibung des Versuchs. Finden Sie im Text die Information, die erklärt, trotz
welchen Umstandes a) die stehende Welle entstehen kann; b) die Teilwelle W F
beweglich bleibt.
Die stehende Welle für das Elektron
im
höchsten
besetzten
Zustand
im
Valenzband kann wie üblich in zwei
einander gegenläufige Wellen WF in
Feldrichtung
und
WG
Feldrichtung
zerlegt
entgegen
werden,
der
deren
Überlagerung die stehende Welle ergibt.
Kann ein elektrisches Feld auch
Energie an die Elektronenwelle abgeben,
so verringert sich doch die Wellenlänge.
Das Elektron wechselt ein Energieniveau.
Bewegt sich eine Elektronenwelle auch
entgegen der Richtung des elektrischen
Feldes
an
Valenzbandes,
der
so
Oberkante
des
verkürzt
die
beschleunigte De-Broglie-Welle doch ihre
Wellenlänge. Die periodisch angeordneten Ionen reflektieren die Elektronenwelle
und erzeugen so eine Teilwelle WG in Feldrichtung. Obwohl die nach rechts laufende
Welle durch zunehmende Reflexion von Teilwellen ihre Amplitude verringert,
vergrößert die nach links laufende reflektierte Welle ihre Amplitude. Die ständige
180
Reflexion führt schließlich dazu, dass sich aus der entgegen der Feldrichtung
laufenden
Welle
WG
und
ihrer
reflektierten Anteile WG* in kürzester Zeit
eine stehende Welle ergibt.
Neben der betrachteten Teilwelle
entgegen der Feldrichtung ist noch die
Teilwelle
WF
in
Feldrichtung
zu
berücksichtigen. Kann die Bewegung
einer Elektronenwelle in Feldrichtung
auch zu einer Energieabgabe an das Feld führen, so wird die Elektronenwelle doch
nicht abbremsen. Dies kann allerdings nur unter der Vorausstzung stattfinden, dass
freie Zustände mit niedriger Energie verfügbar sind.
Aufgabe 2.
Machen Sie sich mit den Grundsätzen der analogen Signalverarbeitung bekannt.
Finden Sie und schreiben Sie aus dem Text die Information aus, die den Zweck der
Verwendung von Operationsverstärkern klar macht.
Obwohl die Zahlen in der analogen Signalverarbeitung auch aus einem Intervall
durch Spannungen dargestellt werden, so kann sich ein Spannungswert, mit dem
häufig der Wert einer physikalischen Messgröße angegeben wird, innerhalb des
Intervalls doch kontinuierlich ändern. Ist der Spannungswert auch klein im Vergleich
zu Störungen oder wird eine größere Steuerleistung benötigt, kann eine Verstärkung
und damit Skalierung des Intervalls doch vorgenommen werden. Dazu verwendet
man Operationsverstärker, die sich nicht grundlegend von anderen Verstärkern
unterscheiden. Bei der Messung physikalischer Größen lassen sich Sensorsignale
verstärken, um sie mit optimierter Genauigkeit zu digitalisieren.
Als Operationsverstärker bezeichnet man eine Verstärkerschaltung, die die
Potentialdifferenz am Eingang der Schaltung mit einer hohen Spannungsverstärkung
181
am Ausgang liefert. Der Eingangswiderstand ist sehr groß, der Ausgangwiderstand
klein.
Verarbeitet
ein
Ausgangsspannungen,
Operationsverstärker
benötigt
er doch
auch
negative
Eingangs-
eine positive und
eine
und
negative
Versorgungsspannung. Universell einsetzbare Operationsverstärker benötigen eine
höhere Verstärkung, die man durch die Hintereinanderschaltung von Verstärkerstufen
erzielt.
Übungsarbeit 7.
Aufgabe 1.
Sie wissen schon, dass die Bedingung und die Einräumung durch deutsche
konjunktonslose Satzgefüge formal gleich ausgedrückt werden. Versuchen Sie in den
nächsten zwei Texten die genannten Bedeutungen voneinander zu unterscheiden.
Erklären Sie Ihre Entscheidung. Bei Schwierigkeiten benutzen Sie das Merkblatt 4.
Kräfte zwischen Ladungen
Körper,
die
elektrisch
geladen
sind,
üben
Kräfte
aufeinander aus. Lädt man leicht bewegliche Körper, wie etwa
an Fäden hängende Kugeln, elektrisch, so ist die Richtung
dieser Kräfte von der Art der Ladung abhängig. Körper mit
gleichartiger elektrischer Ladung stoßen sich gegenseitig ab.
Verschiedenartig geladene Körper ziehen sich an.
Trennen von Ladungen
In allen Körpern ist elektrische Ladung
vorhanden. Bei nicht geladenen Körpern ist
die Menge an positiver und negativer Ladung
gleich. Sie neutralisieren sich daher. Kann
der eine Körper vom anderen auch einen Teil
182
der Ladung abstreifen, so ergibt sich ein Übergewicht einer Ladungsart auf beiden
Körpern doch nicht. Im positiv geladenen Körper besteht ein Mangel an negativer
Ladung.
Памятка №4
Признаками
― бессоюзного условного предложения являются корреляты so реже
dann, которые могут стоят после запятой в главном предложении;
― бессоюзного уступительного предложения является союз doch
(jedoch, dennoch), который стоит в главном предложении и союз auch,
который стоит в придаточном предложении.
Aufgabe 2.
Geladene Körper wirken immer aufeinander ein. Lesen Sie aufmerksam den
Text über den Wirkungsbereich des elektrischen Felds. Finden Sie und lesen Sie die
Sätze vor, die die Bedingungen ausdrücken, unter denen der Zeiger des Elektroskops
ausschlägt.
Die Umgebung geladener Körper
Geladene Körper erzeugen in ihrer Umgebung
elektrische Felder, in denen andere geladene Körper Kräfte
erfahren. Bringen wir eine geladene Kugel in die Nähe eines
Elektroskopes, so schlägt der Zeiger aus. Entfernen wir die
Kugel, so geht der Zeigerausschlag wieder zurück. Ist die
Kugel auch positiv geladen, so wird von ihrem Feld
negative
Ladung
im
Elektroskop
zur
Kugel
doch
hingezogen. Wir erklären uns das so: Durch das elektrische
Feld der Kugel werden Ladungen im Elektroskop getrennt. Die Ladungstrennung auf
einem Leiter im elektrischen Feld heißt elektrische Influenz.
183
Aufgabe 3.
Es gibt verschiedene Methoden zur Überprüfung des elektrischen Stroms im
Kreis. Lesen Sie den Text. Finden Sie und lesen Sie den Satz vor, der die Handlung
nennt, trotz deren die Glimmlampe doch nicht funktioniert.
Elektrischer Strom ist bewegte Ladung
Eine Glimmlampe wird mit einem Pol einer
starken elektrischen Quelle verbunden. Berührt
man das freie Ende der Glimmlampe mit einer
am Isoliergriff gehaltenen Metallkugel, so
leuchtet die Glimmlampe kurz auf. Sie zeigt
einen elektrischen Strom an. Berührt man die
Glimmlampe auch erneut mit der Kugel, so leuchtet sie doch nicht.
Beim Kontakt mit dem Pol der Quelle wird die Kugel elektrisch geladen, bis sie
keine weitere Ladung mehr aufnehmen kann. So lange leuchtet die Glimmlampe. Die
Kugel kann die Ladung an einen anderen Körper abgeben. Den Übergang der Ladung
von der Quelle zur Kugel bzw. von dort zur Hand zeigen die Glimmlampen an.
Die Hausaufgaben:
Aufgabe 1.
Sie wissen schon, dass es verschiedene Bauarten von Kondensatoren gibt. Lesen
Sie den Mikrotext und schreiben Sie den Satz aus, der die Bedingung klar macht,
unter der ein Plattenkondensator als Ladungsspeicher funktionieren kann.
184
Der Kondensator als Ladungsspeicher
Heute benutzt man zum Experimentieren oft einen Plattenkondensator. Er
besteht aus zwei Metallplatten, die gegeneinander isoliert sind und sich in geringem
Abstand gegenüberstehen. Schließt man die beiden Platten an eine elektrische Quelle
an, so werden beide Platten gleich stark aber verschiedenartig geladen, so lässt sich
auf einem Kondensator Ladung speichern.
Eine Sonderform ist der metallisierte Filmkondensator. Werden dünne
Metallschichten auch direkt auf den Dielektrikumsfilm aufgedampft, so bleibt die
Isolierung bei einem Durchschlag erhalten.
Aufgabe 2.
Lesen Sie den Text, finden Sie und schreiben den Satz aus, der die Handlung
nennt, trotz deren das Elektroskop kein elektrisches Feld anzeigt.
Das elektrische Feld
Wir nähern einem ungeladenen Elektroskop eine geladene Kugel, ohne es zu
berühren. Der Zeiger schlägt aus. Stellen wir auch das Elektroskop unter einen
Drahtkäfig und nähern ihm wieder die geladene Kugel, so ändert der Zeiger doch
seine Stellung nicht.
Bringen wir eine geladene Kugel in die Nähe eines Elektroskopes, so schlägt der
Zeiger aus. In Leitern lässt sich Ladung durch ein elektrisches Feld leicht
verschieben, so dass sich positive bzw. negative Ladung an entfernten Stellen des
Leiters getrennt ansammeln können. Bei Nichtleitern ist durch Influenz keine
185
Ladungstrennung möglich, denn ihre Ladung ist nicht beweglich. Ein elektrisches
Feld bewirkt nur eine Ladungsverschiebung innerhalb kleiner Bereiche des
Nichtleiters.
Übungsarbeit 8.
Aufgabe 1.
Sie sind mit den konstruktiven Besonderheiten der Diode bekannt. Lesen Sie den
Text und stellen Sie die Bedingung fest, unter der das Elektroskop entladen wird.
Der glühelektrische Effekt
In einem luftleeren Glaskolben – Röhre
genannt – befindet sich eine feste Metallplatte
und ihr gegenüber ein dünner Draht, den man
durch elektrischen Strom zum Glühen bringen
kann. Eine solche Röhre heißt Diode. Glüht
der Draht, beobachtet man, dass ein mit der
Metallplatte verbundenes, positiv geladenes
Elektroskop entladen wird. Wird ein positiv
geladenes Elektroskop auch entladen, so wird ein negativ geladenes Elektroskop doch
nicht entladen. Der Draht muss also Teilchen mit negativer Ladung abgeben. Diese
Teilchen heißen Elektronen. Treten die Elektronen durch Glühen aus dem Metall
aus, so spricht man vom glühelektrischen Effekt.
Aufgabe 2.
Beim Versuch zur Erforschung des glühelektrischen Effekts wurde der
Zusammenhang zwischen der Diode (dem Glühdraht) und der Glimmlampe
186
festgestellt. Lesen Sie die Beschreibung dieses Versuchs und nennen Sie die
Handlung, trotz deren die Glimmlampe nicht funktioniert.
Beim
glühelektrischen
Effekt
treten negativ geladene Teilchen, die
Elektronen, aus dem Glühdraht aus.
Schließt man eine Diode so in einen
Stromkreis, dass ihr Glühdraht mit
dem Minuspol, die Metallplatte mit dem Pluspol der Quelle verbunden ist, so zeigt
eine Glimmlampe einen Strom an. Wird der Glühdraht auch mit dem Pluspol
verbunden, leuchtet die Glimmlampe jedoch nicht. Diese Versuchsergebnisse lassen
sich deuten, wenn wir annehmen, dass nur die Elektronen die bewegten Ladungen im
geschlossenen Stromkreis sind. Für Metalle trifft diese Annahme auch zu.
Im Innern des Drahtes befinden sich stets gleich viele positive und negative
Ladungen. Der Draht ist daher insgesamt neutral.Sind die positiven Ladungen in den
Metallen fest an ihrem Platz gebunden, so lassen sie sich durch die Leitungen nicht
bewegen. Zwischen diesen positiven Ladungen bewegen sich die negativ geladenen
Elektronen.
Aufgabe 3.
Beim Experiment zur Erforschung der elektrischen Ladung wurde die
Bedingung festgestellt, unter der der Zeiger des Elektroskops unter Einwirkung von
zwei gleich großen Kugeln nicht ausschlägt. Lesen Sie den Text, finden Sie und lesen
den Satz vor, der diese Bedingung ausdrückt.
Die elektrische Ladung
Wir berühren mit einer Experimentierkugel den Pluspol einer starken Quelle und
danach die Platte eines Blättchen-Elektroskopes. Die Blättchen stoßen sich ab.
Berühren wir das Elektroskop mit der Hand, so geht der Ausschlag zurück. Wir
187
wiederholen den Versuch mit dem Minuspol der
Quelle und beobachten denselben Ausschlag. Laden
wir zwei gleich groβe Kugeln, die eine am Plus- und
die andere am Minuspol der Quelle, und berühren sie
miteinander, so zeigt das Elektroskop bei keiner der
beiden Kugeln einen Ausschlag.
Aufgabe 4.
Zur Verstärkung der Wirkung des Magnetfeldes in der Spule verwendet man
einen Eisenkern. Lesen Sie den Text und nennen Sie die Bedingung, trotz deren die
Spule keinen Strom anzeigt.
Das Drehspulinstrument
Elektromagnete
und
Dauermagnete üben Kräfte
aufeinander
geschlossenem
aus.
Bei
Stromkreis
richtet sich eine bewegliche
Spule
im
Dauermagneten
Feld
eines
wie
ein
Stabmagnet aus (Abb. 1a).
Die Spule dreht sich dabei so weit, bis zwischen der magnetischen Kraft und der
Rückstellkraft der Spiralfeder Gleichgewicht besteht. Hängt die magnetische Kraft
auch von der Stärke des elektrischen Stromes in der Spule ab, so eignet sich die
Drehspule doch zur Messung der Stromstärke.
Im Messgerät befindet sich zur Verstärkung der magnetischen Wirkung ein
Eisenkern in der Spule (Abb. 1b). Die Pole des Dauermagneten sind der runden Form
der Spule angepasst. Die Spule dreht sich auf einer waagerechten Achse gegen
Spiralfedern, die gleichzeitig die Stromzuführungen der Spule sind.
188
Vertauscht man die Anschlüsse der Spule an der Quelle, so ändert sich die
Richtung des Magnetfeldes in der Spule. Sie dreht sich in die andere Richtung. Das
Messgerät unterscheidet die Polungen der Anschlüsse. Wechseln die Pole der Quelle
auch schnell, kann sich die Spule doch nicht mitdrehen. Sie zeigt keinen Strom an.
Die Hausaufgaben:
Aufgabe 1.
Um den elektrischen Strom entsteht ein Magnetfeld, dabei bilden die
magnetischen Feldlinien Kreise. Angenommen, dass der Leiter senkrecht steht und
genau durch den Mittelpunkt der Kreisflächen geht, schreiben Sie die Bedingung aus,
unter der die Magnetnadel in die entgegengesetzte Richtung zeigt.
Die magnetische Wirkung
Erfährt eine Magnetnadel in der Nähe eines
elektrischen Stromes eine Kraft, so muss die Kraft
von einem Magnetfeld stammen, das mit dem
Strom entsteht und nach dem Ausschalten des
Stromes wieder verschwindet. Jeder elektrische
Strom ist von einem Magnetfeld umgeben.
Bilden die magnetischen Feldlinien eines
Stromes im geraden Leiter auch Kreise, so geht
der Leiter durch den gemeinsamen Mittelpunkt
dieser Kreise und steht doch senkrecht zu den Kreisflächen. Die Feldlinien haben
weder Anfang noch Ende (Abb.).
Die Nordpole der Magnetnadeln zeigen die Richtung der Feldlinien an.
Vertauscht man die Anschlüsse des Leiters an der elektrischen Quelle, so zeigen die
189
Nadeln in die entgegengesetzte Richtung. Die Feldlinienrichtung ist von der Polung
der Anschlüsse an der elektrischen Quelle abhängig.
Aufgabe 2.
Der Dauermagnet lässt sich im Gegensatz zum Elektromagnet mit dem Strom
ein- und ausschalten. Lesen Sie den Text und schreiben Sie den Satz aus, der den
Umstand ausdrückt, trotz dessen die Spule ihre magnetische Wirkung verliert.
Elektromagnete überall
Im Gegensatz zum Dauermagnet
lässt sich ein Elektromagnet mit dem
Strom ein- und ausschalten. Damit kann
man die magnetischen Kräfte entstehen
und verschwinden lassen. Bei der
elektrischen
Drücken
des
Klingel
wird
Klingelknopfes,
durch
des
Schalters, der Stromkreis geschlossen
und ein beweglicher Eisenstreifen vom Elektromagnet angezogen. Ist der
Eisenstreifen auch ein Teil des Stromkreises, wird der Stromkreis dadurch doch
unterbrochen und verliert die Spule ihre magnetische Wirkung. Der Eisenstreifen
federt zurück und schließt so den Stromkreis für die Spule wieder. Der Vorgang
beginnt von neuem.
190
Übungsarbeit 9.
Aufgabe 1.
Sie sind schon mit den konstruktiven Besonderheiten der Spule bekannt, in deren
Innenraum sich zwei runde Stäbe aus magnetisch weichem Eisen befinden. Diese
Besonderheit lässt die Spule als ein elektromagnetisches Instrument verwenden.
Lesen Sie den Text und antworten Sie auf folgende Fragen: Unter welcher Bedingung
lässt sich die Spule als ein Messgerät verwenden? Trotz welchen Umstandes lässt
sich die Stromstärke messen?
Das Weicheiseninstrument
Im Innenraum einer Spule befinden sich
zwei runde Stäbe aus magnetisch weichem
Eisen (Abb.1). Ist der Stromkreis geschlossen,
so werden beide Stäbe zu Magneten. Ihre
magnetischen
Pole
liegen
in
gleicher
Ausrichtung nebeneinander. Daher stoßen sie
sich ab. Die Kraft, mit der sie sich abstoβen, ist
umso gröβer, je stärker der Strom in der Spule
ist. Damit die Magnetisierung der Stäbe beim
Verringern oder Ausschalten des Stromes auch
sofort
wieder
entsprechend
zurückgeht,
müssen sie aus Weicheisen sein. Dieses
Material
ist
nur
in
einem
Magnetfeld
magnetisch. Wird ein Stab an der Spule
befestigt und der zweite Stab mit einem Zeiger
versehen und drehbar gelagert, so entsteht ein
Messgerät für die Stromstärke (Abb.2). Vertauscht man die Anschlüsse der Spule an
der Quelle, so ändert sich auch die Magnetisierungsrichtung beider Stäbe
191
gleichzeitig. Sie stoβen sich wiederum ab. Ändert sich auch die Polung im
Stromkreis, lassen sich Stromstärken mit solchen Geräten doch messen.
Aufgabe 2.
Es gibt verschiedene Methoden der Ladungsmessung, zum Beispiel durch
Elektrolyse. Lesen Sie aufmerksam die Beschreibung des Experiments, benutzen Sie
die Bilder zum besseren Verstehen seines Inhalts. Finden Sie Antworten auf folgende
Fragen: Unter welcher Bedingung wächst die Gasmenge proportionell? Trotz
welchen Umstandes wird den Strom eingeschaltet?
Ladungsmessung und Ladungseinheit
Will man Ladungen vergleichen, so braucht man ein Messverfahren zum
Bestimmen von Ladungen. Wir nehmen dazu eine Knallgaszelle. Durch Elektrolyse
bildet der Strom in ihr aus Wasser ein explosives Gemisch aus Wasserstoff und
Sauerstoff, das Knallgas.
Wir verbinden eine Knallgaszelle mit einer elektrischen Quelle und messen die
vom Strom während einer bestimmten Zeitdauer gebildete Knallgasmenge.
Verdoppeln und verdreifachen wir die Zeitdauer und stellen die zugehörigen
Knallgasmengen fest, wächst die Gasmenge proportional mit der Zeit.
Drei baugleiche Knallgaszellen sind hintereinander geschaltet. Sind die
Lösungen und die Elektroden in ihnen auch unterschiedlich, lassen wir doch eine Zeit
lang den Strom eingeschaltet. Dann vergleichen wir die Knallgasmengen. Sie sind
alle gleich.
192
Die Hausaufgaben:
Aufgabe 1.
Der Widerstand ist von der Temperatur abhängig. Lesen Sie die Abfolge der
Durchführung des Versuchs und antworten Sie schriftlich auf folgende Fragen: Unter
welcher Bedingung nimmt die Stromstärke zu? Trotz welchen Umstandes hat sich der
Widerstand erhöht?
Widerstand und Temperatur
Misst man die Stromstärke in
einem gewickelten Eisendraht, so
beobachtet
man,
dass
die
Stromstärke abnimmt, wenn der
Draht mit einer Gasflamme erhitzt
wird. Hat sich die Spannung der
Quelle auch nicht verändert, so
hat sich der Widerstand des Eisendrahtes infolge der höheren Temperatur doch
erhöht.
Tauchen wir den Eisendraht stattdessen in eine kalte Eis-Salz-Mischung, so
nimmt die Stromstärke leicht zu. Der Widerstand des Drahtes muss sich infolge der
niedrigeren Temperaturen verringert haben. Die Stromstärke kann daher als Maβ für
die Temperatur des Eisendrahtes angesehen werden. Das Messgerät für die
Stromstärke wird zum Thermometer. Ähnlich wie der Eisendraht verhalten sich auch
alle anderen reinen Metalle (z.B. Kupfer, Aluminium). Bei vielen metallischen
Leitern ändert sich der Widerstand mit der Temperatur.
193
Übungsarbeit 10.
Aufgabe 1.
Die unten stehenden Sätze betreffen unterschiedliche Aspekte des Themas
„Dielektrika“. Lesen Sie die Sätze, vergleichen Sie ihren Aufbau, stellen Sie
Ähnlichkeiten und Unterschiede fest. Versuchen Sie eine Anweisung zu formulieren,
die die Unterscheidung von Sätzen, die gemeinsame Merkmale in ihrem
Strukturaufbau haben, ermöglicht. Vergleichen Sie Ihre Variante mit dem Vorschlag.
1. Kann man die anorganischen Dielektrika in folgende Gruppen: natürliche
Dielektrika und ihre Derivate, Rundfunkkeramik, elektrotechnisches Glas
einteilen?
2. Gerechnet hat man zu den Hauptvorteilen der anorganischen Dielektrika
neben ihren guten elektrischen Parametern auch folgende: die Möglichkeit,
elektrische Parameter mit vorgegebenen Werten zu erhalten, die groβe
Wärmebeständigkeit, die einfache Groβserienproduktion usw.
3. Betrachten wir aus der Vielzahl der in der Natur unmittelbar vorkommenden
Dielektrika nur zwei in der Elektronik eingesetzte Werkstoffe: Quarz und
Glimmer sowie ihre Derivate.
4. Wollen wir die Dielektrika je nach dem Einfluß der Feuchtigkeit auf den
Oberflächenwiderstand
in
drei
Gruppen
unterteilen:
unpolare,
wasserabweisende Dielektrika, schwach polare und polare, wasserunlösliche
Dielektrika, teilweise wasserlösliche Dielektrika.
5. Ist die Absorption auch von der Art des Dielektrikums und von der relativen
Luftfeuchte der Umgebung abhängig, lässt sich ihr Einfluß auf den
Oberflächenwiderstand des Dielektrikums doch verkleinern.
6. Wollen wir natürliche Dielektrika verwenden, müssen wir nicht vergessen,
dass sie sehr hohe Stabilität der mechanischen Abmessungen und große
Wärmebeständigkeit haben.
194
Правило-инструкция 3:
Если на первом месте предложения стоит глагольная форма, то
возможны следующие варианты:
─ если это сложное предложение и обе части начинаются с изменяемой
части сказуемого, то это БСП;
─ если это простое предложение, и
1) на первом месте стоит PII смыслового глагола, то это предложение с
обратным порядком слов;
2) на первом месте стоит изменяемая часть глагола, а в конце
предложения отсутствует вопросительный знак, то данное предложение
выражает повелительное наклонение;
3) на первом месте стоит изменяя часть глагола, а в конце предложения
вопросительный знак, то это вопросительное предложение.
Aufgabe 2.
Lesen Sie noch einmal die Sätze aus der Aufgabe 1. Stellen Sie ihre Struktur
verallgemeinert als ein Schema dar, verwenden Sie folgende Zeichen: S – Subjekt des
Satzes, P1 – eine Personalform des Verbs, P2 – Partizip II des Vollverbs / Infinitiv
eines Vollverbs / Prädikativ, Ngn – Nebenglieder des Satzes. Bei Schwierigkeiten
benutzen Sie die Anweisungen 1 und 2.
Aufgabe 3.
In der Elektronik finden verschiedene Arten von Stoffen Verwendung:
Dielektrika, Leiter und Halbleiter. Lesen Sie aufmerksam den Text über Dielektrika.
Finden Sie die Sätze, die gemeinsame Merkmale in ihrem Strukturaufbau haben.
Arbeiten Sie in Paaren und überprüfen Sie die Richtigkeit der erfüllten Aufgabe.
Dielektrika
Wollen wir ein Dielektrikum als ein Stoff mit sehr geringer elektrischer
Leitfähigkeit bezeichnen, dessen spezifischer Widerstand, bei einer bestimmten
195
Temperatur gemessen, über einem vereinbarten Wert liegt. Auf dieser Basis ist die
Unterteilung der Stoffe in Dielektrika, Halbleiter und Leiter vereinbart.
Vereinbart wird auch in der Praxis, die elektrischen Eigenschaften eines
Dielektrikums von den physikalischen Eigenschaften zu unterscheiden, wobei man
unter den letzteren alle Eigenschaften außer den elektrischen versteht. Sind
bestimmte Eigenschaften des Dielektrikums von den in ihm erzeugten schwachen
elektrischen Feldern unabhängig, so gehört deises Dielektrikum zu den linearen
Dielektrika. Alle anderen gehören zu den nichtlinearen Dielektrika. Bei einer
genügend hohen elektrischen Feldstärke sind alle Dielektrika nichtlinear.
Die Hausaufgaben:
Aufgabe 1.
Lesen Sie den Text über die elektrischen und physikalischen Eigenschaften der
Dielektrika. Schreiben Sie die Sätze aus, die gemeinsame Merkmale in ihrem
Strukturaufbau haben, unterstreichen Sie darin die Hauptglieder des Satzes.
Zu den wichtigsten elektrischen Eigenschaften eines Dielektrikums gehören:
bestimmte elektrische Leitfähigkeit, Polarisierbarkeit im elektrischen Feld,
dielektrische Festigkeit.
Zu den wichtigsten physikalischen Parametern, die in der Praxis zur
Charakterisierung der Dielektrika benutzt werden, gehören: die mechanischen
Parameter, die thermischen Parameter, Widerstand gegen Feuchteeinwirkung und
einige chemische Eigenschaften.
Unterteilt man die Dielektrika nach der Ladungsträgerart – Elektronen (bzw.
Löcher) oder Ionen – in Dielektrika mit elektrischer Leitfähigkeit und mit
Ionenleitfähigkeit
(auch
elektrolytische
Leitfähigkeit
gennant).
Wird
der
Stromtransport auch von einem Massentransport begleitet, führt die Ionenleitfähigkeit
196
doch zu unerwünschten Alterungserscheinungen und zu einer Verschlechterung der
Isolationseigenschaften.
Beruht die Polarisationsfähigkeit des Dielektrikums auf der Bildung von
elektrischen Dipolen im Dielektrikum unter dem Einfluß des elektrischen Feldes, so
ist die Polarisationsfähigkeit seine Grundeigenschaft.
Meist nimmt man an, dass die flüssigen Dielektrika Lösungen bestimmter
Elektrolyte mit einer sehr geringen Konzentration sind.
Übungsarbeit 11.
Aufgabe 1.
Wie Sie schon wissen, erforschte Georg Simon Ohm den Zusammenhang
zwischen Stromstärke und Widerstand in Leitern. Lesen Sie den Text, der die
Hauptbestimmungen des Ohm′schen Gesetztes beschreibt. Finden Sie und schreiben
Sie die Sätze aus, die gemeinsame Merkmale in ihrem Strukturaufbau haben.
Arbeiten Sie in Paaren und überprüfen Sie die Richtigkeit der erfüllten Aufgabe.
Das Ohm'sche Gesetz
Wollen wir bei gleicher Spannung die Stromstärke in unterschiedlichen Geräten,
z.B. in einer Glühlampe, einem Motor und einem Heizdraht vergleichen, so ergeben
sich verschiedene Werte. Die verschiedenen Geräte leiten den Strom unterschiedlich
gut. Hohe Stromstärke bedeutet eine hohe Leitfähigkeit. Man sagt, das Gerät hat
einen kleinen elektrischen Widerstand. Wollen wir den Widerstand des Gerätes oder
des Leiters durch den Quotienten U/I erfassen. Wir legen fest: Entsteht in einem
Leiter bei der Spannung U die Stromstärke I, so hat er den elektrischen Widerstand R:
R
U
I
197
Eine Übersicht über den Zusammenhang zwischen Spannung und Strostärke bei
verschiedenen Leitern liefert ein U-I-Diagram (Abb.1), in dem die Messpunkte
eingetragen sind. Hat jede Messung auch nur eine
bestimmte Messgenauigkeit, können wir doch nicht
erwarten, dass alle Messpunkte genau auf dieser Kurve
liegen. Bei dem Konstantandraht ist die U-I-Kennlinie
eine Gerade durch den Ursprung. Dieses gilt auch für
einen Eisendraht bei konstanter Temperatur. Bei
solchen Leitern ist die Stromstärke zur Spannung
proportional.
Berechnen wir die Quotienten U/I, so erhalten wir
für die Messpunkte die jeweiligen Widerstände R der
untersuchten Leiter. Die Ergebnisse sind in einem UR- Diagramm (Abb.2) dargestellt. Kann man für
Leiter, bei denen sich der Widerstand wie bei
Konstanten verhält, sich also über den ganzen
Messbereich betrachtet nicht ändert, ein Gesetz
formulieren? Ja, für metallische Leiter ist bei konstanter Temperatur der elektrische
Widerstand R=U/I konstant. Für andere Leiter gilt das Ohm'sche Gesetz meist nicht.
Bei Glühlampe und Eisendraht nimmt der Widerstand mit wachsender Spannung zu,
bei einem Graphitstab dagegen ab (Abb.2).
Aufgabe 2.
Indem Sie den Text und die Diagramme aus der Aufgabe 1 benutzen, ergänzen
Sie die Sätze, die das Wesen des Ohm′schen Gesetztes widerspiegeln.
1. Wollen wir … vergleichen, so ergeben sich … .
2. Wollen wir … erfassen.
3. Entsteht die Stromstärke I … , so hat der Leiter … .
198
4. Hat die Messung … , können wir … erwarten, … .
5. Kann man für Leiter, … , ein Gesetz formulieren?
Aufgabe 3.
Wie Sie schon wissen, sind die funktionalen Eigenschaften der in der Elektronik
verwendeten Widerstände direkt von der Temperatur abhängig. Lesen Sie den Text,
der diesen Zusammenhang klar macht. Sagen Sie, welche von den nach dem Text
gebrachten Informationen seinem Inhalt nicht entsprechen.
Temperaturabhängige Widerstände
(1) Wollen wir Widerstände aus
Metallen
und
verwenden,
so
Metall-Legirungen
müssen
wir
ihre
Temperaturabhängigkeit
berücksichtigen. (2) Wollen wir den
Zusammenhang von Temperatur und
Widerstand betrachten .
(3) Bei reinen Metallen nimmt der
Widerstand mit steigender Temperatur
deutlich zu. (4) Erwärmt man z.B. ein
Kupferdraht von 20˚C auf 120˚C , so
erhöht sich der elektrische Widerstand
um etwa 400%. (5) Leiten Metalle
auch im kalten Zustand, so gehören sie doch zu den Leitern. (6) Man spricht von
einem
Kaltleiter
oder
PTC-Widerstand.
(7)
PTC
bedeutet
positiver
Temperaturcoeffizient, d.h. mit steigender Temperatur erhöht sich der Widerstand.
(8) Verwendet werden auch in der Elektronik Halbleiter, die zur Gruppe der
Heißleiter gehören. (9) Sie leiten besser im erwärmten als im kalten Zustand
199
(Abb.1). (10) Man nennt sie NTC-Widerstände. (11) NTC bedeutet negativer
Temperaturcoeffizient, d.h. mit steigender Temperatur vermindert sich der
Widerstand. (12) Wird der Widerstand dieser Bauteile auch abgenommen , so ist er
doch mit PTC-Widerständen auszugleichen. (13) Sonst kann es zur Zerstörung durch
eine zu große Stromstärke kommen: Erwärmung → höhere Stromstärke → noch
größere Erwärmung → noch höhere Stromstärke, usw.
(14) Verwendet werden PTC- und NTC-Widerstände als Temperaturfühler für
elektrische Thermometer, die die Temperatur von Kleinanlagen, Heiz- und
Backgeräten,
Kühlanlagen
und
Kühlschränken
regeln,
so
lassen
sich
temperaturabhängige Vorgänge mit ihrer Hilfe steuern und elektronische Schaltungen
gegenüber Temperaturänderungen unempfindlich machen.
1. Wollen wir Widerstände aus Metallen und Metall-Legirungen verwenden, so
müssen wir ihre Temperaturcoeffizienten berücksichtigen.
2. Können Metalle auch im kalten Zustand leiten, so gelten sie doch für die
Leiter.
3. Verwendet werden auch in der Elektronik Halbleiter, die im erwärmten
Zustand besser leiten.
4. Wird der Widerstand dieser Bauteile auch gestiegen, so lässt er sich doch mit
PTC-Widerständen ausgleichen.
5. Setzt man PTC- und NTC-Widerstände als Temperaturfühler für elektrische
Thermometer ein, so sind temperaturabhängige Vorgänge mit ihrer Hilfe zu
regeln.
Die Hausaufgaben:
Aufgabe 1.
200
Ordnen Sie folgende Sätze, so dass sie der inhaltlichen Reihenfolge des Textes
„Temperaturabhängige Widerstände“ entsprechen.
1. Verwendet werden PTC- und NTC-Widerstände als Temperaturfühler für
elektrische Thermometer, so lassen sich temperaturabhängige Vorgänge mit
ihrer Hilfe steuern.
2. Verwendet werden auch in der Elektronik Halbleiter, die zur Gruppe der
Heißleiter gehören.
3. Leiten Metalle auch im kalten Zustand, so gehören sie doch zu den Leitern.
4. Wollen wir den Zusammenhang von Temperatur und Widerstand betrachten.
5. Wird ein Kupferdraht von 20˚C auf 120˚C erwärmt, so erhöht sich der
elektrische Widerstand um etwa 400%.
6. Wollen wir Widerstände aus Metallen und Metall-Legirungen verwenden, so
müssen wir ihre Temperaturabhängigkeit berücksichtigen.
7. Wird der Widerstand dieser Bauteile auch abgenommen , so ist er doch mit
PTC-Widerständen auszugleichen.
Aufgabe 2.
Finden Sie im Text die Beschreibung des Funktionsprinzips von PTC- und NTCWiderständen. Nennen Sie die Nummern der Sätze im Text, die den Zweck der
Verwendung von Widerständen klar machen.
Übungsarbeit 12.
Aufgabe 1.
Machen Sie sich mit dem Funktionsprinzip des Oszilloskops bekannt. Wählen
Sie die Nummern der Sätze aus, deren Strukturen gemeinsame Merkmale im Aufbau
201
haben. Bestimmen Sie die Art dieser Sätze. Tragen Sie die Antworten in die Tabelle
ein.
Oszilloskop
(1) Wollen wir ein Kernstück
eines Kadotenstrahloszilloskops die
Braun'sche Röhre betrachten.
(2)
Ausgenutzt
wird
Kadotenstrahloszilloskop
im
die
Proportionalität von Ablenkung und
Ablenkspannung zur Messung von
Spannungen
und
die
wegen
der
kleinen Elektronenmasse sehr geringe
Trägheit
des
Ablenkvorganges
zum
Aufzeichnen
des
zeitlichen
Verlaufs
hohfrequenter periodischer Spannungsschwankungen. (3) Wird das von der
Glühkatode ausgehende Elektronenstrahlbündel durch den Wehnelt-Zylinder und
eine weitere Elektrode fokussiert, so wird es nach Verlassen der Anode als kleiner
Fleck auf dem Leuchtschirm sichtbar. (4) Angeschlossen ist der Wehnelt-Zylinder an
eine niedrige, gegenüber der Katode negative Spannung; die Elektronen werden
durch diese negative Spannung mehr oder weniger abgestoßen. (5) Ist die negative
Vorspannung des Wehnelt-Zylinders gegenüber der Katode auch groß, so ist die
Anzahl der Elektronen, die den Wehnelt-Zylinder passieren können, doch klein.
(6) Und kann das elektrische Feld von Hilfsanode und Anode, das durch die
geometrische Form und Anordnung der Anode gestaltet wird, die Bahnen der
Elektronen wie Lichtstrahlen, die durch eine Linse gehen, bündeln? (7) Durch zwei
senkrecht zueiander stehende Plattenkondensatoren kann der Strahl horizontal und
vertikal
abgelenkt
werden.
(8)
Legt
man
an
die
x-Ablenkplatten
eine
Sägezahnspannung, so läuft der Leuchtfleck auf dem Schirm gleichförmig in
horizontaler Richtung und springt dann plötzlich in die Ausgangslage zurück. (9) Ist
keine zeitlich veränderliche Spannung an die y-Ablenkplatten gelegt, so wird der
202
Elektronenstrahl derart schnell in x-Richtung bei höherer Frequenz über den
Leuchtschirm bewegt, dass für das Auge wegen des Nachleuchtens des
Schirmmaterials eine still stehende, horisontale Linie erscheint. (10) Legt man die
Messspannung an die y-Ablenkplatten, so wird die Bewegung des Elektronenstrahls
in y-Richtung durch die Sägezahnspannung in x-Richtung aufgelöst: Die
Messspannungan den y-Ablenkplatten wird als Funktion der Zeit (in x-Richtung)
dargestellt. (11) Folgt der Elektronenstrahl auch den Spannungen, die an die
Ablenkplatten gelegt werden, praktisch trägheitslos, so kann man doch zetliche
Auflösungen erreichen.
Konjunktions-
Konjunktions-
Imperativ
Satz mit der
loses
loses
invertierten
Konditional-
Konzessiv-
Wortfolge
satzgefüge
satzgefüge
Fragesatz
Aufgabe 2.
Lesen Sie folgende Sätze. Welche von den dargestellten Vorgängen
widerspiegeln nicht das Funktionsprinzip des Oszilloskops?
1. Die Proportionalität von Ablenkung und Ablenkspannung zur Messung von
Spannungen und die sehr geringe Trägheit des Ablenkvorganges zum
Aufzeichnen
des
zeitlichen
Spannungsschwankungen
Verlaufs
liegen
dem
hohfrequenter
periodischer
Wirkungsweise
eines
Kadotenstrahloszilloskops zu Grunde.
2. Werden die von der Glühkatode ausgetretenen Elektronen im elektrischen
Feld zwischen Katode und Anode beschleunigt, so breiten sie sich auch im
feldfreien Raum geradlinig aus.
203
3. Ist die negative Vorspannung des Wehnelt-Zylinders gegenüber der Katode
auch groß, so ist die Anzahl der Elektronen, die den Wehnelt-Zylinder
passieren können, doch klein.
4. Wird an die x-Ablenkplatten eine Sägezahnspannung gelegt, so hat der
Leuchtfleck auf dem Schirm in horizontaler Richtung dieselben Formen.
5. Verändert sich die Spannung an die y-Ablenkplatten zeitlich nicht, so läuft
der Elektronenstrahl schnell in x-Richtung über den Leuchtschirm.
6. Legt man eine Spannung an den Kondensator, so wird der Elektronenstrahl in
Richtung auf die positive Platte abgelenkt.
7. Geht der Elektronenstrahl auch den Spannungen praktisch trägheitslos, so
sind doch zetliche Auflösungenzu bekommen.
Die Hausaufgaben:
Aufgabe 1.
Benutzen Sie den Inhalt des Textes „Oszilloskop“ und verbinden Sie die
Satzteile aus der linken Spalte mit den Satzteilen aus der rechten Spalte so, dass
vollständige Sätze entstehen.
Wird das von der Glühkatode ausgehende … die Braun'sche Röhre betrachten.
Elektronenstrahlbündel
durch
Wehnelt-Zylinder
eine
und
den
weitere
Elektrode fokussiert, …
Angeschlossen
ist
der
Wehnelt- … so wird es nach Verlassen der Anode
Zylinder…
als kleiner Fleck auf dem Leuchtschirm
sichtbar.
Ist
die
negative
Vorspannung
des … so ist die Anzahl der Elektronen, die
204
Wehnelt-Zylinders gegenüber der Katode den Wehnelt-Zylinder passieren können,
auch groß, …
doch klein.
Legt man an die x-Ablenkplatten eine …
Sägezahnspannung, …
und
die
wegen
der
kleinen
Elektronenmasse sehr geringe Trägheit
des Ablenkvorganges zum Aufzeichnen
des zeitlichen Verlaufs hohfrequenter
periodischer Spannungsschwankungen.
Wollen wir …
…
so
kann
man
doch
zetliche
Auflösungen erreichen.
Kann das elektrische Feld von Hilfsanode … so läuft der Leuchtfleck auf dem
und Anode …
Schirm
gleichförmig
in
horizontaler
Richtung und springt dann plötzlich in
die Ausgangslage zurück.
Legt man die Messspannung an die y- … so wird der Elektronenstrahl derart
Ablenkplatten, …
schnell
in
x-Richtung
bei
höherer
Frequenz über den Leuchtschirm bewegt.
Folgt der Elektronenstrahl auch den …
Spannungen praktisch trägheitslos, …
so
wird
die
Bewegung
des
Elektronenstrahls in y-Richtung durch die
Sägezahnspannung
in
x-Richtung
aufgelöst.
Ist keine zeitlich veränderliche Spannung … an eine niedrige, gegenüber der
an die y-Ablenkplatten gelegt, …
Ausgenutzt
wird
Katode negative Spannung.
im … die Bahnen der Elektronen bündeln?
Kadotenstrahloszilloskop
die
Proportionalität
Ablenkung
und
Messung
von
Ablenkspannung
Spannungen …
von
zur
205
Aufgabe 2.
Ordnen Sie die Sätze aus der Aufgabe 1, so dass sie der inhaltlichen Reihenfolge
des Textes „Oszilloskop“ entsprechen.
Übungsarbeit 13.
Aufgabe 1.
Wie Sie schon wissen, hängt die Kapazität eines Kondensators von der Art des
Dielektrikums ab, wodurch sein Verwendungsbereich bedingt wird. Lesen Sie von
diesem Zusammenhang. Sagen Sie, welche von den nach dem Text genannten
Vorgängen im Text betrachtet werden.
Isolatoren im E-Feld
(1) Wollen wir die Kapazität
eines Kondensators erhöhen, so
führen wir zwischen die Platten
einen
Isolator
(z.B.
eine
Plexiglasscheibe) ein. (2) Diese
Entdeckung
hat
M.
Faraday
gemacht. (3) Er hat daraus geschlossen, dass Isolatoren auch elektrische
Eigenschaften haben, und hat sie Dielektrika genannt.
(4) Wollen wir die im Kondensator vorgehenden Prozesse näher betrachten.
(5) Halten die Atome im Nichtleiter Plexiglas auch die Elektronen fest, so ist die
atomare Elektronenwolke doch ein lockeres Gebilde. (6) Sie wird in einem äußeren
Feld ein wenig zur Plusplatte hin verschoben. (7) Die Abbildung 1 zeigt ein
anschauliches Modell für das Verhalten der Ladungen: Auf einer durchsichtigen
Folie befindet sich ein quadratisches Netzgitter aus roten Pluszeichen (Atomkernen).
206
(8) Darunter liegt ein Gitter aus blauen Kreisen mit Minuszeichen (Elektronenhülle).
(9) Die Abbildung 1a zeigt das Dielektrikum, in dem sich alle Ladungen
neutralisieren. (10) In der Abbildung 1b ist die Minusfolie ein wenig zur Plusplatte
hin verschoben. (11) Bleibt das Dielektrikum im Innern auch neutral, so bildet sich
doch ein hauchdünner Film von Überschusselektronen vor der Plusplatte. (12) Diese
bilden eine Polarisationsladung -Qp. (13) Endet ein Teil der Feldlinien an ihr, so
entsteht ein Film positiver Polarisationsladungen +Qp an der rechten Oberfläche.
(14) Von ihr gehen Feldlinien zur Minusplatte. (15) Ist das von den
Kondensatorplatten ausgehende Feld im Dielektrikum schwächer, so sind Feldstärke
E und Spannung U=Ed kleiner. (16) Hat sich die Ladung Q der isolierten Platten
auch nicht geändert, so steigt doch die Kapazität C=Q/U.
(17) Erwärmt man manche Dielektrika (z.B. Teflon) und lässt sie unter dem
Einfluss von starken elektrischen Feldern abkühlen, so bleibt an ihrer Oberfläche eine
dünne Schicht von positiven bzw. negativen Ladungen bestehen. (18) Gebildet hat
sich ein so genannter Elektret, der ständing polarisiert ist und eine permanente
Ladungsschicht trägt.
(19) Kann die in einem elektrischen Feld gespeicherte Energie wieder in andere
Energieformen verwandelt werden? (20) Verbindet man leitend die Pole des
Kondensators, so fließt ein Strom, der die felderzeugenden Ladungen neutralisiert.
(21) Dabei werden Wärmeenergie und magnetische Energie aus der elektrischen
Energie gewonnen.
1. Wollen wir die Kapazität eines Kondensators zunehmen, so wird ein Isolator
zwischen die Kondensatorsplatten eingestellt.
2. Sind die Elektronen im Nichtleiter Plexiglas auch fest verbunden, so hat ihre
atomare Wolke doch eine mürbe Struktur.
3. Besteht ein quadratisches Netzgitter aus Atomkernen, so liegt ein Gitter aus
einer Elektronenhülle darauf.
4. Sind alle Ladungen im Dielektrikum auch neutralisiert, so ist die Minusfolie
ein wenig zur Plusplatte doch verschoben.
207
5. Endet ein Teil der Feldlinien an der Polarisationsladung, so bildet sich ein
Film positiver Polarisationsladungen.
6. Verändert sich das Feld im Dielektrikum, das von den Kondensatorplatten
ausgeht, so nehmen Feldstärke und Spannung zu.
7. Bleibt die Ladung der isolierten Platten auch gleich, so erhöht sich doch die
Kapazität.
8. Existiert eine dünne Schicht von positiven bzw. negativen Ladungen an der
Oberfläche von Dielektrika, so bildet sich ein Elektret.
9. Kann die in einem elektrischen Feld gespeicherte Energie wieder in andere
Energieformen verwandelt werden, so wird Wärmeenergie und magnetische
Energie aus der elektrischen Energie gewonnen.
Aufgabe 2.
Sagen Sie, welche Möglichkeiten der Problemlösung im Text genannt sind:
1. Wollen wir die Kapazität eines Kondensators erhöhen, … .
a) so hat ein Isolator einzuführen.
b) so hat die Spannung abzunehmen.
c) so hat die Stromstärke zu steigen.
2. Bleibt das Dielektrikum im Innern auch neutral, … .
a) so bildet sich doch ein Elektret.
b) so bildet sich doch eine Polarisationsladung.
c) so bildet sich doch eine dünne Schicht von positiven Ladungen.
3. Erwärmt man manche Dielektrika und lässt sie unter dem Einfluss von
starken elektrischen Feldern abkühlen, … .
a) so bleibt die Korrelation zwischen Spannung und Stromstärke konstant.
b) so bleibt die Ladung der isolierten Platten gleich.
c) so bleibt eine Schicht bestehen, die ständing polarisiert ist und eine
permanente Ladungsschicht trägt.
4. Verbindet man leitend die Pole des Kondensators, … .
208
a) so werden die felderzeugenden Ladungen neutralisiert.
b) so wird die elektrische Energie aus der Wärmeenergie gewonnen.
c) so wird die elektrische Energie aus der magnetischen Energie gewonnen.
Aufgabe 3.
Sagen Sie, welche von den unten stehenden Varianten die Abhängigkeit der
Kapazität des Kondensators von der Art des Dielektrikums klar macht.
1. Führt man ein Dielektrikum zwischen die Platten eines Kondensators ein, so
sind die Ladungen +Q und –Q auf beiden Teilen eines Kondensators der
Spannung U zwischen ihnen proportional.
2. Führt man ein Dielektrikum zwischen die Platten eines Kondensators ein, so
erhöht es die Kapazität und bei konstanter Spannung die Ladung.
3. Führt man auch ein Dielektrikum zwischen die Platten eines Kondensators
ein, so ist die Ladung Q der Spannung U doch proportional.
Die Hausaufgaben:
Aufgabe 1.
Lesen Sie noch einmal den Text „Isolatoren im E-Feld“. Wählen Sie die
Nummern der Sätze aus, die gemeinsame Merkmale im Strukturaufbau haben.
Bestimmen Sie die Art dieser Sätze. Tragen Sie die Antworten in die Tabelle ein.
Konjunktions-
Konjunktions-
Imperativ
Satz mit der
loses
loses
invertierten
Konditional-
Konzessiv-
Wortfolge
satzgefüge
satzgefüge
Fragesatz
209
Aufgabe 2.
Finden Sie im Text die Beschreibung des Modells der Bewegung von Ladungen.
Benutzen Sie das Bild 1 und antworten Sie schriftlich auf die Frage: Unter welcher
Bedingung wird die Minusfolie ein wenig zur Plusplatte hin verschoben?
Übungsarbeit 14.
Aufgabe 1.
Wie Sie schon wissen, hängt die gemeinsame Spannung in einem Stromkreis mit
mehreren Energiequellen mit der Art deren Schaltungsordnung zusammen. Lesen Sie
von diesem Zusammenhang. Wählen Sie unter den nach dem Text genannten
Varianten der Schaltung nur diejenigen aus, die im Text behandelt werden.
Die Schaltung von mehreren Quellen
Haben zwei Quellen die gleiche Spannung, so kann man sie so
zusammenschalten, dass ihre gemeinsame Spannung entweder den doppelten Wert
einer Quelle oder 0 Volt ergibt.
Wollen wir den ersten Fall erklären. Werden die
beiden Quellen in Reihe geschaltet, so wechseln sich
ihre Plus- oder Minuspole ab (Abb. 1a).
Stehen sich gleichnamige Pole der Quellen
gegenüber, so tritt der zweite Fall ein: die Spannung
beider Quellen zusammen ist 0 Volt (Abb. 1b).
Haben die beiden Quellen nicht die gleiche
Spannung, so addieren sich im ersten Fall ihre
Spannungen, während im zweiten Fall die Differenz
der beiden Spannungen gebildet wird.
210
Schaltet man auch zwei Quellen wie in Abb.1a hintereinander, so erhalten doch
beide Spannungen U1 und U2 gleiches Vorzeichen.
Will man zwei Quellen wie in Abb. 1b
gegensinnig hintereinander schalten, so erhalten
beide Spannungen U1 und U2 unterschiedliches
Vorzeichen. Damit gilt: Schaltet man zwei oder mehr
Quellen
in
Reihe,
addieren
sich
die
Einzelspannungen zur Gesamtspannung U = U1 + U2 + U3 + …
Schaltet man zwei Quellen gleicher Spannung mit gleichsinniger Polung parallel
zueinander (Abb. 2), dann ändert sich die Spannung der zusammengesetzten Quellen
nicht.
Führt die Parallelschaltung von mehreren Quellen mit verschiedenen
Spannungen zu großen Stromstärken zwischen den einzelnen Quellen? Vorsicht!
Dadurch können die Quellen beschädigt werden.
Schaltet man mehrere gleiche Quellen in gleichsinniger Polung parallel, so hat
die gesamte Quelle die gleiche Spannung wie jede Einzelquelle.
Betrachten
wir
jetzt
den
Zusammenhang
zwischen Spannung und Stromstärke. Eine Übersicht
über den Zusammenhang zwischen Spannung und
Stromstärke bei verschiedenen Leitern liefert ein U-IDiagramm (Abb. 3), in dem die Messpunkte
eingetragen sind, und das den Zusammenhang
zwischen U und I wiedergibt. Diese Kurve heißt U-IKennlinie.
Hat jede Messung auch nur eine bestimmte Messgenauigkeit, so können wir
doch nicht erwarten, dass alle Messpunkte genau auf dieser Kurve liegen. Ist die U-IKennlinie eine Gerade durch den Ursprung bei dem Konstantandraht, so gilt dieses
auch für einen Eisendraht bei konstanter Temperatur. Ist die Stromstärke zur
Spannung proportional, so sind die Quotienten zusammen gehörender Werte bei zwei
211
zueinander proportionalen Größen konstant. Berechnen wir diese Quotienten U/I, so
erhalten wir für die Messpunkte die jeweiligen Widerstände R der Leiter.
1. Sind zwei Quellen mit der gleichen Spannung zusammengeschaltet, so kann
ihre gemeinsame Spannung entweder den doppelten Wert einer Quelle oder 0
Volt haben.
2. Sind die beiden Quellen in Reihe zusammengeschaltet, so bleiben ihre Plusoder Minuspole gleich.
3. Sind die gleichnamigen Pole der Quellen gegenübergestellt, so wird die
Spannung beider Quellen zusammen 0 Volt sein.
4. Sind zwei Quellen mit verschiedener Spannung zusammengeschaltet, so kann
ihre gemeinsame Spannung entweder ein Addieren oder eine Differenz sein.
5. Sind zwei Quellen auch hintereinandergeschaltet, so erhalten doch beide
Spannungen verschiedenesVorzeichen.
6. Werden zwei oder mehr Quellen in Reihe geschaltet, so ergibt die
Gesamtspannung das Addieren der Einzelspannungen.
7. Werden zwei Quellen gleicher Spannung mit gleichsinniger Polung parallel
zueinander geschaltet, so bleibt die Spannung der zusammengesetzten
Quellen gleich.
8. Werden mehrere gleiche Quellen in gleichsinniger Polung parallel geschaltet,
so hat die gesamte Quelle die Spannung den Wert 0 Volt.
Aufgabe 2.
Sehen Sie den Text noch einmal durch und sagen Sie, wie sich die gemeinsame
Spannung im Stromkreis bei folgenden Varianten der Schaltungsordnung ändert:
1. Werden zwei Quellen gleicher Spannung zusammengeschaltet, … .
a) so kann ihre gemeinsame Spannung den Wert 0 Volt haben.
212
b) so kann ihre gemeinsame Spannung den Wert der Einzelspannung
haben.
c) so kann ihre gemeinsame Spannung den doppelten Wert beider Quellen
haben.
2. Werden die Quellen unterschiedlicher Spannungen in Reihe geschaltet, … .
a) so ergibt die Gesamtspannung das Addieren der beiden Spannungen.
b) so ergibt die Gesamtspannung die Differenz der beiden Spannungen.
c) so ergibt die Gesamtspannung den Wert einer der Spannungen.
3. Werden zwei Quellen gleicher Spannung mit gleichsinniger Polung parallel
zueinander geschaltet, … .
a) so ändert sich die die Pole der zusammengesetzten Quellen
b) so ändert sich die Spannung der zusammengesetzten Quellen.
c) so ändert sich die Spannung der zusammengesetzten Quellen nicht.
4. Werden mehrere gleiche Quellen in gleichsinniger Polung parallel geschaltet,
so hat die gesamte Quelle die gleiche Spannung wie jede Einzelquelle.
a) so hat die Gesamtspannung den Wert 0 Volt.
b) so hat die Gesamtspannung den doppelten Wert
c) so hat die Gesamtspannung den Wert der Einzelquelle.
Aufgabe 3.
Finden Sie im Text und lesen Sie den Absatz vor, der die Bedingung klar macht,
unter der das Verhältnis U/I gleich bleibt.
213
Die Hausaufgaben:
Aufgabe 1.
Lesen Sie noch einmal den Text „Die Schaltung von mehreren Quellen“. Finden
Sie und schreiben Sie die Sätze aus, welche Bedingungen und die durch diese
bedingten Wirkungen enthalten. Tragen Sie die Sätze nach dem Muster in die Tabelle
ein.
Bedingung
1.
Wirkung
Haben zwei Quellen die gleiche 1. … kann man sie so zusammenschalten,
Spannung …
dass
ihre
gemeinsame
Spannung
entweder den doppelten Wert einer
Quelle oder 0 Volt ergibt.
Aufgabe 2.
Finden Sie und schreiben Sie die Antwort auf folgende Frage auf: Trotz welcher
Handlung erhalten beide Quellen die Spannung mit dem gleichen Vorzeichen?
Übungsarbeit 15.
Aufgabe 1.
Zentrale Bauelemente aller elektronischen Geräte sind integrierte Schaltkreise,
die sich auf Chips aus Halbleiterstoffen befinden. Der wichtigste Stoff ist dabei
214
Silizium (Si). Aber reines Silizium ist ja praktisch ein Nichtleiter, wie entsteht denn
ein Halbleiter? Sehen Sie den Text schnell durch. Arbeiten Sie in Gruppen und finden
Sie folgende Informationen: Gruppe eins „negativ dotiertes Silizium“, Gruppe zwei
„positiv dotiertes Silizium“, Gruppe drei „Sperrschicht“.
Reines Silizium ist ein Kristall, das
heißt,
seine
Atome
sind
regelmäßig
angeordnet. Hat ein Siliziumatom auch vier
Elektronen in seiner äußeren Schale, die in
der Kristallstruktur gebunden sind, so gibt es
doch keine freien Elektronen, die den Strom
leiten können. Reines Silizium ist daher
praktisch ein Nichtleiter.
Nehmen wir an, ein Fremdstoff wie Antimon (Sb) wird in den Siliziumkristall
eingeführt (Abb.1). Diesen Vorgang nennen wir “dotieren”. Hat ein Antimonatom
auch fünf Elektronen in seiner äußeren Schale, so findet das fünfte Elektron doch
keinen Platz in der Kristallstruktur und ist daher frei beweglich. Legen wir eine
Spannung an, dann wandern diese freien Elektronen zum positiven Pol. Neue
Elektronen vom negativen Pol strömen in den Kristall und leiten den Strom. Dotiertes
Silizium dieser Art nennen wir “negativ dotiertes Silizium” oder kurz n-Silizium.
Wollen wir Gallium (Ga) in einen
reinen Siliziumkristall einführen (Abb.2). Hat
ein Galliumatom auch drei Elektronen in
seiner
äußeren
Schale,
so
hat
jedes
Galliumatom im Kristall doch ein Elektron
zu wenig oder ein “Loch” an seiner Stelle.
Legen wir eine Spannung an, so sind die
Elektronen bestrebt, zum positiven Pol zu
wandern.
215
Dabei “fallen” sie in die Löcher. Die Löcher wandern also zum negativen Pol
und verhalten sich genau wie “positive” elektrische Teilchen. Dotiertes Silizium
dieser Art heißt p-Silizium.
Fügen wir einen n- und einen pHalbleiterkristall zusammen und legen eine
Spannung an, wie es Abb. 3 zeigt, so werden
die freien Elektronen vom positiven Pol
angezogen und entfernen sich von der
Verbindungsstelle; gleichzeitig bewegen sich die Löcher von der Verbindungsstelle
weg und wandern zum negativen Pol. In der Nähe der Verbindungsstelle entsteht eine
Schicht ohne Elektrizitätsträger, die sogenannte “Sperrschicht”. Hat die n-Hälfte
dieser Schicht eine positive Ladung, so hat die p-Hälfte eine negative Ladung. Diese
Sperrschicht hält die meisten Elektrizitätsträger zurück, so dass praktisch kein Strom
fließt.
Wollen wir die Pole der angelegten Spannung vertauschen (Abb. 4), so werden
die freien Elektronen in der n-Zone vom
negativen
Pol
abgestoßen
und
zur
Verbindungsstelle wandern. Nähern sich die
positiven Löcher der Verbindungsstelle von der
anderen Seite gleichzeitig, so verschwindet die
Sperrschicht: an der Verbindungsstelle vereinigen sich Löcher und Elektronen; es
fließt ein Strom.
Wir erkennen, dass ein Halbleiterkristall, der aus einer n - und einer p-Zone
besteht, den Strom nur in einer Richtung leitet und in der anderen sperrt. Ein solches
Element nennt man Diode.
216
Aufgabe 2.
Lesen Sie folgende Behauptungen. Arbeiten Sie in Gruppen und bestimmen Sie:
die Behauptung ist richtig, die Behauptung ist falsch oder dazu gibt es keine Angaben
im Text.
Gruppe eins:
1. Hat ein Antimonatom auch fünf Elektronen in seiner äußeren Schale, die in
der Kristallstruktur gebunden sind, so gibt es doch keine freien Elektronen.
2. Ersetzt man im Gitter eines Halbleiters ein Atom durch ein Antimonatom, so
zeigt der dotierte Halbleiter einen Anstieg der n-Leitung.
3. Legen wir eine Spannung an, so strömen die freien Elektronen zum positiven
Pol.
Gruppe zwei:
1. Legen wir eine Spannung an, so wandern die Löcher zum negativen Pol und
verhalten sich genau wie “positive” elektrische Teilchen.
2. Hat jedes Galliumatom auch im Kristall ein “Loch”, so wandern die Löcher
doch zum positiven Pol.
3. Überwiegt die Löcherleitung oder p-Leitung durch entsprechend hohe
Dotierung gegenüber der Eigenleitung, so spricht man von einem p-Leiter.
Gruppe drei:
1. Fließt ein sehr geringer Sperrstrom in Sperrrichtung, dessen Größe von der
Temperatur abhängt, wird der Sperrstrom durch die Eigenleitung des
Halbleitermaterials bestimmt.
2. Werden die freien Elektronen vom positiven Pol angezogen und entfernen
sich von der Verbindungsstelle, so entsteht in der Nähe der Verbindungsstelle
eine Schicht ohne Elektrizitätsträger.
217
3. Fügen wir einen n- und einen p-Halbleiterkristall zusammen und legen eine
Spannung an, so bewegen sich die Löcher von der Verbindungsstelle weg
und wandern zum positiven Pol.
Aufgabe 3.
Arbeiten Sie in Gruppen und finden Sie im Text den deutschen Satz, der dem
russischen Satz entspricht.
Gruppe eins:
1. Хотя атом сурьмы имеет в своей внешней оболочке пять электронов,
пятый атом не имеет места в кристаллической решетке и поэтому
свободно двигается.
2. Если
мы
прикладываем
напряжение,
то
свободные
электроны
перемещаются к положительному полюсу.
Gruppe zwei:
1. Хотя атом галлия имеет в своей внешней оболочке три электрона,
каждому атому галлия не хватает в кристаллической решетке электрона
и его место занимает «дырка».
2. Если
мы
прикладываем
напряжение,
то
электроны
стремятся
переместиться к положительному полюсу.
Gruppe drei:
1. Если мы соединяем n- и p-полупроводниковые кристаллы, то свободные
электроны притягиваются положительным полюсом и удаляются от
места соединения; одновременно дырки движутся от места соединения
к отрицательному полюсу.
2. Если половина n-слоя имеет положительный заряд, то половина p-слоя
имеет отрицательный заряд.
218
Die Hausaufgaben:
Aufgabe 1.
Benutzen Sie den Textinhalt und stellen Sie die Reihenfolge des Dotierens
wieder her:
Aufgabe 2.
Wählen Sie die richtige und genaueste Variante der Übersetzung folgender
Sätze:
1. Hat ein Siliziumatom auch vier Elektronen in seiner äußeren Schale, die in
der Kristallstruktur gebunden sind, so gibt es doch keine freien Elektronen,
die den Strom leiten können.
a) Четыре электрона атома кремния во внешней оболочке образуют
кристаллическую структуру, но, не имея свободных электронов,
решетка не может проводить электрический ток.
b) Хотя атом кремния имеет четыре электрона во внешней оболочке,
связаные кристаллической решеткой, отсутствуют свободные
электроны, которые могли проводить электрический ток.
219
2. Wollen wir die Pole der angelegten Spannung vertauschen (Abb. 4), so
werden die freien Elektronen in der n-Zone vom negativen Pol abgestoßen
und zur Verbindungsstelle wandern.
a) Если мы хотим изменить полюса приложенного напряжения, то
свободные
электроны
будут
отталкиваться
в
n-зоне
от
отрицательного полюса и передвигаться к месту соединения.
b) Давайте поменяем полюса приложенного напряжения, чтобы
свободные электроны, отталкиваясь в n-зоне от отрицательного
полюса, передвигались к месту соединения.
Übungsarbeit 16.
Aufgabe 1.
Dank Eigenleitung können Halbleiter den Strom durch die Bewegung der
Elektronen aus dem vollbesetzten Valenzband in den leeren Leitungsband anregen.
Sehen Sie den Text schnell durch. Arbeiten Sie in Gruppen und finden Sie folgende
Informationen: Gruppe eins „n-Leitung“, Gruppe zwei „p-Leitung“.
Die Eigenleitung bei Halbleitern
Bei der Bestimmung des spezifischen Widerstandes von Halbleitern, z.B. von
chemisch reinem Silizium oder Germanium, stellt man fest, dass der elektrische
Strom fast so gut wie in einem Metall geleitet wird. Ist der gemessene spezifische
Widerstand auch je nach Probe sehr unterschiedlich, misst man doch einen
reproduzierbaren sehr hohen Wert für den spezifischen Widerstand bei Einkristallen
mit sehr wenigen Gitterfehlern und sehr hohen Reinheitsgraden. Entspricht eine sehr
geringe Leitfähigkeit diesem hohen Wert des spezifischen Widerstandes, so versteht
man unter der Eigenleitung eines Halbleiters diese geringe Leitfähigkeit des
Halbleiterkristalls.
220
Die Eigenleitung eines Halbleiters lässt sich im Bändermodell durch thermische
Anregung von Elektronen aus dem vollbesetzten Valenzband ins Leitungsband
beschreiben. Ist die Breite des verbotenen Bandes zwischen Leitungsband und
Valenzband bei Halbleitern gering, so besetzen einige Elektronen Zustände im
Leitungsband. Können diese Elektronen auch freie Zustände geringfügig höherer
Energie einnehmen und damit thermische oder elektrische Energie aufnehmen, so
sind sie doch nahezu frei beweglich. Kann ein elektrisches Feld zu einer gerichteten
Bewegung der Elektronen im Leitungsband führen, so bewirkt es einen
Leitungsmechanismus im Halbleiter, die so genannte n-Leitung.
Im Valenzband entsteht bei der Anregung eines Elektrons in das Leitungsband
ein unbesetzter Zustand, der von anderen Elektronen des Valenzbandes besetzt
werden kann. Besteht für die Elektronen im Valenzband die Möglichkeit, geringe
Energiebeträge aufzunehmen, so beschreibt ein virtuelles Teilchen, das Loch genannt
wird, den Leitungsvorgang durch Elektronen an der Oberkante des Valenzbandes in
Wechselwirkung mit dem Festkörpergitter. Löcher bewegen sich wie positiv
geladene Elektronen, daher die Bezeichnung p-Leitung.
Das gleichzeitige Erzeugen von Elektronen im Leitungsband nennt man
Paarbildung. Kehrt ein Elektron aus dem Leitungsband unter Energieabgabe in den
mit einem Loch besetzten Zustand des Valenzbandes zurück, spricht man von
Rekombination. Paarbildung und Rekombination halten sich im zeitlichen Mittel das
Gleichgewicht.
Die Eigenleitung bei Halbleitern kommt dadurch zustande, dass Elektronen aus
dem vollbesetzten Valenzband in das noch leere Leitungaband angeregt werden, wo
sie sich unter Einfluss eines elektrisches Feldes wie fast frei Elektronen bewegen und
zum elektrischen Strom beitragen (n-Leitung). Gleichzeitig entsteht im Valenzband
ein so genanntes Loch mit positiver Ladung, das sich in Gegenrichtung bewegt (pLeitung).
221
Aufgabe 2.
Lesen Sie folgende Behauptungen. Arbeiten Sie in Gruppen und bestimmen Sie:
die Behauptung ist richtig, die Behauptung ist falsch oder dazu gibt es keine Angaben
im Text.
Gruppe eins:
1. Sind die Elektronen angeregt, so strömen sie aus dem vollen Valenzband ins
Leitungsband.
2. Können die Elektronen auch freie Zustände geringfügig höherer Energie
einnehmen und damit thermische oder elektrische Energie aufnehmen, so
bleiben sie doch bewegungslos.
3. Schließen wir einen positiven Pol an die Metallschicht an, so ziehen die
positiven Ladungen im Metall die freien Elektronen in der p-Schicht an.
Gruppe zwei:
1. Entsteht bei der Anregung eines Elektrons in das Leitungsband ein
unbesetzter Zustand, der von anderen Elektronen des Valenzbandes besetzt
werden kann, so bewegen sich Löcher wie positiv geladene Elektronen.
2. Bleibt die Besetzung der Zustände im Valenzband erhalten, so ändert sich die
p-Leitung nicht.
3. Besteht für die Elektronen im Valenzband auch die Möglichkeit, geringe
Energiebeträge aufzunehmen, so bleiben Löcher doch bewegungslos.
Aufgabe 3.
Arbeiten Sie in Gruppen und finden Sie im Text den deutschen Satz, der dem
russischen Satz entspricht.
222
Gruppe eins:
1. Если ширина запрещенной зоны между зоной проводимости и
валентной зоной небольшая, то некоторые электроны занимают
частично занятые уровни в зоне проводимости.
2. Хотя электроны могут занимать свободные уровни незначительно более
высокой энергии и за счет этого могут принимать термическую или
электрическую энергию, передвигаются электроны почти свободно.
Gruppe zwei:
1. В валентной зоне во время возбуждения электрона в зоне проводимости
возникает уровень, который может быть занят другими электронами
валентной зоны.
2. Если для электронов в валентной зоне существует возможность
принимать небольшие количества энергии, то возникает виртуальная
частица, называемая дыркой.
Die Hausaufgaben:
Aufgabe 1.
Benutzen Sie den Textinhalt und stellen Sie die Reihenfolge der Anregung von
Strom durch die Bewegung der Elektronen aus dem vollbesetzten Valenzband in den
leeren Leitungsband wieder her:
Werden Elektronen aus dem vollbesetzten Valenzband in das noch leere
Leitungsband angeregt – die Wirkung eines elektrisches Feldes – … .
223
Aufgabe 2.
Wählen Sie die richtige und genaueste Variante der Übersetzung folgender
Sätze:
1. Kehrt ein Elektron aus dem Leitungsband unter Energieabgabe in den mit
einem Loch besetzten Zustand des Valenzbandes zurück, spricht man von
Rekombination.
a) Если электрон, в результате отвода энергии, возвращается из зоны
проводимости в занятую дыркой валентную зону, то говорят о
рекомбинации.
b) Если электрон отдает энергию зоне проводимости, то он
возвращается в занятую дыркой валентную зону, в этом случае
говорят о рекомбинации.
2. Gleichzeitig entsteht im Valenzband ein so genanntes Loch mit positiver
Ladung, das sich in Gegenrichtung bewegt (p-Leitung).
a) Одновременно в валентной зоне возникает так называемая дырка с
положительным зарядом, которая движется в противоположном
направлении (p проводимость).
b) Одновременно
с
дыркой
в
валентной
зоне
возникает
положительный заряд, который движет дырку в противоположном
направлении (p проводимость).
Übungsarbeit 17.
Aufgabe 1.
Ein wichtiger Bestandteil des Elektromotors ist der drehende Magnet, der
Anker, den zwei Schleifkontakte mit der Stromquelle verbinden. Machen Sie sich mit
224
der Arbeitsweise des Elektromotors bekannt. Helfen Sie Ihrem Kollegen die richtigen
Antworten auf die nach dem Text gestellten Fragen zu wählen..
Wie arbeitet ein Elektromotor?
Wird der Anker mit einer elektrischen Quelle
verbunden, so dreht er sich, denn er verhält sich wie ein
Stabmagnet. Welcher Magnetpol an welchem Ende des
Ankers entsteht, hängt von der Richtung des Stromes in
der Spule ab. Ziehen sich ungleichnamige Pole von
Dauermagnet und Anker an und stoßen sich gleichnamige
Pole ab, so bewegt sich der Anker im Feld des
Dauermagneten (Abb. 1a).
Stehen sich ungleichnamige Pole gegenüber, so muss
die Drehung aufhören. Berühren die Schleifkontakte auch
zwei gegeneinander isolierte Halbringe, die fest mit der
Achse des Ankers verbunden sind, so liegen die
Schleifkontakte in dieser Stellung doch gerade auf dem
Nichtleiter zwischen den Halbringen des Kommutators
(Abb. 1b).
Der Stromkreis ist unterbrochen, so dass in dieser
Stellung keine Magnetkräfte mehr wirken. Dreht sich der
Anker wegen seiner Trägheit auch weiter, so berühren die
Schleifkontakte doch die andere Hälfte des Kommutators.
Geschlossen ist der Stromkreis wieder, nun aber mit
umgekehrter Richtung des Stromes in der Spule. Der
vorher mit dem Pluspol der Quelle verbundene Halbring
ist jetzt mit dem Minuspol verbunden. Verändert hat sich auch der Anschluss des
zweiten Halbringes (Abb. 1c). Entsprechend ändern sich die Magnetpole des Ankers.
Gegenüber dem Dauermagnet werden abstoßende Kräfte wirksam, der Anker dreht
sich weiter.
225
Nach jeder halben Drehung ergibt sich wieder eine Lage wie in Abb. 1 a. Der
Vorgang beginnt von neuem.
Schaltet man bei der Stellung von Abb. 1b den Strom ein, so läuft der Motor
nicht an. Nimmt man zwei Elektromagnete und einen Kommutator mit vier
Viertelringen – je zwei für einen Elektromagnet –, so läuft er in dieser Lage an (Abb.
2).
Benutzt
man
auch
Motoren,
in
denen
Elektromagnete statt Dauermagneten als Feldmagnete
verwendet
werden.
Die
Spule
eines
solchen
Feldmagneten kann mit der Spule des Ankers in Reihe
oder parallel geschaltet werden (Abb. 3). Vertauscht man
die Anschlüsse zur Quelle, ändert sich die Drehrichtung der Motoren in beiden Fällen
nicht: Die Pole wеrden beim Feldmagneten wie beim Ankermagneten gleichzeitig
umgekehrt. Ist der Drehsinn der Motoren von der Polung der Anschlüsse unabhängig,
so laufen sie auch mit Wechselspannung und heißen deshalb Allstrommotoren.
1. Wie verhält sich der Anker, wenn er mit einer elektrischen Quelle verbunden
ist?
a) Ist der Anker mit einer elektrischen Quelle verbunden, so bewegt er sich.
b) Ist der Anker mit einer elektrischen Quelle verbunden, so dreht er sich.
c) Ist der Anker auch mit einer elektrischen Quelle verbunden, so bleibt er
doch bewegungslos.
2. Unter welcher Bedingung
bewegt sich der Anker im Feld des
Dauermagneten?
a) Entsteht ein Magnetpol an einem Ende des Ankers, so bewegt sich der
Anker im Feld des Dauermagneten.
b) Hängt das Polvorzeichen auch von der Richtung des Stromes in der
Spule ab, so bewegt sich doch der Anker im Feld des Dauermagneten.
226
c) Ziehen sich ungleichnamige Pole von Dauermagnet und Anker an und
stoßen sich gleichnamige Pole ab, so bewegt sich der Anker im Feld des
Dauermagneten.
3. Trotz welchen Umstandes ist die Drehung aufgehört?
a) Sind zwei gegeneinander isolierte Halbringe auch fest mit der Achse des
Ankers verbunden, so hört die Drehung auf.
b) Stehen sich ungleichnamige Pole parallel, so hört die Drehung auf.
c) Berühren die Schleifkontakte auch zwei gegeneinander isolierte
Halbringe und liegen die Schleifkontakte in dieser Stellung gerade auf
dem Nichtleiter, so hört die Drehung auf.
4. Aus welchem Grunde dreht sich der Anker weiter, obwohl keine
Magnetkräfte mehr im Stromkreis wirken?
a) Ist der Stromkreis auch unterbrochen, so dreht sich der Anker wegen
seiner Trägheit doch weiter.
b) Berühren die Schleifkontakte auch die andere Hälfte des Kommutators,
so dreht sich der Anker wegen seiner Trägheit doch weiter.
c) Wirken Magnetkräfte auch im Stromkreis, so dreht sich der Anker nur
wegen seiner Trägheit doch weiter.
5. Unter welcher Bedingung ändern sich die Magnetpole des Ankers?
a) Ist der Halbring mit dem Pluspol der Quelle verbunden, so ändern sich
die Magnetpole des Ankers.
b) Ändert sich auch der Anschluss des zweiten Halbringes, so ändern sich
doch die Magnetpole des Ankers.
c) Ändert sich die Richtung des Stromes in der Spule, so ändern sich die
Magnetpole des Ankers.
227
Aufgabe 2.
Finden Sie im Text den Absatz, der die Arbeitsweise eines Elektromotors
beschreibt, in dem der Elektromagnet als Feldmagnet verwendet wird. Welcher Satz
erklärt den Titel „Allstrommotoren“?
Aufgabe 3.
Finden Sie im Text den Satz, der folgende These erklärt: Die Lage des Ankers
ändert sich, wenn die Schleifkontakte zwischen die Halbringe des Kommutators
kommen.
Aufgabe 4.
Benutzen Sie das Bild 1 und den Textinhalt und stellen Sie die Reihenfolge der
Umschaltungsphasen des Kommutators wieder her:
Der Stromkreis ist unterbrochen –der Anker dreht sich wegen seiner Trägheit –
der Stromkreis ist geschlossen – … – der Anker dreht sich weiter.
Die Hausaufgaben:
Aufgabe 1.
Das Verhalten des Ankers ändert sich, wenn der Motor belastet wird. So muss
der Zusammenhang zwischen der Ankerstromstärke und der mechanischen Belastung
bei der Entwicklung eines Elektromotors berücksichtigt werden. Lesen Sie den Text
und wählen Sie die richtigen Varianten der Antworten auf die nach dem Text
228
gestellten Fragen. Das verhilft Ihnen zum Verständnis der Funktionsweise eines
Gleichstrommotors.
Schließen
wir
einen
Spielzeugmotor
(mit
Dauermagnet)
an
eine
Gleichspannungsquelle, so dreht er sich. Wollen wir die Spannungsquelle entfernen
und stattdessen an den Anker ein Lämpchen schließen (Abb. 1). Drehen wir den
Anker von Hand schnell, so leuchtet es. Der Motor wirkt als Generator.
Betrachten
wir
jetzt
das
Verhalten
eines
Eletromotors bei Belastung. Die Ankerstromstärke I
eines Gleichstrommotors ist ohne Belastung, d.h. im
Leerlauf, klein (Abb. 2). Belasten wir ihn und
entziehen ihm dabei Energie, so dreht sich der Motor
langsamer und die Ankerstromstärke I wird größer.
Dadurch steigt die Kraft F auf die Strom führenden
Ankerdrähten. Fließen die Elektronen (Abb. 1) in den
rechts befindlichen Ankerdrähte zu, so erfahren sie
Lorentzkräfte, die den Anker im Uhrzeigersinn drehen.
Fordert der Motor mehr Leistung aus dem Netz bei
Belastung und wie funktioniert das?
Ist der im Magnetfeld rotierende Anker aufgrund der Selbstinduktion zugleich
auch ein Generator, wirkt die Induktionsspannung nach Lenz ihrer Ursache, der von
außen angelegten Spannung U1, doch entgegen.
Im Leerlauf läuft der Motor so schnell, dass Uind fast so groß ist wie die
angelegte Spannung U1. Ist die Drehfrequenz und damit die Geschwindigkeit υs
etwas größer, so kompensieren sich beide Spannungen und ist die Ankerstromstärke
null.
Nimmt die Geschwindigkeit υs
bei Belastung ab, so sinkt die induzierte
Gegenspannung Uind. Damit steigen die Ankerstromstärke I und die aus dem Netz
entnommene Leistung. Frisst sich z.B. eine Bohrmaschine fest, so kann die
229
Ankerstromstärke I ohne Sicherungseinrichtung so groß werden, dass die
Ankerwicklung durchbrennt.
1. Wie verändert sich das Verhalten eines Elektromotors bei Belastung?
a) Wird ein Gleichstrommotor belastet, so dreht er sich schneller.
b) Wird ein Gleichstrommotor belastet, so dreht er sich ungleichmäßig.
c) Wird ein Gleichstrommotor belastet, so dreht er sich langsamer.
2. Wie verändert sich die Ankerstromstärke bei Belastung?
a) Wird ein Gleichstrommotor belastet, so wird die Ankerstromstärke
größer.
b) Wird ein Gleichstrommotor belastet, so wird die Ankerstromstärke
kleiner.
c) Wird ein Gleichstrommotor belastet, so wird die Ankerstromstärke den
Wert 0 A haben.
3. Wie verändert sich die Kraft auf die Strom führenden Ankerdrähten?
a) Wird ein Gleichstrommotor belastet, so wird die Kraft abgenommen.
b) Wird ein Gleichstrommotor belastet, so wird die Kraft zugenommen.
c) Wird ein Gleichstrommotor belastet, so wird die Kraft konstant bleiben.
4. Trotz welchen Umstandes verändert sich die Wirkung der Spannung im
Stromkreis?
a) Fordert der Motor auch mehr Leistung aus dem Netz, so wirkt die
Induktionsspannung doch in umgekehrter Richtung der von außen
angelegten Spannung
b) Funktioniert der Anker im Magnetfeld auch als Generator, so wirkt die
Induktionsspannung doch in umgekehrter Richtung der von außen
angelegten Spannung
c) Läuft der Motor auch im Leerlauf, so wirkt die Induktionsspannung doch
in umgekehrter Richtung der von außen angelegten Spannung
5. Unter welcher Bedingung wird die Ankerstromstärke zugenommen?
230
a) Wird die aus dem Netz entnommene Leistung bei Belastung
abgenommen, so wird die Ankerstromstärke zugenommen.
b) Steigt die induzierte Gegenspannung bei Belastung, so wird die
Ankerstromstärke zugenommen.
c) Nimmt
die
Geschwindigkeit
bei
Belastung
ab,
so
wird
die
Ankerstromstärke zugenommen.
Aufgabe 2.
Finden Sie im Text den Absatz, der erklärt, warum die Induktionsspannung und
die von außen angelegte Spannung im Leerlauf praktisch gleich sind.
Übungsarbeit 18.
Aufgabe 1.
Wenn man einen Sinusgenerator verwendet, lässt sich die Änderung der Werte
von Strom und Spannung beim Durchgang eines Wechselstroms durch einen
ohmschen Widerstand, eine Spule und einen Kondensator vergleichen. Machen Sie
sich mit der Beschreibung des Experiments zur Bestimmung der Änderungen im
Verhältnis zwischen Strom und Spannung bekannt. Prüfen Sie sich, indem Sie die
richtige Variante der Antwort auf die angebotene Frage wählen.
Sinusgeneratoren
Wollen wir das Verhalten von Spannung und Stromstärke an ohmschen
Widerstand, Spule und Kondensator im Wechselstromkreis betrachten.
Ein Sinusgenerator erzeugt eine langsam veränderliche Wechselspannung der
Frequenz f=0,1 Hz. Wird diese Wechselspannung nacheinander an einen ohmschen
Widerstand, an eine Spule hoher Induktivität und an einen Kondensator großer
231
Kapazität gelegt (Abb. 1), so vermögen die Zeiger der angeschlossenen analogen
Messinstrumente den langsamen Änderungen der Strom- und Spannungswerte zu
folgen, sodass man das unterschiedliche Verhalten von Strom und Spannung an den
drei Bauteilen beobachten kann.
Bei der Spule hingegen bewegt sich der Stromzeiger dem Spannungszeiger
hinterher: Erreicht die Spannung auch ihren Höchstwert, so hat der Strom doch
seinen Nulldurchgang von negativen zu positiven Werten. Beim Kondensator läuft
umgekehrt der Spannungszeiger dem Stromzeiger eine Viertelperiode hinterher.
Versuchen wir das zu erklären:
Fließt ein Wechselstrom durch einen
ohmschen Widerstand, so fällt über dem
Widerstand eine Spannung ab, die nach
dem
Ohm'schen
Gesetzt
zu
jedem
Zeitpunkt dem Strom prorortional ist.
Strom und Spannung erreichen daher
gleichzeitig ihre Extremwerte (Abb. 2).
Fließt ein Wechselstrom durch eine
Spule,
so
ruft
die
fortwährende
Stromänderung
eine
selbstinduzierte
Wechselspannung in der Spule hervor. Ist die Stromänderung am größten, so hat die
induzierte Spannung dann ihren größten Betrag. Ändert der Wechselstrom sein
Vorzeichen von negativen zu positiven Werten, wird die größte positive Spannung
induziert.
232
Fließt ein Wechselstrom durch einen Kondensator, so ist zu beobachten, dass
ein Ladevorgang immer dann beendet ist, wenn der Strom eine Richtung umkehrt.
Während der Halbperiode, in der der Strom in positiver Richtung fließt, wird der
Kondensator ständig positiv geladen. Kehrt sich die Stromrichtung um, hat der Strom
seinen Nulldurchgang, so nimmt die Spannung ständig zu und erreicht ihren
Höchstwert.
Mit Wechselspannungen höherer Frequenz wird den Vorgang wiederholt. Mit
einem Zweistrahloszilloskop kann der zeitliche Verlauf von Strom und Spannung auf
dem Bildschirm dargestellt werden. Legt man einen kleinen ohmschen Widerstand in
den Kreis und gibt dessen Spannung an den ersten Kanal des Oszilloskops, so wird
der Strom aufgezeichnet. Obwohl der kleine Widerstand die Messung nicht
beeinflusst, liefert er eine Spannung, die in jedem Moment proportional zum
Wechselstrom ist.
1. Unter welcher Bedingung kann man objektive Werte der Änderungen von
Strom und Spannung bekommen?
a) Wird
eine schnell
veränderliche
Wechselspannung
von
einem
Sinusgenerator erzeugt, so kann man objektive Werte der Änderungen
von Strom und Spannung bekommen.
b) Wird
eine
Gleichspannung
nacheinander
an
einen
ohmschen
Widerstand, an eine Spule und an einen Kondensator gelegt, so kann
man objektive Werte der Änderungen von Strom und Spannung
bekommen.
c) Wird eine Wechselspannung nacheinander an einen ohmschen
Widerstand, an eine Spule und an einen Kondensator gelegt, so kann
man objektive Werte der Änderungen von Strom und Spannung
bekommen.
2. Wie ist ein Verhältnis zwischen Strom und Spannung beim Durchgang eines
Wechselstromes durch einen ohmschen Widerstand?
233
a) Fließt ein Wechselstrom durch einen ohmschen Widerstand, so steigt die
Spannung und ist zu jedem Zeitpunkt dem Strom prorortional.
b) Fließt ein Wechselstrom durch einen ohmschen Widerstand, so nimmt
die Spannung ab und ist zu jedem Zeitpunkt dem Strom prorortional.
c) Fließt ein Wechselstrom durch einen ohmschen Widerstand, so fällt die
Spannung ab und ist zu jedem Zeitpunkt dem Strom eine Viertelperiode
hinterher.
3. Wie ist ein Verhältnis zwischen Strom und Spannung beim Durchgang eines
Wechselstromes durch eine Spule?
a) Fließt ein Wechselstrom durch eine Spule, so haben der Strom und die
induzierte Spannung den größtenWert.
b) Fließt ein Wechselstrom durch eine Spule, so haben der Strom seinen
Extremwert und die induzierte Spannung den größten Wert.
c) Fließt ein Wechselstrom durch eine Spule, so haben der Strom den
größten Wert und die induzierte Spannung ihren Extremwert.
4. Wie ist ein Verhältnis zwischen Strom und Spannung beim Durchgang eines
Wechselstromes durch einen Kondensator?
a) Fließt ein Wechselstrom durch einen Kondensator, so hat der Strom den
größten Wert und nimmt die Spannung ständig zu.
b) Fließt ein Wechselstrom durch einen Kondensator, so hängt der Wert der
Spannung von der Stromrichtung ab.
c) Fließt ein Wechselstrom durch einen Kondensator, so hat der Strom
seinen Nulldurchgang und nimmt die Spannung ständig ab.
Aufgabe 2.
Finden Sie im Text den Absatz, der zeigt, wie sich das Verhältnis zwischen
Strom und Spannung bei der Verwendung eines Zweistrahlenoszilloskops ändert.
234
Aufgabe 3.
Finden Sie im Text den Satz, der folgende These erklärt: Die Spannung an der
Spule erreicht ihren Höchstwert, wenn der Strom seinen Nulldurchgang hat.
Aufgabe 4.
Benutzen Sie das Diagramm 2 und den Textinhalt und stellen Sie die
Reihenfolge der Änderung der Werte von Strom und Spannung eines analogen
Messinstrumentes beim Durchgang eines Wechselstroms durch den ohmschen
Widerstand, die Spule und den Kondensator wieder her:
Beim ohmschen Widerstand: Strom und Spannung sind prorortional und
erreichen gleichzeitig ihre Extremwerte; bei der Spule: die Stromänderung ruft eine
selbstinduzierte Wechselspannung hervor, die Stromänderung ist am größten und hat
die induzierte Spannung … .
Die Hausaufgaben:
Aufgabe 1.
Noch ein wichtiger Bauteil der Wechselstromtechnik ist der Transformator. Bei
der Verwendung eines Transformators in einem Wechselstromkreis müssen das
Spannungsverhältnis an der Primär- und der Sekundärspule sowie das Verhältnis der
Windungszahlen
richtig
berechnet
werden.
Machen
Sie
sich
mit
dem
Funktionsprinzip des Transformators bekannt. Finden Sie im Text die Information,
die erklärt, was es bedeutet: „der Transformator befindet sich im Leerlauf“ und „der
Transformator wird belastet“.
235
Der Transformator
Der Transformator ist ein wichtiges Bauteil der Wechselstromtechnik. Seine
Verwendung reicht vom Umspanner in der Starkstromtechnik
über den
Netztransformator in elektrischen Geräten bis hin zum Übertrager in elektrischen
Schaltungen, wo er nur noch Zentimetergröße besitzt. Transformatoren haben zwei
Spulen, die auf einen geschlossenen Eisenkern aufgebracht sind. Wird eine
Wechselspannung an eine Spule – die Primärspule – angelegt, so kann diese
Spannung an der anderen Spule – der Sekundärspule – als transformierte Spannung
abgegriffen werden. Befindet sich der Transformator im Leerlauf, so fließt kein
Strom in der Sekundärspule und wird keine Leistung damit entnommen. Belastet man
der Transformator, indem man z.B. sekundärseitig eine Lampe anschließt, sind die
Zusammenhänge komplex. Besitzen die Induktivitäten der Spulen auch eine
komplizierte
Abhängigkeit
von
den
Stromstärken,
so
lassen
sich
die
Übertragungseigenschaften eines belasteten Transformators doch nicht auf einfache
Weise berechnen.
Werden die angelegte Primärspannung U1 und die sekundärseitige Spannung U2
gemessen, so zeigt es sich, dass das Spannungsverhältnis U2:U1 nahezu gleich dem
Verhältnis der Windungszahlen n2:n1 ist. Im Leerlauf ist das Verhältnis von
Sekundär- und Primärspannung gleich dem Verhältnis der Windungszahlen von
Sekundär- und Primärspule
U 2 n2
. n2:n1 heißt Übersetzungsverhältnis.

U 1 n1
Der Transformatorgesetz folgt aus dem Induktionsgesetzt: Ruft ein in der
Primärspule fließender Wechselstrom im Eisenkern einen zeitlich veränderlichen
magnetischen Fluss Ф(t) hervor, so setzt dieser beide Spulen in gleicher Weise durch.
In jeder Windung – sowohl bei der Primärp – wie der Sekundärspule – wird nach
dem Induktionsgesetz die Wechselspannung u= –dΦ/dt induziert. Folgt für die
Primärspannung u1=n1u und für die Sekundärspannung u2=n2u, so ergibt sich das
Transformatorgesetz:
u
u
U
n
dФ u1 u 2
oder 2  2  2


dt
n1 n2
u1 U 1 n1
236
Tatsächtlich ist die Magnetisierung im Eisenkern nicht völlig gleich, sondern bei
der felderregenden Primärspule etwas größer als bei der Sekundärspule. Daher wird
diese von einem etwas geringeren Fluss als die Primärspule durchsetzt, womit sich
erklärt, dass das Spannungsverhältnis U2:U1 stets etwas kleiner als das Verhältnis der
Windungszahlen n2:n1 ist.
Aufgabe 2.
Finden Sie im Text und schreiben Sie den Satz aus, der folgende These erklärt:
Das Verhältnis von Primär- und Sekundärspannung ist gleich dem Verhältnis der
Windungszahlen von Primär- und Sekundärspule.