Physikalische Übungen: Elektronische Schaltungen - Vision

Physikalische Übungen:
Elektronische Schaltungen
Versuchsanleitung Schüler
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Physikalische Übungen: Elektronische Schaltungen
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Experimentiere nur nach Anweisung des Lehrers!
1. Übungen zu einfachen Schaltungen am Steckbrett:
Material:
 Steckbrett
 Spannungsversorgung
 elektronische Bauelemente (zur leichteren Handhabung auf kleinen Platinen)
 Spannungs- und Strommessgeräte (Multimeter)
Bauelement
Schaltzeichen
Widerstand
Photowiderstand
Schalter
Diode
Transistor
Elektrolytkondensator (Elko)
Potenziometer
Messgerät
Multimeter
(Spannung, Stromstärke, Widerstand)
V
A
Ω
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1.1 Vorübung zur Funktion des Steckbretts
Das Steckbrett hat Anschlüsse in Gruppen, die teilweise elektrisch leitend miteinander
verbunden sind.
Steckbrett, Schema
A1 Überlege dir eine Methode, um die Verbindungen der Anschlüsse festzustellen. Markiere
auf der Abbildung die Verbindungen.
A2 Die Spannungsquelle liefert eine Spannung von U= 9V. An der Leuchtdiode darf eine
Spannung von maximal 2V anliegen. Gehe davon aus, dass dabei durch die Leuchtdiode
ein Strom von 10 mA fließt.
Berechne den nötigen Wert des Widerstands, den du in den Stromkreis einbauen musst
und realisiere den entsprechenden Stromkreis mit Spannungsquelle, einer Leuchtdiode
und einem Widerstand auf dem Steckbrett.
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1.2 Schaltungen auf dem Steckbrett
1.2.1 Innenbeleuchtung mit Dimmer und Wechselschalter
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Entwirf auf einem Blatt Papier einen Schaltplan für eine Lampe, die mit 2 Schaltern (z.B.
an verschiedenen Stellen im Raum) ein- und ausgeschaltet werden kann.
Erweitere dann diesen Schaltplan um eine Lampe mit Dimmer.
Hinweis:
 Beachte, dass in beiden Fällen zusätzlich Widerstände nötig sind (Vorwiderstand bzw.
regelbarer Widerstand (Potentiometer)).
 Überlege dir auch, ob man die zusätzliche Lampe mit Dimmer in Reihe oder parallel zum
vorher entwickelten Stromkreis schalten muss.

Realisiere die erweiterte Schaltung auf dem Steckbrett.
1.2.2 Außenschaltung mit Photowiderstand


Entwirf auf einem Blatt Papier einen Schaltplan, so dass eine Lampe automatisch zum
Leuchten gebracht wird, wenn die Beleuchtungsstärke in der Umgebung abnimmt. Dazu
benötigt man folgende Bauteile: eine Lampe, einen Transistor (zum Schließen des
Stromkreises mit der Lampe bei abnehmender Beleuchtungsstärke), einen Photowiderstand bzw. eine Fotodiode (ihr Widerstand steigt bei abnehmender Beleuchtungsstärke), einen Widerstand (Schutz des Transistors) und einen regelbaren Widerstand
(Feinjustierung).
Realisiere diese Schaltung auf dem Steckbrett.
1.2.3 Füllstandanzeige

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Entwirf auf einem Blatt Papier einen Schaltplan für drei Lampen, die den Wasserstand in
einem Behälter anzeigen sollen. Verwende als Ersatz für das Wasser Schalter. (D.h. der
Wasserstand wird durch die Schalter simuliert, die Lampen sollen drei verschiedene
Wasserstände anzeigen. Schalter geschlossen → Wasserstand hat eine bestimmte Höhe
erreicht)
Realisiere diese Schaltung auf dem Steckbrett.
1.2.4 Blink- und Summanlage als Alarmanlage
Realisiere den vorgegebenen Schaltplan auf dem Steckbrett:
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2. Schaltungen auf Platinen
Nun werden beim Partnerunternehmen die von euch erstellten Schaltpläne zusammen mit
den Auszubildenden verbessert und auf Platinen verwirklicht. Dabei dürft ihr selbst die
Bauteile auf Platinen löten. Die Auszubildenden unterstützen und beraten euch.
Folgende Schaltungen fertigt ihr an:
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Innenbeleuchtung mit Dimmer und Wechselschalter (1.2.1)
Außenschaltung mit Photowiderstand (1.2.2)
Füllstandanzeige (1.2.3)
Blink- und Summanlage als Alarmanlage (1.2.4)
Die fertigen Platinen werden in einer Übungsstunde
in ein Modellhaus eingebaut, zusätzlich kann auch
noch eine Solarzelle mit angeschlossen werden
(siehe nebenstehender Schaltplan). Im fertigen
Modellhaus könnt ihr dann die Schaltungen über
ein externes Bedienpult steuern und auf
Funktionalität überprüfen.
Schaltplan Solarzelle