07.01.01 Der elektrische Stromkreis
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TG 7 1 1 TG 7.1.1 101 TG 7.1.1 102 TG 7.1.1 103 TG 7.1.1 104 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN REPETITIONEN GRUNDLAGEN DER ELEKTRISCHE STROMKREIS Frage Welche elementaren Aufbauteile sind für einen Stromkreis notwendig? Frage Nenne die Bedingungen, damit ein Stromkreis funktionieren kann? Frage Welches ist die Ursache, dass in einem Stromkreis ein Strom fliesst! Frage Zeichnen Sie einen Stromkreis mit: - Verbraucherwiderstand - Hin- und Rückleiterwiderstand - Schalter in der Hinleitung - Schmelzsicherung in der Hinleitung - Neutralleitertrenner in der Rückleitung - Wechselstromgenerator (230 V) 15. November 2014 www.ibn.ch Vorschrift Literatur Antwort Vorschrift Literatur Antwort Vorschrift Literatur Antwort Vorschrift Literatur Antwort Kraftquelle Leitungen Verbraucher Schalter Der Stromkreis muss geschlossen sein. Kraftquelle muss vorhanden sein. Kraftquelle Spannungsquelle Version 6 TG 7 1 1 TG 7.1.1 105 TG 7.1.1 106 TG 7.1.1 107 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN REPETITIONEN GRUNDLAGEN DER ELEKTRISCHE STROMKREIS Frage Welches Betriebsmittel im Stromkreis muss das schwächste Glied sein? Frage Wollen Sie ein Diplom für „EXPERTE“ im Zusammenhang mit dem elektrischen Stromkreis, dann gehen Sie auf den nachfolgenden Link: http://www.stromfuerbayern.de/schule/film/stromk reis.html Frage Metallische Werkstoffe sind gute elektrische Leiter, weil Sie: x Vorschrift Literatur Antwort Vorschrift Literatur Antwort Vorschrift Literatur Antwort Vorschrift Literatur Antwort Schutzelement Überstromunterbrecher Weil Sie freie Elektronen besitzen. freie Elektronen besitzen eine hohe Dichte haben gut verformbar sind korrosionsbeständig sind TG 7.1.1 108 Frage Der elektrische Leiter dient zum Transport elektrischer Energie. Deshalb muss er vorrangig: Einen kleinen spezifischen Widerstand besitzen. gut verbindbar sein ein guter Wärmeleiter sein eine hohe festigkeit besitzen x Einen kleinen spezifischen Widerstand besitzen 15. November 2014 www.ibn.ch Version 6 TG 7 1 1 TG 7.1.1 109 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN REPETITIONEN GRUNDLAGEN DER ELEKTRISCHE STROMKREIS Frage In einem Nichtleiter soll kein Stromfluss möglich sein, deshalb muss er: Vorschrift Literatur Antwort Vorschrift Literatur Antwort Einen sehr hohen Innenwiderstand haben. einen kleinen Querschnitt haben chemische beständig sein sich schwer erwärmen lassen x TG 7.1.1 110 einen sehr hohen Innenwiderstand haben Frage Man unterscheidet zwischen organischen und anorganoischen Isolierstoffen. Ein anorganischer Isolierstoff ist: Keramik (SiO2 + 3 C → SiC + 2 CO) Organische Stoffe sind: Papier Gummi (Naturkautschuk) Papier Gummi x ( Baumwolle Keramik Baumwolle TG 7.1.1 111 Frage Ein Halbleiter kann ein Nichtleiter, aber auch ein sehr guter Leiter sein. Das ist abhängig von: Vorschrift Literatur Antwort Vorschrift Literatur Antwort Den inneren und äusseren Einflüssen. der Art des Halbleiterwerkstoffes (Ge,Si) x den inneren und äusseren Einflüssen der höhe der fliessenden Ströme der höhe der angelegten Spannung TG 7.1.1 112 Frage Sind Stoffe nicht in der Lage, Ladungstransporte elektrischer Teilchen zu ermöglichen, zählen sie zur: Gruppe der Isolatoren oder Nichtleiter. Gruppe der Halbleiterwerkstoffe Gruppe der Elektrolyte x Gruppe der Isolatoren oder Nichtleiter Gruppe fester Werkstoffe 15. November 2014 www.ibn.ch Version 6 TG 7 1 1 TG 7.1.1 113 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN REPETITIONEN GRUNDLAGEN DER ELEKTRISCHE STROMKREIS Frage Die Stromleitung erfolgt bei Leitern, Isolatoren und Elektrolyten wie folgt: x TG 7.1.1 114 im Leiter durch im Isolierstoff durch im Elektrolyten durch keine Leitung Elektronen Ionen Ionen keine Leitung Elektronen Elektronen keine Leitung Ionen Keine Leitung Ionen Elektronen Frage Freie Elektronen ermöglichen in metallischen Werkstoffen den Stromtransport. Sie sind die: Vorschrift Literatur Antwort Stromleitung im - Leiter mit Elektronen - Isolator keine Leitung - Elektrolyten mit ± Ionen. Vorschrift Literatur Antwort Vorschrift Literatur Antwort Vorschrift Literatur Antwort Freie Elektronen sind die negativen Ladungsträger des Atoms. positiven Ladungsträger des Atoms x negativen Ladungsträger des Atoms Massenträger des Atoms Rekombinationsträger TG 7.1.1 115 Frage Ein Drahtwiderstand hat einen Windungsschluss. Welche der folgenden Behauptungen ist richtig?: Der Widerstand erhöht sich und der Strom sinkt Bei einem Windungsschluss wird der Widerstandswert kleiner und der Strom steigt an. Es kommt zu einem Kurzschluss in der Anlage Der Strom bleibt konstant, die Eigenerwärmung steigt x TG 7.1.1 116 Der Widerstandswert wird kleiner, der Strom steigt an Frage Zur genauen Bezeichnung von Widerständen gehört neben dem Widerstandswert auch die Toleranz. Welche Aussage hierzu ist richtigh? x Sie ist die zulässige Fertigungstoleranz für den Widerstandswert in %. Sie ist die zulässige Fertigungstoleranz für den Widerstandswert in % Die äussere Baugrösse kann um diesen Betrag schwanken Es ist die maximale Stromtoleranz Es ist der Betrag der Widerstandsänderung bei Erwärmung von 0°C auf 20°C 15. November 2014 www.ibn.ch Version 6 TG 7 1 1 TG 7.1.1 117 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN REPETITIONEN GRUNDLAGEN DER ELEKTRISCHE STROMKREIS Frage Bei einem NTC-Widerstand handelt es sich um einen: Vorschrift Literatur Antwort Vorschrift Literatur Antwort Vorschrift Literatur Antwort Vorschrift Literatur Antwort Widerstand dessen Widerstandswert bei steigender Temperatur abnimmt. Kaltleiter Widerstand, dessen Widerstandswert bei steigender Temperatur zunimmt Spannungsabhängigen Widerstand Widerstand dessen Widerstandswert bei steigender Temperatur abnimmt x TG 7.1.1 118 Frage Man unterscheidet zwischen linearen und nichtlinearen Widerständen. Bei den nichtlinearen Widerständen ist der Widerstandswert abhängig von: Der Widerstandswert eines nichtlinearen Widerstandes ist abhängig von der Temperatur, der angelegten Span-nung oder anderen äusseren Einflussen. den bestimmten geometrischen Formen der Art der Schaltung (Reihen-;Parallel-) der Temperatur, der angelegten Spannung oder anderen äusseren Einflussen der Reinheit des Leitermaterials x TG 7.1.1 119 Frage Zu welchem Bauelement gehört die dargestellte temperaturabhängige Widerstandskurve? Heissleiter x Der Widerstandswert eines nichtlinearen Widerstandes ist abhängig von der Temperatur, der angelegten Span-nung oder anderen äusseren Einflussen. Kaltleiter Varistor NTCWiderstand TG 7.1.1 120 Frage Die Kennlinie gilt für einen Widerstand mit: x positivem Temperaturkoeffizienten negativem Temperaturkoeffizienten linearen Abhängigkeiten Supraleitung 15. November 2014 www.ibn.ch Der Widerstandswert eines nichtlinearen Widerstandes ist abhängig von der Temperatur, der angelegten Span-nung oder anderen äusseren Einflussen. Version 6 TG 7 1 1 TG 7.1.1 121 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN REPETITIONEN GRUNDLAGEN DER ELEKTRISCHE STROMKREIS Frage Beim Bauelement „Widerstand“ wird zwischen Draht- und Schichtwiderstand unterschieden. Welche Bauform ist für hohe Ströme einzusetzen? x Vorschrift Literatur Antwort Drahtwiderstand Drahtwiderstand Dickschichtwiderstand Kohleschicht auf Keramikkörper Metallschichtwiderstand TG 7.1.1 122 Frage Welche Kennlinie gehört zu dem Bauelement mit einem Widerstandswert von 2Ω ? Vorschrift Literatur Antwort A A I [A] B 7 6 A 5 B C 4 x C 3 D 2 D 1 U[V] 1 TG 7.1.1 123 2 3 4 5 6 7 Frage Vorschrift Literatur Aus welcher Kennlinie wurde der Widerstand R = 0,4Ω ermittelt? I [A] I [A] 7 7 6 6 B 5 5 A B 4 3 2 4 3 2 1 1 U[V] 1 2 3 4 5 6 U[V] 7 I [A] I [A] 7 7 6 6 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 5 5 C D 4 3 2 4 3 2 1 1 U[V] 1 TG 7.1.1 124 2 3 4 5 6 7 U[V] Frage Kaltleiter – PTC-Widerstände – werden z.B. als Temperaturfühler eingesetzt, weil sie: bei Erwärmung den Strom besser leiten x Antwort Vorschrift Literatur Antwort Kaltleiter haben eine hohe temperaturabhängige Widerstandsänderung. eine hohe temperaturabhängige Widerstandsänderung haben generell nur bei niedrigen Temperaturen den Strom leiten eine geringe Verlustleistung haben 15. November 2014 www.ibn.ch Version 6 TG 7 1 1 TG 7.1.1 125 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN REPETITIONEN GRUNDLAGEN DER ELEKTRISCHE STROMKREIS Frage Heissleiter sind Widerstände mit negativem Temperaturkoeffizienten, d.h.: TG Antwort Vorschrift Literatur Antwort Vorschrift Literatur Antwort Vorschrift Literatur Antwort Heissleiter haben im heissen Zustand einen kleiner Widerstandswert. der Widerstand nimmt mit steigender Temperatur ab bei 20°C haben sie die grösste Leitfähigkeit der Widerstand nimmt bei steigender Temperatur zu sie leiten den Strom nur im heissen zustand x 7.1.1 126 Vorschrift Literatur Frage Nach der Kennlinie eines Drehschichtwiderstandes beträgt der Widerstandswert bei einem Drehwinkel von 270°: R [kΩ] 0,45kΩ 360° 0° 125Ω 0,6 x 0,45kΩ 0,5 0,75kΩ 0,3 0,4 0,2 75Ω 0,1 180 TG 7.1.1 127 360 Frage Metalle erhalten durch die Metallbindung ihre Festigkeit. Sie entsteht durch die Wechselwirkung zwischen den: Metallionen und frei beweglichen Elektronen. Metallionen x Metallionen und frei beweglichen Elektronen Atomen und freien Elektronen Protonen und Elektronen TG 7.1.1 128 Frage Nichtmetallische Werkstoffe besitzen eine: Geringe Leitfähigkeit für Wärme und Elektrizität. sehr geringe Festigkeit und Härte hohe Sprödigkeit und geringe Dichte x geringe Leitfähigkeit für Wärme und Elektrizität gute Leitfähigkeit für Wärme und Licht 15. November 2014 www.ibn.ch Version 6 TG 7 1 1 TG 7.1.1 129 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN REPETITIONEN GRUNDLAGEN DER ELEKTRISCHE STROMKREIS Frage Welche sechs nichtmetallische Werkstoffe sind für die Elektrotechnik von grosser Bedeutung? Machen Sie eine realistische Nummerierung von 1 – 6 nach Wichtigkeit! TG 1 Keramik 4 Glimmer Papier Holz Quarz Gips Zement Asbest 7.1.1 130 5 2 6 Glas Harz 3 Vorschrift Literatur Antwort Vorschrift Literatur Antwort Vorschrift Literatur Antwort Vorschrift Literatur Antwort Kunststoff 1 Kunststoff 2 Keramik 3 Baumwolle 4. Glimmer 5 Glas 6 Harz Baumwolle Frage Die Leitfähigkeit bei Metallen ist abhängig von den: Anzahl der Freien Elektronen im Gittergefüge. Dichte der Metalle Protonenzahl eines Ions Neutronenzahl eines Ions x TG 7.1.1 131 Anzahl der Freien Elektronen im Gittergefüge Frage Flüssigkeiten sind elektrische Leiter, wenn sie elektrische Ladungsträger besitzen. Diese Ladungsträger nennt man: Ionen Protonen Neutronen Neutrinos x TG 7.1.1 132 Ionen Frage Für Hochspannungsleitungen werden heute keine Kupferdrähte verwendet, sondern Aluminiumseile mit eingedrehten Stahldrähten. Kannst du dir denken, weshalb man Aluminium nimmt, obwohl es schlechter leitet als Kupfer? 15. November 2014 www.ibn.ch Aluminium ist leichter als Kupfer. Man nimmt für Hochspannungsleitungen Aluminiumseile, damit sie nicht so stark durchhängen. Die eingedrehten Stahlseile sorgen für die notwendige Festigkeit. Version 6 TG 7 1 1 TG 7.1.1 133 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN REPETITIONEN GRUNDLAGEN DER ELEKTRISCHE STROMKREIS Frage Vorschrift Literatur Eine exakte Wechselspannung ist dargestellt in der Abbildung: U [V] X A A U [V] U [V] t 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 [ms] 30 Antwort t 0 B 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 [ms] 30 t 0 -U -U U [V] U [V] t 0 C 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 [ms] 30 -U TG 7.1.1 134 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 [ms] 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 [ms] 30 -U t 0 D 2 30 -U Frage Zur Erzeugung einer Gleichspannung durch Induktion (Generator) wird ein Kommutator benötigt. Dies ist ein / eine: Vorschrift Literatur Antwort D Gleichrichterschaltung mit Dioden Magnetumschalter Frequenzumrichter x TG 7.1.1 135 mechanischer Gleichrichter (Stromwender) Frage Durch das Bewegen eines Magneten in einer Spule erfolgt eine Ladungstrennung, genutzt wird dabei: Vorschrift Literatur Antwort C der Piezoeffekt der Fotoeffekt x die elektromagnetische Induktion ein elektrolytischer Vorgang TG 7.1.1 136 Frage Der geschlossene elektrische Stromkreis bestehat aus der Spannungsquelle, den Verbrauchern (Widerständen) und den: x Vorschrift Literatur Antwort A elektrischen Leitern Sicherungsautomaten Dioden Spannungsteilern 15. November 2014 www.ibn.ch Version 6 TG 7 1 1 TG 7.1.1 137 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN REPETITIONEN GRUNDLAGEN DER ELEKTRISCHE STROMKREIS Frage Durch Druckänderung bzw. mechanische Verformung eines Kristalls erzeugt man eine Spannung. Diese Erscheinung tritt auf bei: Vorschrift Literatur Antwort C Fotoelementen Galvanischen Elementen Piezoelementen x Thermoelementen TG 7.1.1 138 Frage Die Bewegungsrichtung der Elektronen in einem elektrischen Leiter ist beim Stronfluss: Vorschrift Literatur Antwort D vom Plus- zum Minuspol gerichtet abhängig von der Art des angeschlossenen Widerstandes abhängig von der Art des benutzten Messgerätes dem von Plus (+) nach Minus (-) gezeichneten Strompfeil entgegengerichtet x TG 7.1.1 139 Frage Sind Stoffe nicht in der Lage, Ladungstransporte elektrischer Teilchen zu ermöglichen, zählen sie zur: Vorschrift Literatur Antwort C Gruppe der Halbleiterwerkstoffe Gruppe der Elektrolyte Gruppe der Isolatoren oder Nichtleiter x Gruppe fester Werkstoffe TG 7.1.1 140 Frage Durch welches Symbol oder Schaltzeichen wird allgemein ein veränderbarer Widerstand dargestellt? X A 15. November 2014 www.ibn.ch Antwort B R R B R R C Vorschrift Literatur D Version 6 TG 7 1 1 TG 7.1.1 141 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN REPETITIONEN GRUNDLAGEN DER ELEKTRISCHE STROMKREIS Frage Am Minuspol einer Spannungsquelle herrscht: Vorschrift Literatur Antwort C kein Potential Elektronenmangel x Elektronenüberschuss elektrische Neutralität TG 7.1.1 142 Frage Eine Glühlampe hat einen Widerstand R = 882Ω . Wie gross ist die Leistung P in W bei einer angelegten Spannung U = 230V ? Vorschrift Literatur Antwort D 3,8 W 200 W 260 W x TG 7.1.1 143 TG 7.1.1 144 60 W Frage Zwischen zwei Polen herrscht ein Ladungsunterschied. Wie bezeichnet man diesen Zustand? Frage Wie heisst der kleinste Baustein eines Grundstoffes, der noch dessen Eigenschaften besitzt? 15. November 2014 www.ibn.ch Vorschrift Literatur Antwort Vorschrift Literatur Antwort Der Ladungsunterschied zwischen zwei Polen wird als Spannung bezeichnet. Der kleinste Baustein eines Grundstoffes ist das Atom. Das Atom besteht aus dem positiven geladenen Atomkern (Proton, Neutron) und der negativ geladenen Atomhülle (Elektronen). Version 6 TG 7 1 1 TG 7.1.1 145 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN REPETITIONEN GRUNDLAGEN DER ELEKTRISCHE STROMKREIS Frage Nennen Sie den Unterschied zwischen Grundstoffen und Verbindungen! Vorschrift Literatur Antwort Grundstoffe, auch Elemente genannt, besitzen nur eine Atomart und sind nicht in andere Stoffe zerlegbar. Verbindungen bestehen aus Atomen verschiedener Grundstoffe und besitzen andere Eigenschaften als die Grundstoffe. TG 7.1.1 146 TG 7.1.1 147 Frage Geben Sie eine Definition zum Begriff Stromstärke? Frage Zeichnen Sie einen Stromkreis (Batterie, Leiter und Verbraucher) mit dem die Stromstärke I in [ A] gemessen werden kann! Vorschrift Literatur Vorschrift Literatur Antwort Die elektrische Stromstärke ist die Ladungsmenge Q , die pro Sekunde (Zeiteinheit t ) durch einen Leiterquerschnitt A fliesst. Antwort RL A + - I R RL TG 7.1.1 148 Frage Wo und unter welchen Bedingungen tritt ein Spannungsabfall auf? Vorschrift Literatur Antwort Ein Spannungsabfall tritt überall dort auf, wo ein Strom fliesst. Die Höhe des Spannungsabfalls ist abhängig vom Widerstandswert des Leiters oder des Bauelements und dem Wert des fliessenden Stromes. 15. November 2014 www.ibn.ch Version 6
