Elektronische Bauelemente

Transkript

1 Elektronische auelemente Für Studenten des F ET / T Prof. M. Hoffmann Handout 1 Zweipoltheorie Hinweis: ei den Handouts handelt es sich um ausgewählte Schlüsselfolien und Zusammenfassungen. Die Handouts repräsentieren nicht den vollständigen nhalt der Vorlesung.

2 Die Zweipoltheorie befasst sich mit der theoretischen etrachtung und erechnung von Zweipolen. Dabei wird das lemmverhalten über den Zusammenhang von Strom und Spannung beschrieben. ls Zweipol (auch Eintor) bezeichnet man ein elektrisches auelement oder eine elektrische Schaltung mit zwei Polen (lemmen, nschlüssen). Der passive Zweipol gibt im zeitlichen Mittel in keinem etriebszustand elektrische Leistung über die lemmen ab. Elementare passive Zweipole: Widerstand, Spule, ondensator Der aktive Zweipol gibt in mindestens einem etriebszustand im zeitlichen Mittel Leistung über die lemmen ab. Elementare aktive Zweipole: Stromquelle + nnenwiderstand, Spannungsquelle + nnenwiderstand ls rbeitspunkt bezeichnet man das Wertepaar von lemmspannung und lemmstrom, welches sich beim Zusammenschalten eines aktiven und eines passiven Zweipols einstellt. lemmstrom 1 2 aktiver Zweipol lemmspannung 1 2 passiver Zweipol

3 Grundstromkreis aus elementarem aktiven und passivem Zweipol rbeitspunktbestimmung q i : nnenwiderstand i : Leerlaufspannung q : urzschlußstrom a : rbeitswiderstand a : lemmspannung : lemmstrom rbeitspunktbestimmung im --Diagramm aktiver Zweipol passiver Zweipol rbeitsgerade des passiven Zweipols a i rbeitsgerade des aktiven Zweipols Grundstromkreis ennlinie des aktiven und passiven Zweipols Die rbeitspunktbestimmung kann analog auf harmonische Wechselstromsysteme angewandt werden, indem mpedanzen anstelle der ohmschen Widerstände verwendet werden.

4 évenin-eorem: Jedes lineare elektrische Netzwerk, welches aus Spannungsquellen, Stromquellen und Widerständen besteht, ist bezüglich zweier lemmen elektrisch äquivalent zu einer eihenschaltung aus einer idealen Spannungsquelle und einem idealen Widerstand. lineares elektrisches Netzwerk évenin-mwandlung évenin-äquivalent Leerlaufexperiment Ersatzspannungsquelle: urzschlussexperiment urzschlussstrom: Ersatzwiderstand: Lerrlauf rton-eorem: Jedes lineare elektrische Netzwerk, welches aus Spannungsquellen, Stromquellen und Widerständen besteht, ist bezüglich zweier lemmen elektrisch äquivalent zu einer Parallelschaltung aus einer idealen Stromquelle und einem idealen Widerstand. lineares elektrisches Netzwerk rton-mwandlung Leerlaufexperiment Leerlaufspannung: urzschlussexperiment Ersatzstromquelle: Ersatzwiderstand: Lerrlauf Leerlauf Leerlauf rton-äquivalent

5 rton-évenin-äquivalent-mwandlung: rton- und évenin-äquivalente können ineinander umgewandelt werden, wobei die elektrischen Eigenschaften in ezug auf die lemmen erhalten bleiben. évenin-äquivalent Ersatzspannungsquelle rton-évenin-äquivalent-mwandlung rton-äquivalent Ersatzstromquelle i q Hinweis: Die Äquivalenz besteht nur bezüglich der usgangsklemmen. Jedoch entspricht die theoretische Leistungsaufnahme der rton-schaltung im Leerlauf der Leistungsaufnahme der évenin-schaltung im urzschlussfall. Da beide Schaltungen ein und das selbe reale Netzwerk repräsentieren können, wird deutlich, dass diese rechnerisch bestimmten Leistungsaufnahmen NCHT mit der Leistungsaufnahme der realen Schaltung identisch sein können.