Schaltungen zum Stecken mit den Kosmos Elektrokästen

Transkript

1 Schaltungen zum Stecken mit den Kosmos Elektrokästen Bitte baut jede Schaltung nach dem Schaltplan auf und macht eine Skizze, wie ihr die einzelnen Komponenten im Kasten gesteckt habt. Falls kein Schaltplan vorgegeben ist, fertigt auch einen Schaltplan an. Zum Schluß schreibt ihr immer eine kurze Erklärung, was die Schaltung "tut" oder was es besonderes gibt. 1. ufgabe: Eine Lampe zum Leuchten bringen 2. ufgabe: Eine Lampe ein und ausschalten 3. ufgabe: Zwischen zwei Lampen umschalten. Statt des einfachen Schalter braucht ihr jetzt den Umschalter auf der dreieckigen Platte. Der Kontakt ist dabei mit der Batterie zu verbinden, da entweder mit B oder mit C verbunden wird, je nach Schalterstellung. 4. So kann man einen Strom messen: Das Instrument ist leicht an dem durchsichtigen Gehäuse und dem Schalter zu erkennen, Stellt den Schalter zum Strommessen auf. Ist der Schalter aus, ist der Strom Null. Mit eingeschalteter Lampe sollte der Strom zwischen 0,1 und 0,2 mpere (untere Skala) liegen. Schlägt das Instrument in die falsche Richtung aus, müsst ihr das Instrument andersherum drehen (Plus an Plus anschließen!). Ihr könnt das Instrument ab jetzt immer einbauen. Zeigt es Vollausschlag (ca. 1 mpere) an, habt ihr einen Kurzschluss, dann solltet ihr die Verbindung sofort unterbrechen!

2 5 Wie misst man eine Spannung? V Wenn ihr das Instrument auf V schaltet, kann es die Batteriespannung messen. Ihr müsst es dazu direkt mit Plus und Minus der Batterie verbinden. So angeschlossen darf es nie auf geschaltet werden, denn dann gibt es einen Kurzschluss, ein hoher Strom fließt und die Batterie wäre schnell leer. Unsere Batterie hat glücklicherweise einen Überstromschutz (das kleine braune Bauteil). Eine echter Kurzschluss würde das Instrument sofort zerstören!!! Die Batteriespannung ist 3 Volt (obere Skala), da sich die Spannung der beiden hintereinander geschalteten 1,5 V Batterien addiert. Schaltet man die Lampe ein, sollte sich die Spannung nur wenig ändern. Ist die Änderung stark, ist die Batterie schon sehr erschöpft. Das ist also ein guter Test für die Batterie! 6. Drei Lampen an einer Stromquelle hell leuchten lassen. Diese Schaltung heißt Parallelschaltung. Wie in der Mathematik parallele Strecken sind hier die drei Lampen parallel angeordnet. Der Strom aus der Batterie nun kann durch jede der Lampen fließen. Das Instrument zeigt ca. 0,3 0,5 an (Je nach Batterie und jeweiligem Instrument, die leider etwas ungenau sind). Man kann die Lampen mit der Hand etwas herausdrehen, dann gehen sie aus. So kann man den Strom für 1, 2 oder 3 betriebene Lampen messen. Fertigt eine Tabelle mit den gemessenen Strömen an! Ihr könnt danach auch das Instrument ausbauen und die Spannung an jeder Lampe messen. Dazu müsst ihr erst das Instrument auf V stellen, und es dann mit dem rechten und linken Pol jeder Lampe verbinden. Immer darauf achten, dass die PlusSeit zum Pluspol der Batterie zeigt, sonst schlägt das Instrument falsch herum aus. Die Spannung sollte an jeder Lampe exakt gleich sein. Merke: Bei der Parallelschaltung addieren sich die Einzelströme der Verbraucher zum Gesamtstrom. Die Batteriespannung hier (3 Volt) liegt an jedem Verbraucher voll an. Die Steckdosen in eurem Haus sind parallel geschaltet. Die Spannung ist 220 Volt (chtung: Lebensgefahr!), der maximale Strom aller Geräte an einer Sicherung ist 16 mpere.

3 7. Ihr sollt drei Lampen leuchten lassen, aber so, dass sie ausgehen, wenn eine der Lampen herausgedreht wird. Diese Schaltung verwendet man für Lichterketten am Weihnachtsbaum. Diese Schaltung nennt man Serienschaltung. Der Strom ist jetzt sogar geringer als bei einer Lampe allein, denn er muss durch alle drei Lampen nacheinander hindurch laufen. daher leuchten die Lampen nur sehr schwach. Misst man die Spannung an den Lampe, ist sie immer kleiner als 3 V. lle Spannungen zusammengerechnet ergeben die Gesamtspannung, allerdings ist unser Instrument zu ungenau, um das zu überprüfen. Merke: Bei der Serienschaltung ist der Strom durch jeden der Verbraucher auch der Gesamtstrom. Nur ein Bruchteil der Batteriespannung liegt an dem jeweiligen Verbraucher an, aber alle Einzelspannungen zusammen ergeben aber die Batteriespannung. Warum nimmt man für die Weihnachtsbaumlichterketten nicht die Parallelschaltung? Das hat vor allem Sparsamkeitsgründe: Man braucht weniger Kabel und kann Lampen für kleine Spannungen verwenden, die wesentlich billiger sind. Leider ist das Licht dann auch aus, wenn eine Lampe kaputtgeht. Dagegen gab es vor 10 Jahren folgende Trickschaltung: Eine kleine Feder überbrückt den rechten und linken Pol der Lampe, sobald der Glühfaden durchbrennt. Dann kann der Strom auch bei defekter Lampe weiterfließen. Diese Schaltung hat aber auch Nachteile: Je mehr Lampen kaputtgehen, desto höher wird die Spannung für die restlichen Lampen. Irgendwann ist die Spannung so hoch, dass die restlichen Lampen in einer rt Kettenreaktion in Sekunden durchbrennen, bis die letzte Lampe kaputtgeht und einen Kurzschluss verursacht! 8. Serienschaltung von Schaltern S 1 S 2 S 3 Schaltet man drei Schalter in Serie, dann leuchtet die Lampe nur, wenn... (Nutzt Schalter und Taster aus dem Kasten um diese Schaltung aufzubauen.)

4 9. Parallelschaltung von Schaltern S 1 S 2 S 3 Die Lampe leuchtet, wenn... Um genauer zu beschreiben, wann die Lampe leuchtet kann man eine Logiktabelle anfertigen. 0 bedeutet aus, 1 bedeutet an. Wie ihr seht, gibt es tatsächlich 8 Möglichkeiten! Schalter 1 Schalter 2 Schalter 3 Lampe Eine Schaltung finden, wenn die Logiktabelle vorliegt. Entwerft und testet einen Schaltplan, der zu der folgenden Logiktabelle passt! Schalter 1 Schalter 2 Schalter 3 Lampe

5 11. Schloss Frankenstein eine verzwickte Elektrik Das ist die Beleuchtungsanlage von Schloss Frankenstein: Was geschieht, wenn man die verschiedenen Schalter öffnet oder schließt? Baut die Schaltung auf und füllt die LogikTabelle aus! Gebt auch an, ob die Lampe hell, mittel oder eher dunkel leuchtet. Umschalter 1 Lampe 2: Eingangshalle Schalter 2 Lampe 3: Gästezimmer Schalter 3 Lampe 1: Bibilothek Lampe 4: Folterkeller Umschalter 1 Schalter 2 Schalter 3 Bibliothek Halle Gästezimmer Folterkeller oben aus aus oben ein aus oben aus ein oben ein ein unten aus aus unten ein aus unten aus ein unten ein ein