Stufenschaltung eines Elektroofens Berechnen Sie den Gesamtwiderstand des voll eingeschalteten Wärmegerätes!

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1 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN Stufenschaltung eines Elektroofens Berechnen Sie den Gesamtwiderstand des voll eingeschalteten Wärmegerätes! 40,3Ω R 1 230V R 2 R 1 R 2 = 80, 6Ω = 80, 6Ω

2 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN Nebeneinanderschaltung Sieben nebeneinander geschaltete gleiche Heizelemente haben als Ganzes 27,4Ω Widerstand. Wie gross ist der Widerstand eines Elementes? 191,8Ω

3 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN 3 Verhalten beurteilen Wie verhalten sich die Zweigströme zu den Zweigwiderständen? C I R 1 1 I I R I R 3 3 (A) (B) (C) (D) (E) I I I I I I I I I I R = R 1 2 R = R 1 2 R = R 2 1 R = R R = R Begründen Sie die Antwort in Worten und mit einer Berechnung indem, Sie für die drei Widerstände folgende Werte annehmen ( R 1 = 7 Ω, R 2 = 14Ω, R 3 = 42Ω ). Für die Spannung werden wir U = 42 V annehmen.

4 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN 4 Ersatzschaltung Drei Widerstände sind parallel geschaltet. Der Ersatzwiderstand beträgt 2,6 kω. Die Widerstände R 1 =8 kω und R 3 =10 kω sind bekannt. 6,265kΩ Machen Sie eine Schaltungsskizze! Wie gross ist R 2?

5 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN Glühlampenschaltung Glühlampen von 230 V, 242 Ω sind parallel geschaltet. a) Bestimmen Sie den Gesamtwiderstand, wenn 2, 3,.., 10 Lampen zusammengeschaltet sind! b) Berechnen Sie für jede Schaltung die Leistung! c) Stellen Sie die Ergebnisse als Diagramm dar (Anzahl Lampen in Funktion des Widerstandes und der Leistung - in derselben Grafik)! 221 Ω 80,67Ω 60,5Ω 48,4Ω 40,33Ω 34,57Ω 30,25Ω 26,89Ω 24,2Ω Massstab der Grafik X-Achse 1 cm = ˆ 1Lampe Y-Achse 1cm = ˆ 25Ω 1 cm = ˆ 200W

6 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN Thermisches Blinkrelais Die Spule K 1 eines thermischen Blinkrelais hat 21,7Ω Widerstand, die Heizwicklung H 200 Ω. K1 Thermischer Blinker (12V) R 1 H Elektronischer Blinker 19,58Ω Grundsätzlich ist das Geräusch das Sie hören, das Klick, Klick - wann immer Sie Ihre Blinker verwenden, von einem "Blinker". R 2 K1 Berechnen Sie den Gesamtwiderstand des thermischen Blinkers! Ältere Fahrzeuge (und ein paar neuere) verwenden thermische Blinker. Sie nutzen Wärme um das Relais ein- und ausschalten. Neuere Fahrzeuge mit elektronischen Blinker. Sie nutzen Mikrochips um das Licht ein- und auszuschalten.

7 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN Nebeneinanderschaltung Zwei Widerstände ( R 1 = 22Ω und R 2 ) sind nebeneinander geschaltet und haben zusammen 18 Ω Widerstand. Machen Sie eine Schaltungsskizze! Wieviele Ohm hat R 2? 99 Ω

8 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN Nebeneinanderschaltung Wie gross ist der Gesamtwiderstand von vier parallel geschalteten Relaisspulen von R 1 = 4200Ω, R2 = 12, 4kΩ, R 3 = 240Ω und R 4 = 12400Ω? Eine Schaltungsskizze wird unbedingt verlangt! 219 Ω

9 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN Nebeneinanderschaltung Drei Widerstände R 1 = 421Ω, R 2 = 320Ω und R X sind nebeneinander geschaltet. Ihr Gesamtwiderstand ist 62 Ω. Wieviele Ohm besitzt R X? 94,08Ω

10 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN Elektroofen Ein regulierbarer Ofen besteht aus zwei Heizelementen von je 40,2Ω, die einzeln oder Parallel geschaltet werden können. Es sind zu bestimmen: 230 V, a) Der Gesamtwiderstand bei Vollleistung, b) der Gesamtwiderstand bei halber Leistung, c) die Stromaufnahme bei Volleistungund und d) die Stromaufnahme bei halber! 20,1Ω 40,2Ω 11,44A 5,72A

11 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN Kochplatte Die beiden parallel geschalteten Heizspiralen einer Kochplatte stehen im Verhältnis R 1 : R2 = 1: 2, 75. Durch die zweite Spirale fliesst ein Strom von 2,44A. 6,71A 25,14Ω Roter Punkt Blitzkochplatte unbeheizter Plattenteil Elektrischer Anschluss Stufenschalter Überfallrand Heizspiralen Chrom-Nickel Verdrehschutz Befestigungsbolzen EUR a) Zeichnen Sie das Widerstandsschema für eine 5-Takt- Stufenschaltung (0,1,2,3,4)! b) Wie gross ist I 1 bei maximaler Leistung? c) Welchen Gesamtwiderstand besitzt die Platte, wenn sie an einer Spannung von 230 V liegt und maximale Leistung abgibt?

12 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN R 1 < R 2 R 1 R 2 P 2 P 1 L Stufe

13 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN Sammelschienen In zwei parallelen Schienen fliessen insgesamt 1,05kA. V R 1 1,24 m Ω R 2 1,8 6 m Ω 1050 A a) Wie gross ist der Gesamtwiderstand der Schienen? b) Wie gross sind die Einzelströme? c) Welchen Wert zeigt das Voltmeter? d) In welchem Verhältnis stehen die Widerstände zueinander? e) In welchem Verhältnis stehen die Einzelströme zueinander? f) Vergleichen Sie das Widerstands- mit dem Stromverhältnis! 0,744Ω 630 A 420 A 0,7812V 2 : 3 3 : 2 Die Stromstärken sind umgekehrt proportional den Widerständen

14 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN Relaisschaltung Bestimmen Sie für die gegebene Relaisschaltung: + R 1 = 36Ω 1 A 0,6A 60 Ω U = 36V R 2 - I = 1, 6 A a) die Einzelströme I 1, I 2 und b) den Widerstand R 2!

15 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN Messwiderstand Ein Messwiderstand besteht aus fünf parallel geschalteten Bändern von R1 = 40mΩ, 2 mω, 12 mω, 50 mω und R5 = 8mΩ Widerstand. Der Gesamtstrom ist 904 ma. a) Machen Sie eine Schaltungsskizze und tragen alle vorhandenen und berechneten Werte in der Schaltung ein! Berechnen Sie: b) die Ströme in den einzelnen Bändern und c) die Spannung zwischen den Bandenden! 30 ma 0,6A 0,1A 24 ma 0,15A 1,2mV

16 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN Parallele Relaisspulen Drei parallele Relaisspulen nehmen zusammen ma auf Ω 206,9Ω 48V R 3 R R 2 1 R 3 R 2 = 670Ω = 400Ω - I a) Wie gross ist der Widerstand der Spule R 1? b) Wie gross ist der Gesamtwiderstand?

17 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN Parallele Glühlampen Acht parallel geschaltete 100W - 230V -Halogen-Glühlampen haben insgesamt 60,5Ω Widerstand. Berechnen Sie: a) die Stromaufnahme einer Lampe, b) den Widerstand einer Lampe und c) den Gesamtwiderstand! 0,4348A 484 Ω 60,5Ω Halogen 100 W 1200 lm 2000 h LED 14 W 1200 lm 30 '000h

18 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN Parallelschaltung Bei offenem Schalter fliessen + R ma, bei geschlossenem Schalter 1,12 A. 0,4348A 484 Ω 60,5Ω 60V R 2 Wie gross sind: a) der Widerstand R 1 und b) der Widerstand R 2?

19 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN Parallelschaltung Die Ströme zweier parallel geschalteter Widerstände ( 120 V ) verhalten sich : I I 2,3 :1. 1 : 2 = 39,13Ω 3,067A 1,333A Der Widerstand R 2 hat 90 Ω. a) Wie gross ist R 1? b) Berechnen Sie die Ströme I 1 und I 2!

20 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN 101 Zeichnen Sie eine Schaltung von zwei nebeneinander liegenden Widerständen auf und bezeichnen Sie alle Elemente! Dabei sind die entsprechenden Voltmeter und Ampèremeter zu platzieren. 102 Zeichnen Sie die Parallelschaltung von zwei Widerständen auf und bezeichnen Sie alle Elemente! 103 Wie wird der Gesamtwiderstan von zwei parallelen Widerständen berechnet? 104 Wie wird der Gesamtwiderstand von zwei gleichen parallelen Widerständen berechnet?

21 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN 105 Wie wird der Gesamtwiderstand von drei parallelen Widerständen berechnet? 106 Wie verhält sich der Strom in der Parallelschaltung von Widerständen? 107 Die Formel und die Beschreibung der Spannungen an der Parallelschaltung ist aufzuschreiben! 108 Wie wird der Gesamtwiderstand von zwei gleichen seriellen Widerständen berechnet?

22 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN 109 Wie wird der Gesamtwiderstand von vier gleichen parallelen Widerständen (R) berechnet? 110 Wie verteilt sich der Strom von parallelen Widerständen ( R 1 =100Ω, R 2 = 200Ω ) I T = 6A an zwei 111 Formen Sie die nachfolgende Formel auf R 1 um: R1 R2 R = R1 + R Mit welchen Formel kann der Gesamtwiderstand von mehreren parallelen Widerständen berechnet werden?

23 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN 113 Wie sind Lampen in der Praxis geschaltet? 114 Wie sind Steckdosen in einer Wohnung zueinander geschaltet? 115 Wie teilt sich die Spannung an den Widerständen an der Serieschaltung auf? 116 Welches ist die häufigste Schaltung die in der Praxis angewendet wird?

24 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN 117 Darf man Lampen parallel schalten? 118 Nennen Sie zwei typische Anwendungen von Parallelschaltungen aus dem Alltag! 119 Was versteht man unter einer Parallelschaltung? 120 Was versteht man unter einer Serieschaltung? Nenne Sie zwei praktische Vorkommnis der Serieschaltung!

25 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN 121 Zählen Sie drei Unterschiede zwischen der Serieund Parallelschaltung auf? 122 Was ist der Nachteil einer Serieschaltung? 123 Schreiben Sie die wichtigsten Formeln für die Parallelschaltung von zwei Widerständen auf! 124 Schreiben Sie die wichtigsten Formeln für die Serieschaltung von zwei Widerstände auf!

26 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN 125 Was wird bei der Parallelschaltung im Vergleich zu der Serieschaltung von Widerständen addiert? 126 Was bedeutet die nachfolgende Formel? Wann wird sie gebraucht? R1 R = [Ω] n 127 Wie ist die Stromstärke bei einem grossen Widerstand? 128 Wie heisst die Knotenponktregel? Machen Sie eine Skizze mit drei Strömen, wobei zwei Ströme vom Knoten wegfliessen.

27 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN 129 Wie verhält sich der Gesamtstrom, wenn er durch zwei parallelgeschaltete Widerstände aufgeteilt wird? R2 I2 U2 R1 I1 U1 I U 130 Wie lösst man eine kombinierte Schaltung aus serie und parallel geschalteten Widerständen auf? 131 (ET01-A) Was ist speziell am Gesamtwiderstand bei der Parallelschaltung bzw. wie verhält sich der Gesamtwiderstand in einer Parallelschaltung von Widerständen? 132 Warum sind Verbraucher meist parallel geschaltet?

28 TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN 133 Wann braucht man Vorwiderstände? 134 (6-47) Welche zwei grundlegenden Schaltungsarten von Widerständen gibt es? 135 (ET02-A) Wie lautet die Definition vom spezifischen elektrischen Widerstand eines Leiters? 136 (6-44) Welche Schaltungsarten von Widerständen gibt es?