Ein verstellbarer Widerstand 300 Ω /1 A wird als Spannungsteiler benutzt. Die angelegte Spannung von U 1 = 12 V soll auf U 2 = 2,5 V herabgesetzt

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1 nbelasteter Spannungsteiler Ein verstellbarer Widerstand 300 Ω / A wird als Spannungsteiler benutzt. Die angelegte Spannung von 2 soll auf 2 2,5 herabgesetzt werden. R 237, 5Ω R 2 62, 5Ω R Berechnen Sie die Teilwiderstände R und R 2. Drehotentiometer Ein Potentiometer (kurz Poti, nach neuer deutscher Rechtschreibung auch Potenziometer) ist ein elektrisches Widerstandsbauelement, dessen Widerstandswerte mechanisch (durch Drehen oder erschieben) veränderbar sind. R2 2 Es hat mindestens drei Anschlüsse und wird vorwiegend als stetig einstellbarer Spannungsteiler eingesetzt. Lösung: 2 2, Ω R 2 R 62, 5 Ω 2 R R R 300 Ω 62, 5 Ω Ω 2,

2 2 Belasteter Spannungsteiler Die Spannungsteilerschaltung mit R,2 kω und R Ω wird mit 4,7 kω belastet. Die Schaltung liegt an 50. L 8, 39 Schiebepotentiometer R Berechnen Sie die Spannung L bei Belastung. R2 L RL Lösung: R R R 820 Ω 4' 700 Ω 820 Ω + 4' 700 Ω Ω 2 L 2 L, R2 + RL R2 L 698, 9 Ω L 50 8, 39 R + R ' 200 Ω + 698, 9 Ω 2L Schiebepotentiometer fuer Halogen- und Gluehlampen sowie Drehzahlsteuerung von Nähmaschinen.

3 3 Messbrücke Berechnen Sie den Wert des Widerstands R 4.,95kΩ 0 R i R R 3 A I AB R 2 AB B R 4 Bei Abgleich einer Messbrücke betragen die Widerstände R 2kΩ R2 3kΩ R, 3kΩ 3 Lösung: 0 2, R 0Ω R2 R3 3, 0 kω, 3 kω R4, 95 kω R 2, 0 kω i Wheatstone sche Messbrücke Sie wurde 833 von Samuel Hunter Christie erfunden, jedoch nach dem britischen Physiker Sir Charles Wheatstone benannt, der ihre Bedeutung erkannte und ihre erbreitung förderte. Spannung AB bei abgeglichener Brücke? Null olt Strom I AB bei abgeglichener Brücke? Null Ampère

4 4 Brückenschaltung Wenn die zwei Schiebewiderstände in der einen oder anderen Endstellung sind, kann man in der gegebenen Brückenschaltung vier Fälle unterscheiden. 0 0 R i R 2 R A AB B R 4 R 3 Berechnen Sie die mögliche Spannung zwischen den Punkten A und B, wenn R kω, R 2 200Ω, R 3 0Ω und R 4 700Ω ist! 0 2, R 0Ω i Lösung: AB AB 0 R R + R Ω 000Ω + 200Ω 0

5 5 Weatstonesche Messbrücke Welchen Widerstand R wird mit der Messbrücke gemessen? X 2 Ω 0 R i R X A I AB x R 4 AB B Berechnen Sie R kω R3 kω x R 4 2 Ω ist! R X, wenn: R R 3 x R 4 wurde auf diesen Wert einreguliert! 0 4, 5, R i 0Ω x Lösung:

6 6 Gemischte Schaltung Ein Spannungsteiler-Poti von R P 3500 Ω (Gesamtwiderstand liegt an der Gesamtspannung 230 und teilt diese auf 2 90 im unbelasteten Zustand. a) Welchen Laststrom darf man ihm entnehmen, damit die Spannung auf 2 70 einbricht (R M vernachlässigt)? b) Wie gross ist also dann der Lastwiderstand R L? 0,02399 A 297 Ω Potentiometer A I R S 2 R2 2 RL RM Potentiometerschaltung Lösung: nbelastet 230 I 0,0657 A R P 3500 Ω 2 90 R2 369,6 Ω I 0,0657 A Belastet 2 70 I 2 0,05 A R2 369,6 Ω I 0,0703 A R RP R2 3500Ω 369,6Ω I L I I 0,07503A 0. 05A 0,02399 A L 70 R L I 0,02399A L 297 Ω

7 7 Drehspulmessgeräte Der Zeiger eines Messwerks hat bei 250m und 85 µa ollausschlag. Skizzieren Sie die Schaltungen zur Messbereichserweiterung: a) auf 0 b) auf 3mA und berechnen Sie die erforderlichen Widerstände. 4 '705Ω 85,76Ω Achtung: Eine Schaltungsskizze wird ausdrücklich verlangt. Die berechneten Resultate sollen den skizzierten Widerständen klar und eindeutig zugeordnet werden können! Lösung: I I M I I Sh + I M R R ( n ) M R RM ( n ) n M n I I M M R I M R M M I RM A IM Ish Rsh M 0,25 R M I 0,000085A M 294 Ω M R I I 0 0,25 R 0, A 4 '705Ω Sh M R Sh I I I Sh M R 0,25 Sh 0,003A 0, A 85,76Ω

8 8.285 Potentiometer An einem,57kω -Potentiometer steht der Abgriff bei,22 kω. a) Wie gross ist die Teilspannung am,22 kω -Widerstand, wenn die angelegte Spannung 72 beträgt? b) Welche Teilspannung zeigt ein oltmeter von 5 kω Eigenwiderstand bei Anschluss am Abgriff an? 55,95 5,7 Drehpoti

9 9.286 Drehpotentiometer Ein Drehpotentiometer mit einem Gesamtwiderstand von 330 Ω wird so eingestellt, dass in unbelastetem Zustand eine Spannung von 230 auf 50 herabgesetzt wird. a) Berechnen Sie die Teilwiderstände! b) Wie gross wird die herabgesetzte Spannung, wenn das Potentiometer mit einem Widerstand von 85 Ω belastet wird? 4,8Ω 25,2Ω 06,8 Lichtregler Sogenannte niversaldimmer erkennen automatisch, ob eine induktive oder kapazitive Last vorliegt und wirken demnach als Phasenan- oder - abschnittsteuerung. Schaltplan einer Phasenanschnittsteuerung (vereinfacht) Mit dem Potentiometer P kann eine weniger verzögerte Wechselspannung beigemischt werden. Je kleiner sein Widerstand ist, desto früher zünden der Diac und der Triac und desto heller leuchtet die Lampe. Phasenanschnitt Bei der Phasenanschnittsteuerung wird der Stromfluss meist durch einen Triac (Antiparallelschaltung zweier Thyristoren) gesteuert. Nach dem Nulldurchgang der Wechselspannung (und des Stromes) leitet der Triac den Strom so lange nicht, bis er einen Zündimpuls erhält; ab diesem Zeitpunkt (dieser Phase des Wechselstromsignals) wird der erbraucher mit Energie versorgt (bis zum nächsten Nulldurchgang). Je später der Triac gezündet wird, desto geringer ist die mittlere Leistung. Induktivitäten Elektromagnetische Trafos Phasenabschnitt Der Strom wird nach dem Nulldurchgang sofort eingeschaltet und vor dem nächsten Nulldurchgang wieder ausgeschaltet. Der Schaltungsaufwand ist höher; es müssen entweder abschaltbare Thyristoren (GTO- Thyristor) oder (Power-MOSFET) resp. IGBT-Transistoren verwendet werden, auch die Steuerungselektronik ist aufwändiger. Kapazitive Lasten Elektronische Trafos

10 0.287 Spannungsteiler Aus den gegebenen Grössen sind zu berechnen: a) I 3, b) R und c) R 2! 823,5mA 26,79Ω 236,Ω I R I 3 R 2 R 3 3 I, 2A R 3 86Ω

11 .288 Potentiometerschaltung Wie gross sind bei offenem Schalter; a) die Spannung, b) die Spannung 2? Der Schalter sei geschlossen. Berechnen Sie: c) die Spannung, d) die Spannung 2! ,9 23,9 Achtung Jeder Schritt muss ersichtlich oder klar begründet sein! I R R 2 S R 3 I 3 2 Der Widerstand des oltmeters ist sehr gross und kann für diese Betrachtung vernachlässigt werden! 60, R 00Ω R 300Ω, R 85Ω 2 3

12 2.289 Schiebepotentiometer Mit einem Schiebepotentiomneter will man die Betriebsspannung von 48 auf 8 heruntersetzen. Im erbraucher fliesst bei 8 ein Strom von 26 ma. 55 Ω 5 W Welchen Gesamtwiderstand besitzt das Potentiometer, wenn der dem erbraucher parallelgeschalteter Teilwiderstand 0 Ω aufweisst? Für welche Leistung muss das Potentiometer gebaut sein (Runden auf ganze Zahl)?

13 3.290 Brückenschaltung Welche Spannung zeigt das oltmeter ( R sehr gross) an? Wie gross müsste R 4 sein, damit das oltmeter 0 olt anzeigt? 0,399 92,4Ω R R 3 R 2 R 4 R 26Ω, R 4Ω R 3 22Ω, R 4 63Ω 0 2

14 4.29 Brückenschaltung Berechnen Sie für die gegebene Brückenschaltung bei abgeglichener Brücke ( I 0A ) den Widerstand R! 354,4Ω R 3 R 4 I R R 2 R 630Ω, R, 8kΩ 2 R4 3, 2kΩ, 48 3

15 5.292 Brückenschaltung Die Widerstandsmessbrücke ist abgeglichen. a) In welchem erhältniss stehen die Längen l und l 2 zueinander? b) Wie lange ist l und l 2, wenn der Schleifdraht m misst? :,22 l 452, 4mm l 547, 6mm 2 R 3 A R 4 l l 2 R 825Ω, R kω 3 4

16 6.293 Brückenschaltung In der nachfolgenden Brückenschaltung sind zu Berechnen: a) Die Spannung zwischen den Klemmen A und B, bei offener Brücke (Gemischte Schaltung bzw. Parallelschaltung)! b) Durch verbinden von A und B wird die Schaltung zur Brückenschaltung. Welcher Strom fliesst in der erbindung? c) erändern Sie den Widerstand R 4, damit in der Brücke kein Strom fliesst! I 6,325 40,9mA R R 3 A B R 2 R 4 R 8Ω, R 44Ω R 3 72Ω, R 4 58Ω 24 2

17 7.294 Brückenschaltung Welche Spannungen zeigt das oltmeter zwischen den Klemmen und 2 an, wenn: a) die Schaltung mit R 00Ω und R 50Ω betrieben wird! b) die Schaltung mit R 00Ω und R 50Ω betrieben wird! oder oder 54 4,5 oder 20,8 R R A B 90 c) die Schaltung mit R 00Ω und R 50Ω betrieben wird und parallel zum oltmeter ein Widerstand von 2 R 75Ω einbebaut wird! 3 R R R 4 A B 90

18 8.299 Potentiometer An der gegebenen Schaltung sind zu bestimmen: I 32,9 48 Ω R 340Ω S S2 I X R 2 275Ω R 3 808Ω R X a) Welche Spannung muss angelegt werden, dass bei geschlossenem Schalter die Spannung am 808Ω -Widerstand 50 beträgt? b) Welchen Ohmwert muss R X besitzen, damit beim schliessen von Schalter 2 die Spannung am 808Ω -Widerstand von 50 auf 45 sinkt?

19 9.308 Brückenschaltung Wenn die zwei Schiebewiderstände in der einen oder anderen Endstellung sind, kann man in der gegebenen Brückenschaltung vier Fälle unterscheiden Ω R R 3 700Ω A AB B kω R 2 R Ω Berechnen Sie die möglichen Spannungen zwischen den Punkten A und B!

20 TG Frage orschrift Literatur Antwort TG Frage orschrift Literatur Antwort TG Frage orschrift Literatur Antwort TG Frage orschrift Literatur Antwort