TG TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN LÖSUNGSSATZ 7 ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN REPETITIONEN 1 GRUNDLAGEN 1 DER ELEKTRISCHE STROMKREIS

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1 TEHNOLOGISHE GRUNLGEN LÖSUNGSSTZ 101 Welche elementaren ufbauteile sind für einen Stromkreis notwendig? Kraftquelle Leitungen Verbraucher Schalter 102 Nenne die edingungen, damit ein Stromkreis funktionieren kann? er Stromkreis muss geschlossen sein. Kraftquelle muss vorhanden sein. 103 Welches ist die Ursache, dass in einem Stromkreis ein Strom fliesst! Kraftquelle Spannungsquelle 104 Zeichnen Sie einen Stromkreis mit: - Verbraucherwiderstand - Hin- und Rückleiterwiderstand - Schalter in der Hinleitung - Schmelzsicherung in der Hinleitung - Neutralleitertrenner in der Rückleitung - Wechselstromgenerator (230 V)

2 TEHNOLOGISHE GRUNLGEN LÖSUNGSSTZ 105 Welches etriebsmittel im Stromkreis muss das schwächste Glied sein? Schutzelement Überstromunterbrecher 106 Wollen Sie ein iplom für EXPERTE im Zusammenhang mit dem elektrischen Stromkreis, dann gehen Sie auf den nachfolgenden Link: reis.html 107 Metallische Werkstoffe sind gute elektrische Leiter, weil Sie: Weil Sie freie Elektronen besitzen. freie Elektronen besitzen eine hohe ichte haben gut verformbar sind korrosionsbeständig sind 108 er elektrische Leiter dient zum Transport elektrischer Energie. eshalb muss er vorrangig: Einen kleinen spezifischen Widerstand besitzen. gut verbindbar sein ein guter Wärmeleiter sein eine hohe festigkeit besitzen Einen kleinen spezifischen Widerstand besitzen

3 TEHNOLOGISHE GRUNLGEN LÖSUNGSSTZ 109 In einem Nichtleiter soll kein Stromfluss möglich sein, deshalb muss er: Einen sehr hohen Innenwiderstand haben. einen kleinen Querschnitt haben chemische beständig sein sich schwer erwärmen lassen einen sehr hohen Innenwiderstand haben 110 Man unterscheidet zwischen organischen und anorganoischen Isolierstoffen. Ein anorganischer Isolierstoff ist: Papier Gummi Keramik (SiO Si + 2 O) Organische Stoffe sind: Papier Gummi (Naturkautschuk) Keramik aumwolle ( aumwolle 111 Ein Halbleiter kann ein Nichtleiter, aber auch ein sehr guter Leiter sein. as ist abhängig von: en inneren und äusseren Einflüssen. der rt des Halbleiterwerkstoffes (Ge,Si) den inneren und äusseren Einflüssen der höhe der fliessenden Ströme der höhe der angelegten Spannung 112 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 Gruppe der Isolatoren oder Nichtleiter Gruppe fester Werkstoffe

4 TEHNOLOGISHE GRUNLGEN LÖSUNGSSTZ 113 ie Stromleitung erfolgt bei Leitern, Isolatoren und Elektrolyten wie folgt: im Leiter durch im Isolierstoff durch im Elektrolyten durch Stromleitung im - Leiter mit Elektronen - Isolator keine Leitung - Elektrolyten mit ± Ionen. keine Leitung Elektronen Ionen Ionen keine Leitung Elektronen Elektronen keine Leitung Ionen Keine Leitung Ionen Elektronen 114 Freie Elektronen ermöglichen in metallischen Werkstoffen den Stromtransport. Sie sind die: Freie Elektronen sind die negativen Ladungsträger des toms. positiven Ladungsträger des toms negativen Ladungsträger des toms Massenträger des toms Rekombinationsträger 115 Ein rahtwiderstand hat einen Windungsschluss. Welche der folgenden ehauptungen ist richtig?: er Widerstand erhöht sich und der Strom sinkt ei einem Windungsschluss wird der Widerstandswert kleiner und der Strom steigt an. Es kommt zu einem Kurzschluss in der nlage er Strom bleibt konstant, die Eigenerwärmung steigt er Widerstandswert wird kleiner, der Strom steigt an 116 Zur genauen ezeichnung von Widerständen gehört neben dem Widerstandswert auch die Toleranz. Welche ussage hierzu ist richtigh? Sie ist die zulässige Fertigungstoleranz für den Widerstandswert in %. Sie ist die zulässige Fertigungstoleranz für den Widerstandswert in % ie äussere augrösse kann um diesen etrag schwanken Es ist die maimale Stromtoleranz Es ist der etrag der Widerstandsänderung bei Erwärmung von 0 auf 20

5 TEHNOLOGISHE GRUNLGEN LÖSUNGSSTZ 117 ei einem NT-Widerstand handelt es sich um einen: Widerstand dessen Widerstandswert bei steigender Temperatur abnimmt. Kaltleiter Widerstand, dessen Widerstandswert bei steigender Temperatur zunimmt Spannungsabhängigen Widerstand Widerstand dessen Widerstandswert bei steigender Temperatur abnimmt 118 Man unterscheidet zwischen linearen und nichtlinearen Widerständen. ei den nichtlinearen Widerständen ist der Widerstandswert abhängig von: er Widerstandswert eines nichtlinearen Widerstandes ist abhängig von der Temperatur, der angelegten Span-nung oder anderen äusseren Einflussen. den bestimmten geometrischen Formen der rt der Schaltung (Reihen-;Parallel-) der Temperatur, der angelegten Spannung oder anderen äusseren Einflussen der Reinheit des Leitermaterials 119 Zu welchem auelement gehört die dargestellte temperaturabhängige Widerstandskurve? Heissleiter er Widerstandswert eines nichtlinearen Widerstandes ist abhängig von der Temperatur, der angelegten Span-nung oder anderen äusseren Einflussen. Kaltleiter Varistor NT- Widerstand 120 ie Kennlinie gilt für einen Widerstand mit: positivem Temperaturkoeffizienten negativem Temperaturkoeffizienten linearen bhängigkeiten Supraleitung er Widerstandswert eines nichtlinearen Widerstandes ist abhängig von der Temperatur, der angelegten Span-nung oder anderen äusseren Einflussen.

6 TEHNOLOGISHE GRUNLGEN LÖSUNGSSTZ 121 eim auelement Widerstand wird zwischen raht- und Schichtwiderstand unterschieden. Welche auform ist für hohe Ströme einzusetzen? rahtwiderstand rahtwiderstand ickschichtwiderstand Kohleschicht auf Keramikkörper Metallschichtwiderstand 122 Welche Kennlinie gehört zu dem auelement mit einem Widerstandswert von 2 Ω? I [] U[V] 123 us welcher Kennlinie wurde der Widerstand R = 0, 4Ω ermittelt? I [] I [] U[V] 1 U[V] I [] I [] U[V] 1 U[V] Kaltleiter PT-Widerstände werden z.. als Temperaturfühler eingesetzt, weil sie: bei Erwärmung den Strom besser leiten Kaltleiter haben eine hohe temperaturabhängige Widerstandsänderung. eine hohe temperaturabhängige Widerstandsänderung haben generell nur bei niedrigen Temperaturen den Strom leiten eine geringe Verlustleistung haben

7 TEHNOLOGISHE GRUNLGEN LÖSUNGSSTZ 125 Heissleiter sind Widerstände mit negativem Temperaturkoeffizienten, d.h.: Heissleiter haben im heissen Zustand einen kleiner Widerstandswert. der Widerstand nimmt mit steigender Temperatur ab bei 20 haben sie die grösste Leitfähigkeit der Widerstand nimmt bei steigender Temperatur zu sie leiten den Strom nur im heissen zustand 126 Nach der Kennlinie eines rehschichtwiderstandes beträgt der Widerstandswert bei einem rehwinkel von 270 : 0,45kΩ R [kω] Ω 0,45kΩ 0,6 0,5 0,4 0,75kΩ 0,3 0,2 75Ω 0, Metalle erhalten durch die Metallbindung ihre Festigkeit. Sie entsteht durch die Wechselwirkung zwischen den: Metallionen und frei beweglichen Elektronen. Metallionen Metallionen und frei beweglichen Elektronen tomen und freien Elektronen Protonen und Elektronen 128 Nichtmetallische Werkstoffe besitzen eine: sehr geringe Festigkeit und Härte Geringe Leitfähigkeit für Wärme und Elektrizität. hohe Sprödigkeit und geringe ichte geringe Leitfähigkeit für Wärme und Elektrizität gute Leitfähigkeit für Wärme und Licht

8 TEHNOLOGISHE GRUNLGEN LÖSUNGSSTZ 129 Welche sechs nichtmetallische Werkstoffe sind für die Elektrotechnik von grosser edeutung? Machen Sie eine realistische Nummerierung von 1 6 nach Wichtigkeit! 2 Keramik 5 Glas 1 Kunststoff 1 Kunststoff 2 Keramik 3 aumwolle 4. Glimmer 5 Glas 6 Harz 4 Glimmer Papier Holz Quarz Gips Zement sbest 6 Harz 3 aumwolle 130 ie Leitfähigkeit bei Metallen ist abhängig von den: nzahl der Freien Elektronen im Gittergefüge. ichte der Metalle Protonenzahl eines Ions Neutronenzahl eines Ions nzahl der Freien Elektronen im Gittergefüge 131 Flüssigkeiten sind elektrische Leiter, wenn sie elektrische Ladungsträger besitzen. iese Ladungsträger nennt man: Ionen Protonen Neutronen Neutrinos Ionen 132 Für Hochspannungsleitungen werden heute keine Kupferdrähte verwendet, sondern luminiumseile mit eingedrehten Stahldrähten. Kannst du dir denken, weshalb man luminium nimmt, obwohl es schlechter leitet als Kupfer? luminium ist leichter als Kupfer. Man nimmt für Hochspannungsleitungen luminiumseile, damit sie nicht so stark durchhängen. ie eingedrehten Stahlseile sorgen für die notwendige Festigkeit.

9 [ms] [ms] [ms] [ms] 30 TEHNOLOGISHE GRUNLGEN LÖSUNGSSTZ 133 Eine eakte Wechselspannung ist dargestellt in der bbildung: U [V] U [V] U [V] X t t t 6 [ms] U U [V] -U U [V] t t -U -U -U 134 Zur Erzeugung einer Gleichspannung durch Induktion (Generator) wird ein Kommutator benötigt. ies ist ein / eine: Gleichrichterschaltung mit ioden Magnetumschalter Frequenzumrichter mechanischer Gleichrichter (Stromwender) 135 urch das ewegen eines Magneten in einer Spule erfolgt eine Ladungstrennung, genutzt wird dabei: der Piezoeffekt der Fotoeffekt die elektromagnetische Induktion ein elektrolytischer Vorgang 136 er geschlossene elektrische Stromkreis bestehat aus der Spannungsquelle, den Verbrauchern (Widerständen) und den: elektrischen Leitern Sicherungsautomaten ioden Spannungsteilern

10 TEHNOLOGISHE GRUNLGEN LÖSUNGSSTZ 137 urch ruckänderung bzw. mechanische Verformung eines Kristalls erzeugt man eine Spannung. iese Erscheinung tritt auf bei: Fotoelementen Galvanischen Elementen Piezoelementen Thermoelementen 138 ie ewegungsrichtung der Elektronen in einem elektrischen Leiter ist beim Stronfluss: vom Plus- zum Minuspol gerichtet abhängig von der rt des angeschlossenen Widerstandes abhängig von der rt des benutzten Messgerätes dem von Plus (+) nach Minus (-) gezeichneten Strompfeil entgegengerichtet 139 Sind Stoffe nicht in der Lage, Ladungstransporte elektrischer Teilchen zu ermöglichen, zählen sie zur: Gruppe der Halbleiterwerkstoffe Gruppe der Elektrolyte Gruppe der Isolatoren oder Nichtleiter Gruppe fester Werkstoffe 140 urch welches Symbol oder Schaltzeichen wird allgemein ein veränderbarer Widerstand dargestellt? X R R R R

11 TEHNOLOGISHE GRUNLGEN LÖSUNGSSTZ 141 m Minuspol einer Spannungsquelle herrscht: kein Potential Elektronenmangel Elektronenüberschuss elektrische Neutralität 142 Eine Glühlampe hat einen Widerstand R = 882Ω bei einer angelegten Spannung U = 230V?. Wie gross ist die Leistung P in W 3,8 W 200 W 260 W 60 W 143 Zwischen zwei Polen herrscht ein Ladungsunterschied. Wie bezeichnet man diesen Zustand? er Ladungsunterschied zwischen zwei Polen wird als Spannung bezeichnet. 144 Wie heisst der kleinste austein eines Grundstoffes, der noch dessen Eigenschaften besitzt? er kleinste austein eines Grundstoffes ist das tom. as tom besteht aus dem positiven geladenen tomkern (Proton, Neutron) und der negativ geladenen tomhülle (Elektronen).

12 TEHNOLOGISHE GRUNLGEN LÖSUNGSSTZ 145 Nennen Sie den Unterschied zwischen Grundstoffen und Verbindungen! Grundstoffe, auch Elemente genannt, besitzen nur eine tomart und sind nicht in andere Stoffe zerlegbar. Verbindungen bestehen aus tomen verschiedener Grundstoffe und besitzen andere Eigenschaften als die Grundstoffe. 146 Geben Sie eine efinition zum egriff Stromstärke? ie elektrische Stromstärke ist die Ladungsmenge Q, die pro Sekunde (Zeiteinheit t ) durch einen Leiterquerschnitt fliesst. 147 Zeichnen Sie einen Stromkreis (atterie, Leiter und Verbraucher) mit dem die Stromstärke I in [] gemessen werden kann! R L I + - R R L 148 Wo und unter welchen edingungen tritt ein Spannungsabfall auf? Ein Spannungsabfall tritt überall dort auf, wo ein Strom fliesst. ie Höhe des Spannungsabfalls ist abhängig vom Widerstandswert des Leiters oder des auelements und dem Wert des fliessenden Stromes.