1 Gleichstromkreis 17

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1 X Inhaltsverzeichnis 1 Gleichstromkreis Ohmsches Gesetz Widerstand und Leitwert (Konduktanz) Stromdichte Elektrizitätsmenge Leitungswiderstand Widerstand und Temperatur Spannungsfall auf Leitungen Reihenschaltung von Widerständen Parallelschaltung von Widerständen Reihenschaltung von Widerständen mit unterschiedlichen Temperaturbeiwerten Parallelschaltung von Widerständen mit unterschiedlichen Temperaturbeiwerten Spannungsteiler Unbelasteter Spannungsteiler Belasteter Spannungsteiler Messbereichserweiterung bei Spannungsmesser Messbereichserweiterung bei Strommesser Brückenschaltung mit Wheatstone Brücke Brückenschaltung mit Schleifdraht Knotenregel (1. Kirchhoffscher Satz) Maschenregel (2. Kirchhoffscher Satz) Dreieck-Stern-Umwandlung Stern-Dreieck-Umwandlung Belasteter Spannungserzeuger Reihenschaltung von Elementen Parallelschaltung von Elementen Ersatzspannungsquelle Ersatzstromquelle Faradaysches Gesetz Gesetze in einfachen Stromkreisen Elektrische Leistung Elektrische Arbeit Wirkungsgrad Elektrowärme Leistungsmessung mit Zähler Elektrisches Feld Ladung eines Kondensators Energie im geladenen Kondensator 34 5

2 1.3.9 Elektrische Ladungsverschiebung Kapazität des Plattenkondensators Kapazität des Zylinderkondensators Kapazität des Kugelkondensators Kapazität eines Koaxialkabels Kapazität einer Leitung gegen Masse Parallelschaltung von Kondensatoren Reihenschaltung von Kondensatoren Kapazitätsänderung von Kondensatoren bei Erwärmung Magnetische Felder Magnetsche Durchflutung Magnetische Feldstärke Magnetische Flussdichte und magnetischer Fluss Magnetischer Widerstand und magnetischer Leitwert Magnetischer Kreis mit Luftspalt (ohne Streuung) Kraft im Magnetfeld Kraft stromdurchflossener Leiter im Magnetfeld Kraft auf parallele Stromleiter Induktion Induktion der Bewegung Selbstinduktionsspannung Selbstinduktivität von Spulen Energie einer stromdurchflossenen Spule Reihenschaltung von Induktivitäten Parallelschaltung von Induktivitäten Selbstinduktion (konzentrisches Kabel, Koaxialkabel) Selbstinduktion (Leitung gegen Masse) Selbstinduktion (Doppelleitung) Spulen Induktivität einer einlagigen Spule Mehrlagige Spule Ringkreisförmige Luftspule Zeitkonstante einer Spule Zeitkonstante eines Kondensators 49 2 Wechselstromkreis Formeln und Kenngrößen Frequenz, Periodendauer und Drehzahl Augenblickswert, Scheitelwert, Spitze-Spitze-Wert, Effektivwert Wellenlänge Scheinleistung, Wirkleistung, Blindleistung Kapazitiver Blindwiderstand Reihenschaltung von Wirk- und kapazitivem Blindwiderstand 53 6

3 2.1.7 Parallelschaltung von Wirk- und kapazitivem Blindwiderstand Induktiver Blindwiderstand Reihenschaltung von Wirk- und induktivem Blindwiderstand Parallelschaltung von Wirk- und induktivem Blindwiderstand Kondensatorverlustfaktor Spulenverlustfaktor Reihenschaltung von Wirkwiderstand, kapazitivem und induktivem Blindwiderstand Parallelschaltung von Wirkwiderstand, kapazitivem und induktivem Blindwiderstand Reihenschwingkreis Parallelschwingkreis Parallelschwingkreis mit Reihenverlustwiderstand Dämpfung, Verstärkung, Pegel Dämpfungsfaktoren Übertragungsfaktoren Dämpfungsmaße in Bel Dämpfungsmaße in Dezibel Übertragungsmaße in Dezibel Dämpfungsmaße in Neper Relativer Pegel in Dezibel Absoluter Pegel in Dezibel Betriebsdämpfung in Dezibel Rückflussdämpfungsmaß in Dezibel Nebensprechdämpfung (Übersprechdämpfung) Gesamtdämpfungsmaß einer Übertragungsstrecke Resonanzfrequenzänderung mit Drehkondensator Resonanzfrequenzänderung mit Dreh- und Parallelkondensator Resonanzfrequenzänderung mit Dreh- und Reihenkondensator RC-, RL- und LC-Schaltungen RC-Tiefpass RC-Hochpass RL-Tiefpass RL-Hochpass LC-Tiefpass (T- und -Schaltung) LC-Hochpass (T- und -Schaltung) Transformator und Übertrager Transformatorverluste Kurzschlussfestigkeit beim Transformator Rechteck-Impulsfolgen Effektivwerte der Impulsfolge Differenzierglied 73 7

4 2.5.3 Integrierglied RC-Bandpass (Wienbrücke) Phasenschieber LC-Glied LC-Glied in T- und -Schaltung LC-Verzögerungsleitung Tiefpass-Doppelsieb LC-Bandpass LC-Bandsperre CL-Glied Hochpass-Doppelsieb Fourier-Reihen Wellenwiderstand Leitungskenngrößen Wellenwiderstand, Dämpfungskonstante, Ausbreitungsgeschwindigkeit für Kabel Wellenwiderstand (hochfrequente Leitungen und Kabel) Reflexionsfaktor Rückflussdämpfung Wellenwiderstand in der Praxis Klirrfaktor Klirrdämpfung Skineffekt (Hauteffekt) Rauschen Akustik Schallwellenlänge Schallgeschwindigkeit in festen Körpern Schallgeschwindigkeit in Flüssigkeiten Schallgeschwindigkeit in Gasen Schallgeschwindigkeit in Luft Schalldruck Akustische Impedanz Schallleistung, Schallstärke Schalldruckpegel Lautstärke Lautsprecher-Frequenzweiche (6 db pro Oktave) Lautsprecher-Frequenzweiche (12 db pro Oktave) Lautsprecher-Empfindlichkeit Reichweite eines Lautsprechers 92 3 Dioden Grundberechnungen Verlustleistung einer Diode Zulässige Verlustleistung einer Diode Statischer Diodenwiderstand (Gleichstromwiderstand) 93 8

5 3.1.4 Dynamischer Diodenwiderstand (Wechselstromwiderstand) Temperaturverhalten von Dioden Berechnungen von Diodenanwendungen Spannungsbegrenzung Diodenschalter Gleichrichterschaltungen M1U, Einpuls-Mittelpunktschaltung (Einweggleichrichter) M2U, Zweipuls-Mittelpunktschaltung B2U, Zweipuls-Brückenschaltung M3U, Dreipuls-Mittelpunktschaltung B6U, Sechspuls-Brückenschaltung Arithmetischer Mittelwert (ohmsche Last bei Gleichstrom) Strombelastbarkeit Sperrspannung Siebung M1U-Gleichrichter mit Ladekondensator M2U-Gleichrichter mit Ladekondensator B2U-Gleichrichter mit Ladekondensator RC-Siebung LC-Siebung Spannungsverdopplung (Delon-Schaltung) Spannungsverdopplung (Villard-Schaltung, Kaskadenschaltung) Spannungsvervielfachung (Villard-Schaltung) Spannungsstabilisierung mit Z-Diode Unbelastete Spannungsstabilisierung Belastete Spannungsstabilisierung Differentieller Innenwiderstand der Z-Diode Glättungsfaktor Stabilisierungsfaktor Kapazitätsdioden Tunneldiode Bipolare Transistoren Kennwerte und Kennlinien Spannungen, Ströme, Verstärkungen Vierpol-Parameter Beschalteter Vierpol (Emitterschaltung) y-parameter für die Emitterschaltung h- und y-parameter Verlustleistung Arbeitspunkteinstellung Arbeitsgerade für Gleich- und Wechselstrom 120 9

6 4.2 Kleinsignalverstärkung Kleinsignalverstärkung (Emitterschaltung) Kleinsignalverstärkung (Basisschaltung) Kleinsignalverstärkung (Kollektorschaltung) Stromgegenkopplung Spannungsgegenkopplung Kopplungskondensatoren Transistor als Schalter Astabile Kippschaltung Monostabile Kippschaltung Bistabile Kippschaltung (Flipflop) Schmitt-Trigger (Schwellwertschaltung) Sinusgeneratoren (Oszillatorschaltung) RC-Hochpass-Phasenschieber-Generator RC-Tiefpass-Phasenschieber-Generator RC-Wienbrücken-Generator LC-Generator (Meißner-Schaltung) LC-Generator (Hartley-Schaltung) LC-Generator (Gegentakt-Hartley-Schaltung) LC-Generator (Colpitts-Schaltung I) LC-Generator (Colpitts-Schaltung II) LC-Generator (ECO-Schaltung) Quarzschaltung für niedrige Frequenzen Quarzschaltung für hohe Frequenzen Quarzschaltung für sehr hohe Frequenzen Rückkopplung Induktive Kopplung bei Kleinsignalverstärkern Kapazitive Kopplung bei Kleinsignalverstärkern Darlington-Schaltung Emitterschaltung mit Stromgegenkopplung Emitterschaltung mit Spannungsgegenkopplung Bootstrap-Schaltung stufige Bootstrap-Schaltung Leistungssverstärker Leistungsverstärker mit A-Betrieb (Emitterschaltung) Leistungsverstärker mit B-Betrieb Leistungsverstärker mit AB-Betrieb Leistungsverstärker mit AB-Betrieb (Gegentaktendstufe) Kaskode-Schaltung Spannungs- und Stromquelle Konstantspannungsquelle Konstantstromquelle Differenzverstärker Wärmewiderstand Unijunktiontransistor (UJT) Unijunktiontransistor als Sägezahngenerator

7 5 FET, MOSFET, Röhren Feldeffekttransistor (FET) Sourceschaltung Drainschaltung Gateschaltung Konstantstromquelle Rechteckgenerator Monostabile Kippstufe Wechselspannungsverstärker MOSFET Sourceschaltung Drainschaltung Gateschaltung Röhren Katodenbasis-Schaltung Anodenbasis-Schaltung Gitterbasis-Schaltung Pentoden-Schaltung Spezial-Bauelemente Thermistoren NTC-Widerstand (Heißleiter) Mess- und Kompensations-NTC PTC-Widerstand (Kaltleiter) Magnetfeldabhängige Bauelemente Hallgenerator Feldplatte Spannungsabhängiger Widerstand Peltier-Element Optoelektronische Bauelemente Wellenlänge elektromagnetischer Wellen Fotowiderstände Fotodioden Fototransistoren Fotoelemente (photovoltaische Zelle) Vakuum-Fotozellen Gasgefüllte Fotozellen Foto-Sekundärelektronen-Vervielfacher (SEV) Beleuchtungsgrößen und Einheiten LEDs (Leuchtdioden) Optokoppler

8 7 Operationsverstärker Grundschaltungen Invertierender Verstärkerbetrieb Nicht invertierender Verstärkerbetrieb Impedanzwandler Differenzverstärker Summierer (Addierer) Subtrahierer Integrator Differenzierer Instrumentenverstärker Komparator und Schmitt-Trigger Invertierender Nullspannungskomparator Nicht-invertierender Nullspannungskomparator Invertierender Schmitt-Trigger mit Hysterese Nicht-invertierender Schmitt-Trigger mit Hysterese Bipolarer Koeffizient Negativer Impedanzkonverter Gyrator Wandler mit Operationsverstärker Invertierender Strom-Spannungs-Wandler Invertierender Stromwandler Wechselspannungsverstärker mit Driftunterdrückung Bootstrap-Wechselspannungsverstärker Konstantspannungsquelle Konstantstromquelle Linearer Einweggleichrichter Präzisions-Zweiweggleichrichter Logarithmischer Verstärker mit Diode Logaritmischer Verstärker mit Transistor Generatoren mit Operationsverstärker Rechteckgenerator Dreieck-Rechteck-Generator (Funktionsgenerator) Sägezahngenerator Sinusgenerator mit Wien-Robinson-Brücke Sinusgenerator mit Tiefpass-Phasenschieber Sinusgenerator mit Hochpass-Phasenschieber Aktive Tiefpass- und Hochpass-Filter Aktiver Tiefpass 1. Ordnung Aktiver Hochpass 1. Ordnung Aktiver Tiefpass 2. Ordnung Filterkoeffizienten für optimierte Frequenzgänge Aktiver Tiefpass 3. Ordnung Aktiver Tiefpass 4. Ordnung Umwandlung von Tief- in Hochpassfilter Selektiver Bandpass 2. Ordnung

9 7.5.9 Selektiver Bandsperre 2. Ordnung Allpassfilter Regelungstechnik Regelkreis Regelstrecken Zeitverhalten von Regelstrecken Proportional-Regler (P-Regler) Integral-Regler (I-Regler) Differential-Regler (D-Regler) Proportional-Differential-Regler (PD-Regler) Proportional-Integral-Regler (PI-Regler) Proportional-Integral-Differential-Regler (PID-Regler) Zweipunktregler Dreipunktregler Leistungselektronik Vierschichtdiode Sägezahngenerator mit Vierschichtdiode Sägezahngeneratoren mit UJT und FET Thyristor und Triac Phasenanschnittsteuerung mit Thyristor Phasenanschnittsteuerung mit TRIAC Phasenanschnittsteuerung mit Thyristor und UJT Phasenanschnittsteuerung mit Thyristor und DIAC Phasenanschnittsteuerung mit Thyristor und Komplementärtransistoren Phasenanschnittsteuerung mit Thyristor und Sperrschwinger Phasenanschnittsteuerung mit Thyristor und Gleichstromzündung Phasenanschnittsteuerung mit Thyristor und Wechselstromzündung Rate-Effekt Gleichstromzündung und -löschung Thyristor mit RC-Glied Vollwellensteuerung Impulspaketsteuerung Messtechnik Genauigkeiten von Messgeräten Genauigkeit von Zeigermessgeräten Genauigkeit von Digitalmessgeräten Messbereichserweiterung (Spannung) Messbereicherweiterung (Strom) Amplitudenform der Messgröße

10 9.2 Spannungs- und Strommessung mit Messwandlern Leistungsmessung: Schein- und Wirkleistung Stromfehlermethode: R iu R Spannungsfehlermethode: R ii R Leistungsmessung: Blindleistung Widerstandsmessung Direktanzeigende Ohmmeter Schleifdrahtbrücke Messung an Spannungsteilern Kapazitätsmessung Strom- und Spannungsmessung an Wechselspannung Messung durch Spannungsvergleich Brückenmessung (Tonminimum) Resonanzverfahren Induktivitätsmessung Strom- und Spannungsmessung am Wechselspannung Brückenmessung (Tonminimum) Resonanzverfahren Messung der elektrischen Leistung Wechselspannungs-Messbrücken Wheatstone-Messbrücke Thomson-Messbrücke Einfache Kapazitätsmessbrücke Kapazitätsmessbrücke nach Wien Kapazitätsmessbrücke nach Schering Induktivitätsmessbrücke nach Maxwell Induktivitätsmessbrücke nach Maxwell-Wien Induktivitätsmessbrücke nach Maxwell-Wien (frequenzunabhängig) Klirrfaktormessbrücke (Eintormessverfahren) Messen mit dem Oszilloskop Spannungsmessung Frequenzvergleichsmessung Messung der Phasenverschiebung (Verhältnis) Messung der Phasenverschiebung (Lissajous-Figur) Messung der Bandbreite Messung von Verstärkungsfaktoren Messung des Eingangswiderstandes Messung des Ausgangswiderstandes Messung eines Intermoduationsgrads Messung eines Linearfehlers Digitaltechnik Bedeutung der binären Signalwerte Zahlensysteme Dezimalsystem (Zehnersystem)

11 Dual / Binärsystem (Zweiersystem) Oktalsystem (Achtersystem) Hexadezimalsystem (Sechzehnersystem) Umwandlung von Dezimal nach Dual / Binär Umwandlung von Dezimal nach Oktal Umwandlung von Dezimal nach Hexadezimal Umwandlung von Dual / Binär nach Oktal Umwandlung von Dual / Binär nach Hexadezimal Bits und Bytes Integer (vorzeichenbehaftete Binärzahl) Ordinal (vorzeichenlose Binärzahl) Gleitpunktzahlen (Floating Point) Logische Grundfunktionen Identität Negation (NICHT, NOT) Konjunktion (UND, AND) Disjunktion (ODER, OR) Abgeleitete Schaltfunktionen NAND (NICHT-UND, NOT-AND) NOR (NICHT-ODER, NOT-OR) Äquivalenz (Exklusiv-NICHT-ODER, EXNOR) Antivalenz (Exklusiv-ODER, EXOR) Implikation Inhibition Grundregeln der Schaltalgebra Minimieren mit Karnaugh-Diagramm Flipflops Statisches RS-Flipflop Taktzustandsgesteuertes JK-Flipflop Zustandsgesteuertes D-Flipflop Taktzustandsgesteuertes JK-Master-Slave-Flipflop Taktzustandsgesteuertes T-Flipflop Auslastfaktoren bei TTL-Bausteinen Digitale Schalter Ein-Aus-Schalter (Arbeitskontakt) Ein-Aus-Schalter (Ruhekontakt) Umschalter (Wechselkontakt) Monostabile Schaltungen TTL-Monoflop mit NAND-Gatter TTL-Monoflop mit NOR-Gatter TTL-Monoflop mit NOR- und NICHT-Gatter TTL-Monoflop mit NAND- und NICHT-Gatter TTL-Monoflop mit Rückkopplung Astabile Kippschaltungen Rechteckgenerator mit NAND-Gattern Rechteckgenerator mit NOR-Gattern Rückgekoppelter Rechteckgenerator

12 Rückgekoppelter Rechteckgenerator mit Quarz Rechteckgenerator mit TTL-Schmitt-Trigger Asynchrone Frequenzteiler und Zähler Frequenzteiler und Zähler 1: Frequenzteiler und Zähler 1: Frequenzteiler und Zähler 1: Frequenzteiler und Zähler 1: Frequenzteiler und Zähler 1: Frequenzteiler und Zähler 1: Frequenzteiler und Zähler 1: Frequenzteiler und Zähler 1: Frequenzteiler und Zähler 1: Bit-Rückwärtszähler Bit-Vorwärts-Rückwärtszähler Bit-Rückwärtszähler Synchrone Vorwärtszähler Synchroner 4-Bit-Zähler mit Parallelübertrag Synchroner BCD-Zähler mit Parallelübertrag Schieberegister Serieller Eingang, paralleller Ausgang Paralleller Eingang, paralleller Ausgang Paralleller Eingang, serieller Ausgang Serieller Eingang, serieller Ausgang Segment-Anzeige und Decoder Schaltungen mit dem Zeitgeber Rechteckgenerator mit dem Monoflop mit dem Schmitt-Trigger mit dem Symmetrisches Tastverhältnis für den Rechteckgenerator mit einstellbarem Tastverhältnis Digitale Rechentechnik Halbaddierer Volladdierer Addierer für Dual-Code Halbsubtrahierer Vollsubtrahierer Subtraktion mittels 2 n 1 -Komplement Subtraktion mittels 2 n -Komplement Multiplizierer Multiplikations-Algorithmus Divisions-Algorithmus 253 X Stichwortverzeichnis