Berechnen Sie die Teilwiderstände R 1 und R 2.

Transkript

1 1 nbelasteter Spannungsteiler Ein verstellbarer Widerstand 300 Ω /1 A wird als Spannungsteiler benutzt. Die angelegte Spannung von 1 = 1 V soll auf =,5 V herabgesetzt werden. = 37, 5Ω R = 6, 5Ω 1 R1 Berechnen Sie die Teilwiderstände und R. Drehotentiometer Ein Potentiometer (kurz Poti, nach neuer deutscher Rechtschreibung auch Potenziometer) ist ein elektrisches Widerstandsbauelement, dessen Widerstandswerte mechanisch (durch Drehen oder Verschieben) veränderbar sind. R Es hat mindestens drei Anschlüsse und wird vorwiegend als stetig einstellbarer Spannungsteiler eingesetzt.

2 Belasteter Spannungsteiler Die Spannungsteilerschaltung mit = 1, kω und R = 80 Ω wird mit 4,7 kω belastet. Die Schaltung liegt an 50 V. L = 18, 39V Schiebepotentiometer R1 Berechnen Sie die Spannung L bei Belastung. R L RL Schiebepotentiometer fuer Halogen- und Gluehlampen sowie Drehzahlsteuerung von Nähmaschinen.

3 3 Messbrücke Berechnen Sie den Wert des Widerstands R 4. 1,95kΩ 0 R i A I AB 1 R AB B R 4 Bei Abgleich einer Messbrücke betragen die Widerstände R1 = kω R = 3kΩ, 3kΩ 3 = 0 = 1V, R i = 0Ω Wheatstone sche Messbrücke Sie wurde 1833 von Samuel Hunter Christie erfunden, jedoch nach dem britischen Physiker Sir Charles Wheatstone benannt, der ihre Bedeutung erkannte und ihre Verbreitung förderte. Spannung AB bei abgeglichener Brücke? Strom AB I bei abgeglichener Brücke?

4 4 Brückenschaltung Wenn die zwei Schiebewiderstände in der einen oder anderen Endstellung sind, kann man in der gegebenen Brückenschaltung vier Fälle unterscheiden. 10 V 0 R i R A 1 AB V B R 4 Berechnen Sie die mögliche Spannung zwischen den Punkten A und B, wenn R1 = 1kΩ, R = 00Ω, = 0Ω und R 4 = 700Ω ist! 0 = 1V, R i = 0Ω

5 5 Weatstonesche Messbrücke Welchen Widerstand R wird mit der Messbrücke gemessen? X 1 Ω 0 R i R X A I AB x R 4 AB B Berechnen Sie R1 = 1kΩ R3 = 1kΩ x R 4 = 1 Ω ist! R X, wenn: 1 x R 4 wurde auf diesen Wert einreguliert! 0 = 4, 5V, R i = 0Ω x =1

6 6 Gemischte Schaltung Ein Spannungsteiler-Poti von R P = 3500 Ω (Gesamtwiderstand liegt an der Gesamtspannung =30V und teilt diese auf =90V im unbelasteten Zustand. a) Welchen Laststrom darf man ihm entnehmen, damit die Spannung auf =70V einbricht (R M vernachlässigt)? b) Wie gross ist also dann der Lastwiderstand R L? 0,0399 A 917 Ω Potentiometer A I 1 R1 S R V RL RM Potentiometerschaltung

7 7 Drehspulmessgeräte Der Zeiger eines Messwerks hat bei 50mV und 85 µa Vollausschlag. Skizzieren Sie die Schaltungen zur Messbereichserweiterung: a) auf 10V b) auf 3mA und berechnen Sie die erforderlichen Widerstände. 114 '705Ω 85,76Ω Achtung: Eine Schaltungsskizze wird ausdrücklich verlangt. Die berechneten Resultate sollen den skizzierten Widerständen klar und eindeutig zugeordnet werden können!

8 Potentiometer An einem 1,57kΩ -Potentiometer steht der Abgriff bei 1, kω. a) Wie gross ist die Teilspannung am 1, kω -Widerstand, wenn die angelegte Spannung 7 V beträgt? b) Welche Teilspannung zeigt ein Voltmeter von 15 kω Eigenwiderstand bei Anschluss am Abgriff an? 55,95V 51,7V Drehpoti

9 Drehpotentiometer Ein Drehpotentiometer mit einem Gesamtwiderstand von 330 Ω wird so eingestellt, dass in unbelastetem Zustand eine Spannung von 30 V auf 150 V herabgesetzt wird. a) Berechnen Sie die Teilwiderstände! b) Wie gross wird die herabgesetzte Spannung, wenn das Potentiometer mit einem Widerstand von 185 Ω belastet wird? 114,8Ω 15,Ω 106,8V 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 Verbraucher 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 Spannungsteiler Aus den gegebenen Grössen sind zu berechnen: a) I 3, b) und c) R! 814 ma 6,79Ω 8,7Ω I I 3 R 3 I1 = 1, 1A = 100V 3 = 70V = 86Ω

11 Potentiometerschaltung Wie gross sind bei offenem Schalter; a) die Spannung 1, b) die Spannung? Der Schalter sei geschlossen. Berechnen Sie: c) die Spannung 1, d) die Spannung! 45 V 0 V 3,91V 3,91V Achtung Jeder Schritt muss ersichtlich oder klar begründet sein! I R S V I 3 V 1 Der Widerstand des Voltmeters ist sehr gross und kann für diese Betrachtung vernachlässigt werden! = 60V, R = 100Ω R = 300Ω, R = 85Ω 1 3

12 Schiebepotentiometer Mit einem Schiebepotentiomneter will man die Betriebsspannung von 48 V auf 8 V heruntersetzen. Im Verbraucher fliesst bei 8 V ein Strom von 6 ma. 515 Ω 5 W Welchen Gesamtwiderstand besitzt das Potentiometer, wenn der dem Verbraucher parallelgeschalteter Teilwiderstand 110 Ω aufweisst? Für welche Leistung muss das Potentiometer gebaut sein (Runden auf ganze Zahl)?

13 Brückenschaltung Welche Spannung zeigt das Voltmeter ( R V sehr gross) an? Wie gross müsste R 4 sein, damit das Voltmeter 0 Volt anzeigt? 0,399V 19,4Ω V R R 4 R = 6Ω, R = 41Ω 1 = 1Ω, R 4 = 163Ω = 10V

14 Brückenschaltung Berechnen Sie für die gegebene Brückenschaltung bei abgeglichener Brücke ( I = 0A ) den Widerstand! 354,4Ω R 4 I R R = 630Ω, R = 1, 8kΩ R4 = 3, kω, = 48V 3

15 Brückenschaltung Die Widerstandsmessbrücke ist abgeglichen. a) In welchem Verhältniss stehen die Längen l 1 und l zueinander? b) Wie lange ist l 1 und l, wenn der Schleifdraht 1 m misst? 1 :1,1 l 45, 4mm 1 = l 547, 6mm = A R 4 l 1 l R = 85Ω, R = 1kΩ 3 4

16 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 Verbindung? c) Verändern Sie den Widerstand R 4, damit in der Brücke kein Strom fliesst! I 6,35V 140,9mA A B R R 4 R = 18Ω, R = 44Ω 1 = 7Ω, R 4 = 58Ω = 4V

17 Brückenschaltung Welche Spannungen zeigt das Voltmeter zwischen den Klemmen 1 und an, wenn der Schalter in Position A oder B steht und: a) die Schaltung mit R = 100Ω und R = 50Ω betrieben wird! 1 b) die Schaltung mit R = 100Ω und R = 150Ω betrieben wird! 1 60 V oder 30 V 36 V oder 54 V 41,5V oder 0,8V R 1 1 V A B = 90V c) die Schaltung mit R = 100Ω und R = 50Ω betrieben wird und parallel zum Voltmeter ein Widerstand von 1 R = 75Ω einbebaut wird! 4 R 1 1 V R 4 A B = 90V

18 Potentiometer An der gegebenen Schaltung sind zu bestimmen: I 13,9V 1148 Ω 340Ω S1 S I X R 75Ω 808Ω R X a) Welche Spannung muss angelegt werden, dass bei geschlossenem Schalter 1 die Spannung am 808Ω -Widerstand 50 V beträgt? b) Welchen Ohmwert muss R X besitzen, damit beim schliessen von Schalter die Spannung am 808Ω -Widerstand von 50 V auf 45 V sinkt?

19 Brückenschaltung Wenn die zwei Schiebewiderstände in der einen oder anderen Endstellung sind, kann man in der gegebenen Brückenschaltung vier Fälle unterscheiden. 0-00Ω 700Ω 5 V 7 V 10 V 1 V 1V A AB B 1kΩ R R Ω Berechnen Sie die möglichen Spannungen zwischen den Punkten A und B!

20 0 Spannungsteiler Ein Spannungsteiler liegt an 30V. Im unbelasteten Zustand ist die Ausgangsspannung an R 115 V. Bei Belastung mit einem Widerstand von 00 Ω sinkt die Ausgangsspannung auf 100 V ab. 60 Ω 60 Ω Wie gross sind die Widerstände R 1 und R des Spannungsteilers? I S1 R

21 TG Frage TG Frage TG Frage TG Frage