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ELEKTRONIKRATGEBER NWT 2019/-20 Lehrer: Herr Martin Jannik Nüßle J1 [E-Mail-Adresse] Inhaltsverzeichnis Definition von Fachbegriffen. 1. Elektrisches Potenzial.. 2. Ladung und Stromstärke.... 3. Widerstand und Ohmsches Gesetz. 4. Energie und Leistung.... Funktionserläuterung wichtiger Bauteile 1. Diode und Leuchtdiode 2. Widerstände...... 3. Transistoren, MOSFET 4. Schalter und Taster.. 5. IC. Grundlegende Schaltungen..... Parallelschaltung Reihenschaltung. MOSFET-Schaltung. 2 .2 .2 .2 .3 3 .4 5 6 .6 6 6 6 1 ELEKTRONIKRATGEBER NWT 2019/-20 Lehrer: Herr Martin 2 Definition von Fachbegriffen 1. Elektrisches Potenzial Elektrisches Potenzial ist die potenzielle Spannung zwischen einem Punkt im Stromkreis und einem willkürlich festgelegtem Nullpotenzial. 2. Ladung und Stromstärke Ladung: Ladung ist die Grundlage der Elektrizitätslehre, da Elektrizität nichts anderes ist als sich bewegende Landung in der Form von Elektronen. Formelbuchstabe ist Q und gemessen wird in Coulomb (C) Stromstärke: Stromstärke misst wie viel Ladung pro Sekunde an einer Stelle in einem Stromkreis fließt. Formelbuchstabe ist I und gemessen wird in Ampere (A). Formel: IQ * t 3. Widerstand und Ohmsches Gesetz Widerstand: Der elektrische Widerstand beschreibt wie stark der Strom in einem elektronischen Bauteil ,,behindert" wird. Formelbuchstabe ist R Einheit ist Ohm (2) Ohmsches Gesetz: Das Ohmsche Gesetz beschreibt den elektrischen Widerstand als Quotient aus Spannung und Stromstärke. Als Formel: R=U/I 4. Energie und Leistung Energie: Elektrische Energie ist Energie die mithilfe von Elektrizität übertragen wird oder in elektrischen Felder gespeichert wird. Formelbuchstabe ist E. Leistung: Elektrische Energie die in einer gewissen Zeit umgesetzt wird Formel: P=U*I Jannik Nüßle J1 | STIFTSGYMNASIUM SINDELFINGEN Funktionserläuterung wichtiger Bauteile 1. Diode und Leuchtdiode Diode: Eine Diode hat grundsätzlich zwei wichtige Eigenschaften, Strom kann nur in einer Richtung hindurchfließen in die andere Richtung sperrt sie, hierbei spricht man von...

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der Durchlass- und Sperrrichtung, dadurch haben Dioden eine bestimmte Anode bzw. Kathode. Die zweite Eigenschaft ist das Strom nur hindurchfließen kann wenn eine gewisse Schwellspannung erreicht wird, diese liegt bei den üblichen Silizium Dioden bei ungefähr 0,7 Volt. Deswegen benutzt man sie in der Elektrik wie Ventile, wenn Strom nur in eine Richtung fließen soll um z.B. Wechselstrom in Gelichstrom umzuwandeln. Leuchtdiode: Grundsätzlich haben Leuchtdioden, kurz LED aus dem Englischen von light-emitting diode, die gleichen Eigenschaften wie normale Dioden außer das das Verbaute Element bei Stromfluss aufleuchtet und die Schwellspannung 1,4 Volt beträgt. 2. Widerstände Ein Widerstand ist ein elektronisches Bauteil das Strom in Wärme umwandelt. Die Funktion eines Widerstandes ist es die Spannung in einem Stromkreis zu verteilen. Dies wird dazu genutzt spannungsempfindliche Bauteile wie LEDs zu schützen. +++= +G- + 3 ELEKTRONIKRATGEBER NWT 2019/-20 Lehrer: Herr Martin 3. Transistoren, MOSFET Transistoren: Transistoren sind Bauteile, die dazu verwendet werden ohne große Probleme eine weitere meist wesentlich größere Spannungsquelle noch zusätzlich einzubauen. Das funktioniert so dass wenn an dem Basis (B) Pin des Transistors eine gewisse Spannung anliegt der Transistor dann auch von seinem Kollektor (C) Pin zum Emitter (E) Pin leitet. MOSFET: Ein MOSFET ist eine besondere Art eines Transistors bei dem man den von Source (dt. Quelle; S) nach Drain (dt. Abfluss; D) fließenden Strom durch eine unterschiedlich hohe Spannung an Gate (dt: Steuerelektrode; G) steuern kann. 4. Schalter und Taster Schalter: Ein Schalter ist ein elektronisches Bauteil das aus zwei leitenden Materialien besteht die mithilfe eines Mechanismus entweder einander berühren oder voneinander getrennt sind. Dadurch kann einen ganzen oder auch einen Teil eines Stromkreises trennen kann Taster: Ein Taster tut essentiell das gleiche wie ein Schalter nur das man den Mechanismus dauerhaft betätigen muss um den Stromkreis zu schließen. Jannik Nüßle J1 | STIFTSGYMNASIUM SINDELFINGEN G E 5. IC IC ist kurz für Integrated Circuit was ins Deutsche übersetzt integrierter Schaltkreis heißt. Ein IC ist eine Platine die Tausende bis zu Millionen Transistoren, Widerstände, Dioden und Kondensator befinden. Allerdings sind sowohl die aufgebrachten Bauteile als auch der IC selbst heutzutage nur wenige Millimeter groß. Die Funktion eines ICs kann alles Mögliche sein, grundlegend sind sie aber Hauptbestandteil von modernem Computern. Ein einheitliches Schaltzeichen gibt es für ICs nicht. Genauso wenig kann man ein Beispiel Bild verwenden da sie sich auch in Größe und Form sehr stark unterscheiden können. 5 ELEKTRONIKRATGEBER NWT 2019/-20 Lehrer: Herr Martin Grundlegende Schaltungen Parallelschaltung Eine Parallelschaltung ist eine Schaltung in der mehrere ,,Verbraucher" parallel zu einander an die Stromquelle angeschlossen sind. Reihenschaltung Bei einer Reihenschaltung sind mehrere „Verbraucher“ hintereinander, in Reihe, an die Stromquelle angeschlossen sind. MOSFET-Schaltung Ein MOSFET wird in eine Schaltung mit den Kontakten Source (dt. Quelle; S) und Drain (dt. Abfluss; D) normal eingebaut hat aber noch einen zusätzlichen Kontakt Gate (dt: Steuerelektrode; G) an dem eine weitere Spannungsquelle angeschlossen ist. Wenn an G keine Spannung anliegt ist der Widerstand des MOSFETs nahezu unendlich hoch. Wenn eine Spannung an G anliegt wird er jedoch verschwindend gering. Jannik Nüßle J1 | STIFTSGYMNASIUM SINDELFINGEN N-Kanal-MOSFET sperrt OV Quelle: R= unendlich 20V http://www.sprut.de/electronic/switc h/nkanal/nkanal.html