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Telekosmos-PraktikumTeil 1• Title • Heinz Richter • Inhaltsverzeichnis • Wichtige Hinweise • Auswahl von Geräten • Einleitung A. Wir richten unser Experimentierlabor ein B. Elektrotechnik, in Versuchen erlebt C. Mit Halbleiterdioden auf du und du D. Mit dem Transistor ist alles zu machen Schlusswort AnhangI. Anwelsung zum AufbauII. Anleitung zum Prüfen und Reparieren von Einzelteilen • Versuchsverzeichnis • Stichwortverzeichnis • Accessories • Norm-Schaltzeichen nach DIN |
II. Wechselstrom - überall!1. Was ist Wechselspannung?Es gibt zahlreiche elektrische Stromquellen, bei denen die Polarität der Anschlüsse dauernd wechselt. Aus dem urspruenglichen Pluspol wird also nach einer kuerzeren oder längeren Zeit ein Minuspol, aus dem Minuspol ein Pluspol, und nach einer weiteren Zeitspanne stellt sich der urspruengliche Zustand wieder ein.
2. Frequenz, Amplitude, Phase - nicht so schlimm!Häufig interessiert, wie oft der Polaritätswechsel innerhalb einer Zeiteinheit vonstatten geht. Hierfür hat man ein Mass, die "Frequenz" (f), geschaffen. Sie gibt die Zahl der Perioden je Sekunde an und wird in Perioden je Sekunde oder in Hertz (Hz) gemeßen. Kehrt also eine Wechselspannung innerhalb einer Sekunde ihr Vorzeichen einmal um, so hat sie eine Frequenz von 1 Hz. Die Wechselspannung unserer Lichtnetze hat eine Frequenz von 50 Hz. Da in der Praxis oft sehr hohe Frequenzen vorkommen, hat man die größeren Einheiten Kilohertz (kHz), Megahertz (MHz) und Gigahertz (GHz) geschaffen. Es ist 1 GHz = 1 000 000 kHz, 1 MHz = 1 000 000 Hz, 1 kHz = 1 000 Hz. Ein weiterer wichtiger Begriff ist die "Amplitude", womit man den jeweils auftretenden positiven oder negativen Hoechstwert einer Wechselgröße bezeichnet. Ein beliebig herausgegriffener Zwischenwert der Sinuskurve heisst Augenblickswert oder Momentanwert. Schliesslich müssen wir noch den Begriff der Phase bzw. der Phasenverschiebung kennenlernen. Zu diesem Zweck ist in Abbildung 14 noch eine weitere Kurve gestrichelt eingezeichnet. Sie läuft dann durch Null, wenn die ausgezogene Kurve ihr positives oder negatives Maximum erreicht. Zwischen beiden Kurven besteht also eine zeitliche Verschiebung, Phasenverschiebung genannt; sie ist in Abb. 14 ebenfalls angedeutet. Man kann sie in Zeitwerten, aber auch in Winkelgraden meßen, weil die Sinuskurve von einem Kreis abgeleitet ist. Zu einer vollen Periode gehören demnach 360 degrees; die Phasenverschiebung zwischen den beiden Kurven in Abb. 14 betragt beispielsweise 90 degrees. In der Praxis können ganz beliebige Werte vorkommen. Man bezeichnet diesen Winkel auch mit dem griechischen Buchstaben "Phi" (φ).3. Was ein Kondensator istJeder Kondensator besteht nach Abb. 15 grundsaetzlich aus zwei mehr oder weniger großen Metallflaechen, die sich in einem bestimmten Abstand, isoliert voneinander, gegenüberstehen. Diese Platten haben zunaechst, wenn sie an keine Stromquelle angeschlossen sind, eine gleich große Elektronenbesetzung. Schliessen wir nun, wie Abb. 15 zeigt, eine Gleichstromquelle an die Platten an, so sorgt diese dafür, daß die linke Plattenseite viele, die rechte Plattenseite wenig Elektronen erhält, da die Polung entsprechend gewählt ist. Die Stromquelle muss also zunaechst einen "Elektronentransport" vornehmen, denn sie hat auf die linke Plattenhälfte viele Elektronen zu schaffen, von der rechten Platte dagegen entsprechend viele abzuziehen. In der Zuleitung zu den Platten muss also während dieses Elektronentransportes ein "Ladestrom" fliessen. Er hört auf, wenn der Elektronenunterschied der Spannung der angeschlossenen Stromquelle entspricht. Haben die Platten nach Beendigung der Ladung die Spannung der Stromquelle angenommen, so ist der Kondensator "geladen". Er hat dann einen bestimmten "Arbeitsinhalt" aufgespeichert. Dieser bleibt bestehen, wenn man die Stromquelle wieder abschaltet, denn ein Ausgleich der Spannung ist nicht möglich. Erst wenn man die Platten durch einen Draht verbindet, stellt sich das Gleichgewicht wieder her; nunmehr naemlich fliessen von der linken Platte über den Draht soviel Elektronen zur rechten Platte, bis auf beiden Platten gleich viel Elektronen vorhanden sind. Auch dieser Vorgang ist mit einem Strom, dem "Entladestrom", verbunden. Der Kondensator ist nach dessen Aufhören "entladen". Ganz anders verhält sich der Kondensator beim Anlegen einer Wechselspannung. Dann naemlich werden Elektronen in stetigem Wechsel von einer Platte fortgeführt und zur anderen transportiert; der Elektronentransport, also der Strom, geht dauernd hin und her, und zwar so lange, wie die Wechselspannung angeschlossen bleibt. Ist naemlich der Ladezustand in einer Richtung einmal erreicht, so zwingt die wechselnde Polarität der Stromquelle schon wieder zu einer "Umladung", so daß erneut Strom fliesst. Daraus ergibt sich, daß ein Kondensator für Wechselstrom "durchläßig" ist, im Gegensatz zu Gleichstrom.
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