refactor: use \qty and \unit in sections of chapter 9 "Reihen- und Parallelschaltung von Bauelementen"
This commit is contained in:
@@ -8,45 +8,45 @@ Wenn alle Widerstände gleich groß sind und durch $R_3$ ein Strom von 1mA flie
|
||||
Alles klar?
|
||||
Wie komme ich nun auf die Gesamtspannung U?
|
||||
Diese Spannung muss so groß sein, dass durch den Gesamtwiderstand auch der Gesamtstrom fließen kann. Der Gesamtstrom entspricht dem Strom durch $R_1$.
|
||||
Eine kleine Formel hilft nun bei der Berechnung. U = I * R = 2mA * 15 kOhm
|
||||
Eine kleine Formel hilft nun bei der Berechnung. $U = I \cdot R = \qty{2}{\milli\ampere} \cdot \qty{15}{\kilo\ohm}$
|
||||
</margin>
|
||||
---
|
||||
[question:AD107]
|
||||
|
||||
<margin>
|
||||
Dieses Mal ist die Gesamtspannung angegeben und der Strom durch $R_3$ ist gesucht. Da alle Widerstände wieder 10 kOhm betragen, ergibt sich ein Gesamtwiderstand wie in der vorherigen Aufgabe.
|
||||
Dieses Mal ist die Gesamtspannung angegeben und der Strom durch $R_3$ ist gesucht. Da alle Widerstände wieder $\qty{10}{\kilo\ohm}$ betragen, ergibt sich ein Gesamtwiderstand wie in der vorherigen Aufgabe.
|
||||
Der Gesamtstrom lässt sich mit der bekannten Formel $I = \frac{U}{R}$ ermitteln.
|
||||
Durch $R_3$ fließt wieder die Hälfte des Gesamtstroms, da $R_2$ und $R_3$ gleich groß sind.
|
||||
</margin>
|
||||
|
||||
---
|
||||
[question:AD108]
|
||||
Achtung: Hier werden KiloOhm mit Milliampere multipliziert. Die Lösung ist aber in Milliwatt angegeben.
|
||||
Hinweis: 1mW = 1/1000 W = 0,001 W; 1 W = 1000 mW
|
||||
Achtung: Hier werden Kiloohm mit Milliampere multipliziert. Die Lösung ist aber in Milliwatt angegeben.
|
||||
Hinweis: $\qty{1}{\milli\watt} = \qty{\frac{1}{1000}}{\watt} = \qty{0,001}{\watt}$; $\qty{1}{\watt} = \qty{1000}{\milli\watt}$
|
||||
<margin>
|
||||
Jetzt wird es etwas schwieriger, da nach der Leistung an $R_2$ gefragt wird.
|
||||
Die Gesamtspannung und die Widerstandswerte entsprechen der vorherigen Aufgabe, deshalb fließt durch $R_2$ der gleiche Strom wie durch $R_3$ und entspricht dem halben Strom wie durch $R_1$.
|
||||
Es ist zuerst der Gesamtstrom zu berechnen. $I = \frac {U}{R_{ges}}$ ; danach $I_2 = \frac {I}{2}$
|
||||
Die Leistung berechnet man mit der Formel P = U x I. Hier müssen die Werte, wie sie an dem gesuchten Widerstand auftreten, eingesetzt werden.
|
||||
Also $P_2$ = $U_2$ * $I_2$
|
||||
Oh, eines neues Problem. $U_2$ ist noch nicht bekannt, läßt sich aber berechnen. $U_2$ = $R_2$ * $I_2$ = 10 kOhm * 0,5 mA
|
||||
$P_2$ = 10 kOhm * 0,5mA * 0,5 mA; Da steckt doch die bekannte Formel $P = I^2 * R$ dahinter.
|
||||
Oh, eines neues Problem. $U_2$ ist noch nicht bekannt, läßt sich aber berechnen. $U_2 = R_2 \cdot I_2 = \qty{10}{\kilo\ohm} \cdot \qty{0,5}{\milli\ampere}$
|
||||
$P_2 = \qty{10}{\kilo\ohm} \cdot \qty{0,5}{\milli\ampere} \cdot \qty{0,5}{\milli\ampere}$; Da steckt doch die bekannte Formel $P = I^2 \cdot R$ dahinter.
|
||||
(siehe Formelsammlung Seite 235 Mitte links - Stichwort: Leistung)
|
||||
|
||||
</margin>
|
||||
|
||||
In der folgenden Widerstandsschaltung ist ein veränderbarer Widerstand (Potenziometer) eingebaut.
|
||||
Der Widerstandswert kann von 0 kOhm bis auf maximal 1 kOhm verändert werden. Egal in welcher Stellung sich der Schleifer des Potenziometers befindet, der Gesamtwiderstand muss immer kleiner als 300 Ohm sein!
|
||||
Der Widerstandswert kann von $\qty{0}{\kilo\ohm}$ bis auf maximal $\qty{1}{\kilo\ohm}$ verändert werden. Egal in welcher Stellung sich der Schleifer des Potenziometers befindet, der Gesamtwiderstand muss immer kleiner als $\qty{300}{\ohm}$ sein!
|
||||
|
||||
---
|
||||
[question:AD109]
|
||||
Lösung mit Rechnung:
|
||||
100 Ohm mit 200 Ohm parallel (Potenziometer steht auf 0 Ohm) ergibt einen Gesamtwiderstand von (100 Ohm * 200 Ohm) / (100 Ohm + 200 Ohm) = 67 Ohm
|
||||
$\qty{100}{\ohm}$ mit $\qty{200}{\ohm}$ parallel (Potenziometer steht auf $\qty{0}{\ohm}$) ergibt einen Gesamtwiderstand von $(\qty{100}{\ohm} \cdot \qty{200}{\ohm}) / (\qty{100}{\ohm} + \qty{200}{\ohm}) = \qty{67}{\ohm}$
|
||||
|
||||
100 Ohm mit 1200 Ohm (Potenziometer steht auf 1 kOhm) in Parallelschaltung ergibt einen Gesamtwiderstand von $\frac {100 Ohm * 200 Ohm}{(100 Ohm + 200 Ohm)} = 92 Ohm . Zum Ergebnis muss noch der vorgeschaltete Widerstand mit 200 Ohm addiert werden.
|
||||
$\qty{100}{\ohm}$ mit $\qty{1200}{\ohm}$ (Potenziometer steht auf $\qty{1}{\kilo\ohm}$) in Parallelschaltung ergibt einen Gesamtwiderstand von $\frac{\qty{100}{\ohm} \cdot \qty{200}{\ohm}}{\qty{100}{\ohm} + \qty{200}{\ohm}} = \qty{92}{\ohm}$. Zum Ergebnis muss noch der vorgeschaltete Widerstand mit $\qty{200}{\ohm}$ addiert werden.
|
||||
<margin>
|
||||
Begründung gewünscht?
|
||||
Die Parallelschaltung von 100 Ohm mit 200 Ohm (Potenziometer steht auf 0 Ohm) oder 100 Ohm mit 1,2 kOhm (Potenziometer steht auf 1 kOhm) ergibt immer einen Wert kleiner als 100 Ohm. Wenn noch 200 Ohm addiert werden, wird er Gesamtwiderstand nicht größer als 300 Ohm sein.
|
||||
Die Parallelschaltung von $\qty{100}{\ohm}$ mit $\qty{200}{\ohm}$ (Potenziometer steht auf $\qty{0}{\ohm}$) oder $\qty{100}{\ohm}$ mit $\qty{1,2}{\kilo\ohm}$ (Potenziometer steht auf $\qty{1}{\kilo\ohm}$) ergibt immer einen Wert kleiner als $\qty{100}{\ohm}$. Wenn noch $\qty{200}{\ohm}$ addiert werden, wird er Gesamtwiderstand nicht größer als $\qty{300}{\ohm}$ sein.
|
||||
Es gibt nur eine Lösung, bei der dies erfüllt ist.
|
||||
Ganz ohne Rechnung gelöst, UFB !
|
||||
</margin>
|
||||
@@ -59,8 +59,8 @@ Brückenschaltungen werden z.B. in Widerstandsmessgeräten nach dem Prinzip eine
|
||||
[question:AD110]
|
||||
<margin>
|
||||
Der Gesamtwiderstand lässt sich schrittweise ermitteln.
|
||||
Zuerst wird die Reihenschaltung berechnet und ergibt einen Gesamtwiderstand von 220 Ohm + 2,2 kOhm = 2,42 kOhm.
|
||||
2,42 kOhm liegen auch zwei Mal parallel, deshalb muss der Gesamtwiderstand die Hälfte betragen.
|
||||
Zuerst wird die Reihenschaltung berechnet und ergibt einen Gesamtwiderstand von $\qty{220}{\ohm} + \qty{2,2}{\kilo\ohm} = \qty{2,42}{\kilo\ohm}$.
|
||||
$\qty{2,42}{\kilo\ohm}$ liegen auch zwei Mal parallel, deshalb muss der Gesamtwiderstand die Hälfte betragen.
|
||||
</margin>
|
||||
<attention>
|
||||
Das Ergebnis ist in Ohm angegeben.
|
||||
@@ -78,12 +78,12 @@ In der Praxis ist ein Spannungsteiler oft durch $R_L$ belastet, wie es im Schalt
|
||||
$U_2$ kann man ermitteln, indem zuerst der Gesamtwiderstand $ R_{2L}$ der Parallelschaltung von $R_2$ und $R_L$ berechnet wird. Danach berechnet man den Gesamtwiderstand $R_{ges}$ der Schaltung und mit I = $\frac {U}{R_{ges}}$ den Gesamtstrom. Dieser Strom fließt auch durch den $R_{2L}$ und bewirkt den Spannungsfall $U_2$.
|
||||
|
||||
Lösungshilfen:
|
||||
AD 106: 30 V
|
||||
AD 107: 0,5 mA
|
||||
AD 108: 2,5 mW
|
||||
AD 109: 267 - 292 Ohm
|
||||
AD 110: 1210 Ohm
|
||||
AD 114: 1,8 V
|
||||
AD 106: $\qty{30}{\volt}$
|
||||
AD 107: $\qty{0,5}{\milli\ampere}$
|
||||
AD 108: $\qty{2,5}{\milli\watt}$
|
||||
AD 109: $\qtyrange{267}{292}{\ohm}$
|
||||
AD 110: $\qty{1210}{\ohm}$
|
||||
AD 114: $\qty{1,8}{\volt}$
|
||||
</margin>
|
||||
<tip>
|
||||
Es gibt auch ein Experiment.
|
||||
|
||||
Reference in New Issue
Block a user