Bauelemente

Kondensator I

Kapazität

  • Wichtigste Eigenschaft des Kondensators: Ladung speichern
  • → Kapazität

$C = \dfrac{Q}{U}$

  • mit $Q$ als elektrische Ladung
  • Einheit: $\frac{As}{V}$ bzw. Farad $F$
  • Die Kapazität ist die elektrische Ladung pro Volt

Kapazität durch Bauart

  • Die Kapazität kann durch die Bauart erreicht werden

$C = \dfrac{\varepsilon_0 \cdot \varepsilon_r \cdot A}{d}$

  • → Kapazität ist größer bei größerer Fläche, kleinem Abstand oder anderem Dielektrikum
EA101: Welche Einheit wird üblicherweise für die Kapazität verwendet?

A: Henry (H)

B: Ohm ($\Omega$)

C: Farad (F)

D: Amperestunden (Ah)

EC205: Von welcher der nachfolgenden Größen ist die Kapazität eines Plattenkondensators nicht abhängig?

A: Plattenabstand

B: Dielektrikum

C: Spannung

D: Plattenfläche

EC203: Wodurch verringert sich die Kapazität eines Plattenkondensators? Durch ...

A: einen größeren Plattenabstand.

B: eine größere Dielektrizitätskonstante des Dielektrikums.

C: größere Plattenflächen.

D: eine größere Spannung.

EC204: In welchem Fall sinkt die Kapazität eines Plattenkondensators?

A: Bei Vergrößerung des Plattenabstandes

B: Bei Vergrößerung der Plattenoberfläche

C: Bei Erhöhung der angelegten Spannung

D: Bei Vergrößerung der Dielektrizitätszahl

Drehkondensator

  • Eine Platte ist feststehend, die andere Platte kann rotiert werden
  • Nur dort, wo die Platten sich überlappen, wirkt der Kondensator
  • Die Fläche wird durch Drehung verändert → Änderung der Kapazität
EC206: Wie nennt man ein Bauelement, bei dem sich Platten auf einer isolierten Achse befinden, die zwischen fest stehenden Platten rotiert werden können?

A: Rotorkondensator

B: Styroflexkondensator

C: Drehkondensator

D: Keramischer Kondensator

Elektrolytkondensator

  • Spezielle Bauform
  • Ermöglicht große Kapazität
  • Nur für Gleichspannung
  • Polarität muss beachtet werden
EC207: Bei welcher der folgenden Bauformen von Kondensatoren muss beim Einbau auf die Polarität geachtet werden?

A: Elektrolytkondensator

B: Keramikkondensator

C: Styroflexkondensator

D: Plattenkondensator

Ladekurve

  • Ein leerer Kondensator wird an Gleichspannung angeschlossen
  • Die Spannung steigt steil an und flacht dann zur angelegten Spannung ab
EC201: Welchen zeitlichen Verlauf hat die Spannung an einem entladenen Kondensator, wenn dieser über einen Widerstand an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen wird?
A:
B:
C:
D:

Kondensator im Wechselstrom

  • Im Gleichstromkreis lädt der Kondensator sich auf, wirkt dann aber wie ein unendlich großer Widerstand
  • Bei Wechselstrom wird der Kondensator ständig Auf- und Entladen
  • Je höher die Frequenz, umso geringer ist der Wechselstromwiderstand des Kondensators
EC202: Welches Verhalten zeigt der Wechselstromwiderstand eines idealen Kondensators mit zunehmender Frequenz?

A: Er steigt.

B: Er sinkt bis zu einem Minimum und steigt dann wieder.

C: Er steigt bis zu einem Maximum und sinkt dann wieder.

D: Er sinkt.

Phase

AB302: Welche Antwort enthält die richtigen Phasenwinkel der dargestellten sinusförmigen Wechselspannung an der mit X$_3$ bezeichneten Stelle?

A: $3π; 180°$

B: $\dfrac{3π}{2}; 270°$

C: $\dfrac{π}{3}; 270°$

D: $\dfrac{3π}{4}; 135°$

AB303: Der Betrag der Phasendifferenz zwischen den beiden in der Abbildung dargestellten Sinussignalen ist ...

A: 45°.

B: .

C: 180°.

D: 90°.

Kondensator II

AC101: Ein verlustloser Kondensator wird an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen. Welche Phasenverschiebung zwischen Spannung und Strom stellt sich ein?

A: Die Spannung eilt dem Strom um 45° voraus.

B: Die Spannung eilt dem Strom um 90° voraus.

C: Der Strom eilt der Spannung um 45° voraus.

D: Der Strom eilt der Spannung um 90° voraus.

AC102: Welches Vorzeichen hat der Blindwiderstand eines idealen Kondensators und von welchen physikalischen Größen hängt er ab? Der Blindwiderstand ist ...

A: positiv und unabhängig von der Kapazität und der anliegenden Frequenz.

B: positiv und abhängig von der Kapazität und der anliegenden Frequenz.

C: negativ und abhängig von der Kapazität und der anliegenden Frequenz.

D: negativ und unabhängig von der Kapazität und der anliegenden Frequenz.

AC103: Welcher der folgenden Widerstände hat keine Wärmeverluste?

A: Der Metalloxidwiderstand

B: Der NTC-Widerstand

C: Der Blindwiderstand

D: Der Wirkwiderstand

AC104: Wie groß ist der Betrag des kapazitiven Blindwiderstands eines Kondensators mit 10 pF bei einer Frequenz von 100 MHz?

A: 31,8 Ω

B: 318 Ω

C: 1,59 kΩ

D: 159 Ω

Lösungsweg

  • gegeben: $C = 10pF$
  • gegeben: $f = 100MHz$
  • gesucht: $X_{\textrm{C}}$

$$\begin{equation}\begin{split}\nonumber X_{\textrm{C}} &= \frac{1}{\omega \cdot C} = \frac{1}{2\pi \cdot f \cdot C}\\ &= \frac{1}{2\pi \cdot 100MHz \cdot 10pF}\\ &\approx 159\Omega \end{split}\end{equation}$$

AC106: Wie groß ist der Betrag des kapazitiven Blindwiderstands eines Kondensators mit 100 pF bei einer Frequenz von 100 MHz?

A: ca. 31,8 Ω

B: ca. 3,2 Ω

C: ca. 15,9 Ω

D: ca. 159 Ω

Lösungsweg

  • gegeben: $C = 100pF$
  • gegeben: $f = 100MHz$
  • gesucht: $X_{\textrm{C}}$

$$\begin{equation}\begin{split}\nonumber X_{\textrm{C}} &= \frac{1}{\omega \cdot C} = \frac{1}{2\pi \cdot f \cdot C}\\ &= \frac{1}{2\pi \cdot 100MHz \cdot 100pF}\\ &\approx 15,9\Omega \end{split}\end{equation}$$

AC105: Wie groß ist der Betrag des kapazitiven Blindwiderstands eines Kondensators mit 50 pF bei einer Frequenz von 145 MHz ?

A: ca. 0,045 Ω

B: ca. 69 Ω

C: ca. 22 Ω

D: ca. 18,2 kΩ

Lösungsweg

  • gegeben: $C = 50pF$
  • gegeben: $f = 145MHz$
  • gesucht: $X_{\textrm{C}}$

$$\begin{equation}\begin{split}\nonumber X_{\textrm{C}} &= \frac{1}{\omega \cdot C} = \frac{1}{2\pi \cdot f \cdot C}\\ &= \frac{1}{2\pi \cdot 145MHz \cdot 50pF}\\ &\approx 22\Omega \end{split}\end{equation}$$

AC107: Wie groß ist der Betrag des kapazitiven Blindwiderstands eines Kondensators mit 100 pF bei einer Frequenz von 435 MHz ?

A: ca. 0,27 Ω

B: ca. 11,5 Ω

C: ca. 3,7 Ω

D: ca. 27,3 kΩ

Lösungsweg

  • gegeben: $C = 100pF$
  • gegeben: $f = 435MHz$
  • gesucht: $X_{\textrm{C}}$

$$\begin{equation}\begin{split}\nonumber X_{\textrm{C}} &= \frac{1}{\omega \cdot C} = \frac{1}{2\pi \cdot f \cdot C}\\ &= \frac{1}{2\pi \cdot 435MHz \cdot 100pF}\\ &\approx 3,7\Omega \end{split}\end{equation}$$

AC108: An einem unbekannten Kondensator liegt eine Wechselspannung mit 16 V und 50 Hz. Es wird ein Strom von 32 mA gemessen. Welche Kapazität hat der Kondensator?

A: ca. 6,37 μF

B: ca. 0,637 μF

C: ca. 0,45 μF

D: ca. 4,5 μF

Lösungsweg

  • gegeben: $U = 16V$
  • gegeben: $I = 32mA$

$X_{\textrm{C}} = \frac{U}{I} = \frac{16V}{32mA} = 500\Omega$

$$\begin{equation}\begin{align}\nonumber X_{\textrm{C}} &= \frac{1}{\omega \cdot C} \\ \nonumber \Rightarrow C &= \frac{1}{\omega \cdot X_{\textrm{C}}} = \frac{1}{2\pi \cdot f \cdot X_{\textrm{C}}}\\ \nonumber &= \frac{1}{2\pi \cdot 50Hz \cdot 500\Omega}\\ \nonumber &\approx 6,37\mu F\end{align}\end{equation}$$

AC109: Kommt es in einem von Wechselstrom durchflossenen realen Kondensator zu Verlusten?

A: Ja, infolge des Blindwiderstands

B: Nein, beim Kondensator handelt es sich um eine reine Blindleistung.

C: Ja, infolge von Verlusten in Dielektrikum und Zuleitung

D: Nein, bei Wechselstrom treten keine Verluste auf.

AC110: Neben dem kapazitiven Blindwiderstand treten im von Wechselstrom durchflossenen Kondensator auch Verluste auf, die rechnerisch in einem parallelgeschalteten Verlustwiderstand zusammengefasst werden können. Die Kondensatorverluste werden oft durch ...

A: den relativen Blindwiderstand in Ohm pro Farad angegeben, mit dem die Kondensatorgüte berechnet werden kann.

B: den Verlustfaktor tan $\delta$ angegeben, der dem Kehrwert des Gütefaktors entspricht.

C: den relativen Verlustwiderstand in Ohm pro Farad angegeben, mit dem die Kondensatorgüte berechnet werden kann.

D: den Verlustfaktor cos $\phi$ angegeben, der dem Kehrwert des Gütefaktors entspricht.

AC111: An einem Kondensator mit einer Kapazität von 1 μF wird ein NF-Signal mit 10 kHz und 12 V$_{\textrm{eff}}$ angelegt. Wie groß ist die aufgenommene Wirkleistung im eingeschwungenen Zustand?

A: 0,75 W

B: 0,9 W

C: 9 W

D: Näherungsweise 0 W

Spule I

Induktivität

  • Jeder stromdurchflossene Leiter hat eine Induktivität
  • Um einen stromdurchflossenen Leiter entsteht ein Magnetfeld
  • In einem Leiter entsteht ein Strom, wenn dieser durch ein Magnetfeld bewegt wird
EC304: Hat ein gerades Leiterstück eine Induktivität?

A: Ja, solange der Blindwiderstand 0 Ω beträgt.

B: Ja, jeder Leiter besitzt, unabhängig von der Form, eine Induktivität.

C: Nein, beispielsweise im Vakuum entstehen keine Induktivitäten.

D: Nein, der Leiter muss wenigstens eine Krümmung (eine viertel, halbe oder ganze Windung) haben.

Spule und Induktivität

  • Eine Spule optimiert die Induktivität eines Leiters
  • Wichtigste Eigenschaft der Spule: Energie speichern

$L = \dfrac{N\cdot \Phi}{I}$

  • mit $N$ Anzahl Windungen und $\Phi$ als magnetischer Fluss
  • Einheit: $\frac{Vs}{A}$ bzw. Henry $H$
  • Die Induktivität ist der magnetische Fluss pro Ampere

Induktivität durch Bauart

  • Die Induktivität einer Spule kann durch die Bauart erreicht werden

$L = \dfrac{\mu_0 \cdot \mu_r \cdot N^2 \cdot A_S}{l}$

  • → Induktivität ist größer bei größerem Querschnitt, anderem Kern oder kleinerer Länge
  • → Induktivität ist viel größer bei höherer Windungszahl
EA102: Welche Einheit wird üblicherweise für die Induktivität verwendet?

A: Farad (F)

B: Amperestunden (Ah)

C: Ohm ($\Omega$)

D: Henry (H)

EC307: Wie ändert sich die Induktivität einer Spule von 12 μH, wenn die Windungszahl bei gleicher Wickellänge verdoppelt wird?

A: Die Induktivität sinkt auf 6 μH.

B: Die Induktivität steigt auf 24 μH.

C: Die Induktivität steigt auf 48 μH.

D: Die Induktivität sinkt auf 3 μH.

EC306: Vorausgesetzt sind zwei Spulen in gleicher Umgebung, mit gleicher Windungszahl und mit gleicher Querschnittsfläche. Die erste Spule hat eine Induktivität von 12 μH. Die zweite Spule hat die doppelte Länge der ersten Spule. Wie hoch ist die Induktivität der zweiten Spule?

A: 24 μH

B: 6 μH

C: 48 μH

D: 3 μH

EC305: Wie kann man die Induktivität einer zylindrischen Spule vergrößern?

A: Durch Auseinanderziehen der Spule in Längsrichtung.

B: Durch Einbau der Spule in einen Abschirmbecher.

C: Durch Einführen eines Kupferkerns in die Spule.

D: Durch Stauchen der Spule in Längsrichtung.

Stromfluss über eine Spule

  • Strom braucht länger durch die Spule
  • Erst leuchtet Lampe1
  • Später leuchtet Lampe2
EC302: Schaltet man zwei Leuchtmittel gleichzeitig an eine Gleichspannungsquelle, wobei ein Leuchtmittel, Lampe 1, zum Helligkeitsausgleich über einen Widerstand und das andere, Lampe 2, über eine Spule mit vielen Windungen und Eisenkern angeschlossen ist, so ...

A: leuchtet Lampe 2 zuerst.

B: leuchtet Lampe 1 zuerst.

C: leuchten Lampe 1 und Lampe 2 genau gleichzeitig.

D: leuchtet Lampe 2 kurz auf und geht wieder aus. Lampe 1 leuchtet.

Einschaltkurve Spule

  • Eine Spule wird an Gleichspannung angeschlossen
  • Die Spannung nimmt steil ab und gleicht sich mit der Zeit 0 an
EC301: An eine Spule wird über einen Widerstand eine Gleichspannung angelegt. Welches der nachfolgenden Diagramme zeigt den zeitlichen Verlauf der Spannung über der Spule?
A:
B:
C:
D:

Spule im Wechselstrom

  • Im Gleichstromkreis wirkt eine Spule erst wie ein unendlich großer Widerstand, wird dann aber nach dem Einschaltvorgang so groß wie der Widerstand des Leiters
  • Bei Wechselstrom wird das Magnetfeld in der Spule ständig umgepolt
  • Dadurch entsteht eine Selbstinduktionspannung, die entgegengerichtet ist und stört
  • Je höher die Frequenz, umso höher ist der Wechselstromwiderstand der Spule
EC303: Welches Verhalten zeigt der Wechselstromwiderstand einer idealen Spule mit zunehmender Frequenz?

A: Er steigt bis zu einem Maximum und sinkt dann wieder.

B: Er steigt.

C: Er sinkt.

D: Er sinkt bis zu einem Minimum und steigt dann wieder.

Spule II

AA101: Welche Einheit wird üblicherweise für die Impedanz verwendet?

A: Farad

B: Henry

C: Siemens

D: Ohm

AC201: In einer idealen Induktivität, die an einer Wechselspannungsquelle angeschlossen ist, eilt der Strom der angelegten Spannung ...

A: um 90° nach.

B: um 45° nach.

C: um 90° voraus.

D: um 45° voraus.

AC202: Welches Vorzeichen hat der Blindwiderstand einer idealen Spule und von welchen physikalischen Größen hängt er ab? Der Blindwiderstand ist ...

A: positiv und abhängig von der Induktivität und der anliegenden Frequenz.

B: negativ und unabhängig von der Induktivität und der anliegenden Frequenz.

C: negativ und abhängig von der Induktivität und der anliegenden Frequenz.

D: positiv und unabhängig von der Induktivität und der anliegenden Frequenz.

AC203: Beim Anlegen einer Gleichspannung $U$ = 1 V an eine Spule messen Sie einen Strom. Wird der Strom beim Anlegen von einer Wechselspannung mit $U_{\textrm{eff}}$ = 1 V größer oder kleiner?

A: Beim Betrieb mit Gleich- oder Wechselspannung wirkt nur der ohmsche Widerstand $X_{\textrm{L}}$ der Spule. Der Strom bleibt gleich.

B: Beim Betrieb mit Gleichspannung wirkt nur der Gleichstromwiderstand der Spule. Beim Betrieb mit Wechselspannung wirkt nur der kleinere induktive Widerstand $X_{\textrm{L}}$. Der Strom wird größer.

C: Beim Betrieb mit Wechselspannung wirkt nur der Wechselstromwiderstand der Spule. Beim Betrieb mit Gleichspannung wird nur der ohmsche Widerstand $X_{\textrm{L}}$ wirksam. Der Strom wird größer.

D: Beim Betrieb mit Gleichspannung wirkt nur der Gleichstromwiderstand der Spule. Beim Betrieb mit Wechselspannung wird der induktive Widerstand $X_{\textrm{L}}$ wirksam und erhöht den Gesamtwiderstand. Der Strom wird kleiner.

AC204: Wie groß ist der Betrag des induktiven Blindwiderstands einer Spule mit 3 μH Induktivität bei einer Frequenz von 100 MHz?

A: ca. 1,942 Ω

B: ca. 1885 Ω

C: ca. 942,0 Ω

D: ca. 1885 kΩ

Lösungsweg

  • gegeben: $L = 3\mu H$
  • gegeben: $f = 100MHz$
  • gesucht: $X_{\textrm{L}}$

$$\begin{equation}\begin{split}\nonumber X_{\textrm{L}} &= \omega \cdot L = 2\pi \cdot f \cdot L\\ &= 2\pi \cdot 100MHz \cdot 3\mu H\\ &\approx 1885\Omega \end{split}\end{equation}$$

AC205: Wie groß ist die Induktivität einer Spule mit 14 Windungen, die auf einen Kern mit einer Induktivitätskonstante ($A_{\textrm{L}}$-Wert) von 1,5 nH gewickelt ist?

A: 2,94 nH

B: 0,294 μH

C: 2,94 μH

D: 29,4 nH

Lösungsweg

  • gegeben: $N = 14$
  • gegeben: $A_{\textrm{L}} = 1,5nH$
  • gesucht: $L$

$$\begin{equation}\begin{split}\nonumber L &= N^2 \cdot A_{\textrm{L}}\\ &= 14^2 \cdot 1,5nH\\ &= 0,294\mu H \end{split}\end{equation}$$

AC206: Wie groß ist die Induktivität einer Spule mit 300 Windungen, die auf einen Kern mit einer Induktivitätskonstante ($A_{\textrm{L}}$-Wert) von 1250 nH gewickelt ist?

A: 1,125 mH

B: 112,5 mH

C: 112,5 μH

D: 11,25 mH

Lösungsweg

  • gegeben: $N = 300$
  • gegeben: $A_{\textrm{L}} = 1250nH$
  • gesucht: $L$

$$\begin{equation}\begin{split}\nonumber L &= N^2 \cdot A_{\textrm{L}}\\ &= 300^2 \cdot 1250nH\\ &= 112,5mH \end{split}\end{equation}$$

AC207: Mit einem Ringkern, dessen Induktivitätskonstante ($A_{\textrm{L}}$-Wert) mit 250 nH angegeben ist, soll eine Spule mit einer Induktivität von 2 mH hergestellt werden. Wie groß ist die erforderliche Windungszahl etwa?

A: 3

B: 89

C: 53

D: 2828

Lösungsweg

  • gegeben: $L = 2mH$
  • gegeben: $A_{\textrm{L}} = 250nH$
  • gesucht: $N$

$$\begin{equation}\begin{align}\nonumber L &= N^2 \cdot A_{\textrm{L}}\\ \nonumber N &= \sqrt{\frac{L}{A_{\textrm{L}}}} = \sqrt{\frac{2mH}{250nH}} \\ \nonumber &= 89\ \textrm{Windungen} \end{align}\end{equation}$$

AC208: Ein Spulenkern hat eine Induktivitätskonstante ($A_{\textrm{L}}$-Wert) von 30 nH. Wie groß ist die erforderliche Windungszahl zur Herstellung einer Induktivität von 12 μH in etwa?

A: 6

B: 400

C: 20

D: 360

Lösungsweg

  • gegeben: $L = 12\mu H$
  • gegeben: $A_{\textrm{L}} = 30nH$
  • gesucht: $N$

$$\begin{equation}\begin{align}\nonumber L &= N^2 \cdot A_{\textrm{L}}\\ \nonumber N &= \sqrt{\frac{L}{A_{\textrm{L}}}} = \sqrt{\frac{12\mu H}{30nH}} \\ \nonumber &= 20\ \textrm{Windungen} \end{align}\end{equation}$$

AC209: Neben dem induktiven Blindwiderstand treten in der mit Wechselstrom durchflossenen Spule auch Verluste auf, die rechnerisch in einem seriellen Verlustwiderstand zusammengefasst werden können. Als Maß für die Verluste in einer Spule wird auch ...

A: der Verlustfaktor cos $\varphi$ angegeben, der dem Kehrwert des Gütefaktors entspricht.

B: der relative Blindwiderstand in Ohm pro Henry angegeben, mit dem die Spulengüte berechnet werden kann.

C: der Verlustfaktor tan $\delta$ angegeben, der dem Kehrwert des Gütefaktors entspricht.

D: der relative Verlustwiderstand in Ohm pro Henry angegeben, mit dem die Spulengüte berechnet werden kann.

AC210: Um die Abstrahlungen der Spule eines abgestimmten Schwingkreises zu verringern, sollte die Spule ...

A: einen hohlen Kupferkern aufweisen.

B: in einem leitenden Metallgehäuse untergebracht werden.

C: in einem isolierenden Kunststoffgehäuse untergebracht werden.

D: einen abgestimmten Kunststoffkern aufweisen.

AC211: Das folgende Bild zeigt einen Kern, um den ein Kabel für den Bau einer Drossel gewickelt ist. Der Kern sollte üblicherweise aus ...

A: Kunststoff bestehen.

B: Stahl bestehen.

C: diamagnetischem Material bestehen.

D: Ferrit bestehen.

Übertrager I

  • Zwei Spulen auf gemeinsamen Kern magnetisch gekoppelt
  • Energie wird darüber übertragen
  • Ändern von Spannungen und Strömen ist möglich
  • Übertrager oder Transformator kurz Trafo

Übersetzungverhältnis

  • Spannungen an den Anschlüssen des Übertragers verhalten sich wie zur Anzahl der Wicklungen

$ü = \dfrac{N_P}{N_S} = \dfrac{U_P}{U_S}$

EC401: Wie hoch ist die Spannung zwischen den Punkten a und b in dieser Schaltung für ein Transformationsverhältnis von 15:1?

A: Etwa 11 V

B: Etwa 1 V

C: Etwa 15 V

D: Etwa 22 V

EC402: Die Primärspule eines Übertragers hat die fünffache Anzahl von Windungen der Sekundärspule. Wie hoch ist die erwartete Sekundärspannung, wenn die Primärspule an eine 230 V Spannungsversorgung angeschlossen wird?

A: 9,2 V

B: 23 V

C: 46 V

D: 1150 V

EC403: An der Primärwicklung eines Transformators mit 600 Windungen liegt eine Spannung von 230 V an. Die Sekundärspannung beträgt 11,5 V. Wie groß ist die Sekundärwindungszahl?

A: 180 Windungen

B: 30 Windungen

C: 20 Windungen

D: 52 Windungen

EC404: An der Primärwicklung eines Transformators mit 150 Windungen liegt eine Spannung von 45 V an. Die Sekundärspannung beträgt 180 V. Wie groß ist die Sekundärwindungszahl?

A: 30 Windungen

B: 600 Windungen

C: 850 Windungen

D: 38 Windungen

Übertrager II

AC301: Durch Gegeninduktion wird in einer Spule eine Spannung erzeugt, wenn ...

A: ein veränderlicher Strom durch eine magnetisch gekoppelte benachbarte Spule fließt.

B: ein konstanter Gleichstrom durch eine magnetisch gekoppelte benachbarte Spule fließt.

C: ein veränderlicher Strom durch die Spule fließt und sich dabei ein dielektrischer Gegenstand innerhalb der Spule befindet.

D: sich die Spule in einem konstanten Magnetfeld befindet.

AC302: Ein Transformator setzt die Spannung von 230 V auf 6 V herunter und liefert dabei einen Strom von 1,15 A. Wie groß ist der dadurch in der Primärwicklung zu erwartende Strom bei Vernachlässigung der Verluste?

A: 30 mA

B: 0,83 mA

C: 33,3 mA

D: 22,7 mA

Lösungsweg

  • gegeben: $U_P = 230V$
  • gegeben: $U_S = 6V$
  • gegeben: $I_S = 1,15A$
  • gesucht: $I_P$

$$\begin{equation}\begin{align} \nonumber \frac{U_P}{U_S} &= \frac{I_S}{I_P} \\ \nonumber \Rightarrow I_P &= \frac{I_S \cdot U_S}{U_P} = \frac{1,15A \cdot 6V}{230V} \\ \nonumber &= 30mA \end{align}\end{equation}$$

AC303: In dieser Schaltung beträgt $R$=16 kΩ. Die Impedanz zwischen den Anschlüssen a und b beträgt im Idealfall ...

A: 64 kΩ.

B: 4 kΩ.

C: 16 kΩ.

D: 1 kΩ.

Lösungsweg

  • gegeben: $Z_S = 16k\Omega$
  • gegeben: $ü = \frac{1}{4}$
  • gesucht: $Z_P$

$$\begin{equation}\begin{align} \nonumber ü &= \sqrt{\frac{Z_P}{Z_S}} \\ \nonumber \Rightarrow Z_P &= ü^2 \cdot Z_S = \frac{1^2}{4^2} \cdot 16k\Omega \\ \nonumber &= \frac{16k\Omega}{16} = 1k\Omega \end{align}\end{equation}$$

AC304: In dieser Schaltung beträgt $R$=6,4 kΩ. Die Impedanz zwischen den Anschlüssen a und b beträgt im Idealfall ...

A: 6,4 kΩ.

B: 26 kΩ.

C: 0,4 kΩ.

D: 1,6 kΩ.

Lösungsweg

  • gegeben: $Z_S = 6,4k\Omega$
  • gegeben: $ü = \frac{1}{4}$
  • gesucht: $Z_P$

$$\begin{equation}\begin{align} \nonumber ü &= \sqrt{\frac{Z_P}{Z_S}} \\ \nonumber \Rightarrow Z_P &= ü^2 \cdot Z_S = \frac{1^2}{4^2} \cdot 6,4k\Omega \\ \nonumber &= \frac{6,4k\Omega}{16} = 0,4k\Omega \end{align}\end{equation}$$

AC305: Für die Anpassung einer Antenne mit einem Fußpunktwiderstand von 450 Ω an eine 50 Ω-Übertragungsleitung sollte ein Übertrager mit einem Windungsverhältnis von ...

A: 3:1 verwendet werden.

B: 9:1 verwendet werden.

C: 16:1 verwendet werden.

D: 4:1 verwendet werden.

Lösungsweg

  • gegeben: $Z_P = 450\Omega$
  • gegeben: $Z_S = 50\Omega$
  • gesucht: $ü$

$$\begin{equation}\begin{split} \nonumber ü &= \sqrt{\frac{Z_P}{Z_S}} = \sqrt{\frac{450\Omega}{50\Omega}} \\ &= \sqrt{\frac{9}{1}} = \frac{3}{1} \end{split}\end{equation}$$

AC306: Für die Anpassung einer 50 Ω Übertragungsleitung an eine endgespeiste Halbwellenantenne mit einem Fußpunktwiderstand von 2,5 kΩ wird ein Übertrager verwendet. Er sollte in etwa ein Windungverhältnis von ...

A: 1:49 aufweisen.

B: 1:3 aufweisen.

C: 1:14 aufweisen.

D: 1:7 aufweisen.

Lösungsweg

  • gegeben: $Z_P = 50\Omega$
  • gegeben: $Z_S = 2,5k\Omega$
  • gesucht: $ü$

$$\begin{equation}\begin{split} \nonumber ü &= \sqrt{\frac{Z_P}{Z_S}} = \sqrt{\frac{50\Omega}{2,5k\Omega}} \\ &= \sqrt{\frac{1}{50}} \approx \frac{1}{7} \end{split}\end{equation}$$

AC307: Eine Transformatorwicklung hat einen Drahtdurchmesser von 0,5 mm. Die zulässige Stromdichte beträgt 2,5 A/mm². Wie groß ist der zulässige Strom?

A: ca. 1,96 A

B: ca. 0,19 A

C: ca. 0,49 A

D: ca. 1,25 A

Lösungsweg

  • gegeben: $d = 0,5mm$
  • gegeben: Stromdichte $\frac{I}{A} = \frac{2,5A}{1mm^2}$
  • gesucht: $I_{max}$

$A_{Dr} = \frac{d^2 \cdot \pi}{4} = \frac{(0,5mm)^2 \cdot \pi}{4} \approx 0,196mm^2$

$I_{max} = \frac{I}{A} \cdot A_{Dr} = \frac{2,5A}{1mm^2} \cdot 0,196mm^2 = 0,49A$

Diode I

Anwendung

  • Eine Diode lässt den Stromfluss nur in eine Richtung durch
  • In die andere Richtung wirkt sie wie ein hoher Widerstand
  • Dioden werden u.a. zur Gleichrichtung von Wechselspannung eingesetzt
EC501: Eine in Sperrrichtung betriebene Diode zeichnet sich insbesondere aus durch ...

A: eine hohe Induktivität.

B: eine hohe Kapazität.

C: einen hohen Widerstand.

D: eine geringe Impedanz.

EC502: Wofür können Halbleiterdioden beispielsweise verwendet werden?

A: zur Gleichrichtung von Wechselspannung

B: zur Speicherung von Wechselströmen

C: als Widerstand in Netzteilen

D: als Verstärker in Stromversorgungen

Schwellenspannung

  • Damit eine Diode in Durchlassrichtung leitet, muss eine bestimmte Spannung – die Schwellenspannung oder Durchlassspannung – überschritten werden
  • Je nach Basis des chemischen Elements ist die Schwellenspannung unterschiedlich hoch
EC503: Welche typischen Schwellspannungen haben Germanium- und Siliziumdioden? Sie liegen bei ...

A: Germanium zwischen 0,6 bis 0,8 V, bei Silizium zwischen 0,2 bis 0,4 V.

B: Germanium zwischen 1,4 bis 1,6 V, bei Silizium 0,6 bis 0,8 V.

C: Germanium zwischen 0,2 bis 0,4 V, bei Silizium zwischen 0,6 bis 0,8 V.

D: Germanium zwischen 0,6 bis 0,8 V, bei Silizium 1,4 bis 1,6 V.

Schottky-Diode

  • Erlaubt eine hohe Schaltfrequenz
  • Nur eine sehr niedrige Schwellenspannung von 0,4 V bis unter 0,1 V ist nötig
EC504: Welches sind die Haupteigenschaften einer Schottkydiode?

A: Sehr niedrige Durchlassspannung und sehr hohe Schaltfrequenz.

B: Sehr hohe Durchlassspannung und sehr niedrige Schaltfrequenz.

C: Sehr niedrige Durchlassspannung und sehr niedrige Schaltfrequenz.

D: Sehr hohe Durchlassspannung und sehr hohe Schaltfrequenz.

Kennlinien

EC506: Welche Diode wird durch Kennlinie 2 charakterisiert?

A: Leuchtdiode

B: Germaniumdiode

C: Schottkydiode

D: Siliziumdiode

EC507: Welche Diode wird durch Kennlinie 3 charakterisiert?

A: Siliziumdiode

B: Germaniumdiode

C: Schottkydiode

D: Leuchtdiode

EC508: Welche Diode wird durch Kennlinie 4 charakterisiert?

A: Siliziumdiode

B: Schottkydiode

C: Germaniumdiode

D: Leuchtdiode

EC505: Welche Diode wird durch Kennlinie 1 charakterisiert?

A: Schottkydiode

B: Germaniumdiode

C: Leuchtdiode

D: Siliziumdiode

Leitende Diode

  • Eine Diode leitet immer dann, wenn die Spannung an der Anode um die Schwellenspannung positiver ist als an der Kathode
  • Gilt auch für negative Spannungen
  • In der Prüfung kommen nur Siliziumdioden mit 0,7 V Schwellenspannung vor
EC513: Bei welcher Bedingung wird eine Siliziumdiode leitend?

A: An der Anode liegen 5,7 V, an der Kathode 6,4 V an.

B: An der Anode liegen 5,7 V, an der Kathode 5,0 V an.

C: An der Anode liegen 5,0 V, an der Kathode 5,1 V an.

D: An der Anode liegen 5,0 V, an der Kathode 5,7 V an.

EC510: Die Auswahlantworten enthalten Siliziumdioden mit unterschiedlichen Arbeitspunkten. Bei welcher Antwort befindet sich die Diode in leitendem Zustand?
A:
B:
C:
D:
EC509: Die Auswahlantworten enthalten Siliziumdioden mit unterschiedlichen Arbeitspunkten. Bei welcher Antwort befindet sich die Diode in leitendem Zustand?
A:
B:
C:
D:
EC511: Die Auswahlantworten enthalten Siliziumdioden mit unterschiedlichen Arbeitspunkten. Bei welcher Antwort befindet sich die Diode in leitendem Zustand?
A:
B:
C:
D:
EC512: Die Auswahlantworten enthalten Siliziumdioden mit unterschiedlichen Arbeitspunkten. Bei welcher Antwort befindet sich die Diode in leitendem Zustand?
A:
B:
C:
D:

LED Anwendung

  • Eine LED dient als Leuchtanzeige
EC514: Wozu dient die folgende Schaltung?

A: Leuchtanzeige

B: Stromgewinnung

C: Spannungserhöhung

D: Leistungsüberwachung

Vorwiderstand

  • Da die LED selbst kaum einen Widerstand hat, würde sie bei einem direkten Anschluss an eine Spannungsquelle wie ein Kurzschluss wirken
  • Mit einem Vorwiderstand wird der Durchlassstrom begrenzt
  • Berechnung: $R = \dfrac{U_q – U_{LED}}{I_D}$
  • $U_q$: Spannungsquelle
  • $U_{LED}$: Schwellenspannung LED
  • $I_D$: Durchlassstrom
EC515: Eine Leuchtdiode mit einer Durchlassspannung von 1,4 V und einem Durchlassstrom von 20 mA soll an eine Spannungsquelle von 5,0 V angeschlossen werden. Berechnen Sie den Vorwiderstand. Die Größe des benötigten Vorwiderstandes beträgt ...

A: 250 Ω.

B: 180 Ω.

C: 320 Ω.

D: 70 Ω.

EC516: Folgende Schaltung einer Leuchtdiode wird an einer Betriebsspannung von 5,5 V betrieben. Der Strom durch die Leuchtdiode soll 25 mA betragen, wobei die Durchlassspannung 1,75 V beträgt. Der notwendige Vorwiderstand muss folgende Werte haben:

A: 150 Ω/0,06 W

B: 70 Ω/0,1 W

C: 70 Ω/0,06 W

D: 150 Ω/0,1 W

Z-Diode

  • Normalerweise liegt die maximale Sperrspannung einer Diode bei ca. 1000 V
  • Bei Z-Dioden erfolgt ein Spannungsdurchbruch je nach Bauart zwischen 3 V und 100 V
  • Dienen zur Spannungsstabilisierung

Polung

  • Z-Dioden werden mit Vorwiderstand in Sperrrichtung betrieben
EC517: Welches Bauteil wird durch das Schaltzeichen symbolisiert?

A: Kapazitätsdiode

B: Z-Diode

C: Leuchtdiode

D: Freilaufdiode

EC518: Für welchen Zweck werden Z-Dioden primär eingesetzt?

A: Zur Leistungsstabilisierung

B: Zur Zweiwegstabilisierung

C: Zur Stromstabilisierung

D: Zur Spannungsstabilisierung

EC519: Wozu dient folgende Schaltung?

A: Spannungserhöhung

B: Spannungsstabilisierung

C: Leuchtanzeige

D: Stromgewinnung

EC520: In welcher der folgenden Schaltungen ist die Z-Diode zur Spannungsstabilisierung richtig eingesetzt?
A:
B:
C:
D:

Vorwiderstand

  • $U_Z$ ist die Spannung, auf die die Z-Diode stabiliert
  • $U_V = U_1 – U_Z = 13,8\,V – 5\,V = 8,8\,V$
  • $R_V = \frac{U_V}{I} = \frac{8,8\,V}{30\,mA} \approx 293\,\Omega$
EC521: Eine unbelastete Z-Diode soll eine 13,8 V Betriebsspannung auf 5 V stabilisieren. Dabei soll ein Strom von 30 mA durch die Z-Diode fließen. Der Ausgang der Schaltung soll nicht belastet werden. Berechnen Sie den Wert des Vorwiderstands.

A: ca. 167 Ω

B: ca. 3,41 \milliOhm

C: ca. 293 Ω

D: ca. 460 Ω

EC522: Folgende Schaltung einer Stabilisierungsschaltung mit Z-Diode ist gegeben. Der Strom durch die Z-Diode soll 25 mA betragen und der Laststrom ist 20 mA. Der Wert des notwendigen Vorwiderstandes beträgt ...

A: ca. 188 Ω.

B: ca. 364 Ω.

C: ca. 235 Ω.

D: ca. 202 Ω.

Diode II

AC401: Ein in Durchlassrichtung betriebener PN-Übergang ermöglicht ...

A: keinen Stromfluss.

B: den Elektronenfluss von P nach N.

C: die Halbierung des Stromflusses.

D: den Elektronenfluss von N nach P.

AC403: Wie verhält sich die Durchlassspannung einer Diode in Abhängigkeit von der Temperatur?

A: Die Spannung ist unabhängig von der Temperatur.

B: Die Spannung sinkt bei steigender Temperatur.

C: Die Spannung steigt bei steigender Temperatur.

D: Die Spannung oszilliert mit steigender Temperatur.

AC404: Wie verhält sich die Kapazität einer Kapazitätsdiode (Varicap)?

A: Sie nimmt mit zunehmendem Durchlassstrom zu.

B: Sie nimmt mit abnehmender Sperrspannung zu.

C: Sie nimmt mit abnehmendem Durchlassstrom zu.

D: Sie nimmt mit zunehmender Sperrspannung zu.

AC405: Das folgende Signal wird als $U_1$ an den Eingang der Schaltung mit Siliziumdioden gelegt. Wie sieht das zugehörige Ausgangssignal $U_2$ aus?
A:
B:
C:
D:
AC406: Das folgende Signal wird als $U_1$ an den Eingang der Schaltung mit Germaniumdioden gelegt. Wie sieht das zugehörige Ausgangssignal $U_2$ aus?
A:
B:
C:
D:
AC407: Welches Bauteil kann durch Lichteinfall elektrischen Strom erzeugen?

A: Kapazitätsdiode

B: Fotodiode

C: Blindwiderstand

D: Fotowiderstand

AC408: Die Hauptfunktion eines Optokopplers ist ...

A: die galvanische Entkopplung zweier Stromkreise durch Licht.

B: die Erzeugung von Gleichstrom durch Licht.

C: die Erzeugung von hochfrequentem Wechselstrom durch Licht.

D: die Signalanzeige durch Licht.

Transistor I

Von der Diode zum Transistor

Die Funktion kann man sich so vorstellen:

  • Mittels eines Steuerkanals wird der Durchfluss eines Wehrs geregelt
  • Fließt kein Wasser im Steuerkanal ist das Wehr geschlossen

Von der Diode zum Transistor

Die Funktion kann man sich so vorstellen:

  • Fließt etwas Wasser im Steuerkanal, öffnet das Wehr zur Hälfte

Von der Diode zum Transistor

Die Funktion kann man sich so vorstellen:

  • Fließt mehr Wasser im Steuerkanal, ist das Wehr ganz geöffnet
EC602: Ein Transistor ist ...

A: ein Nichtleiterbauelement.

B: ein Halbleiterbauelement.

C: ein Laserbauelement.

D: ein Kaltleiterbauelement.

EC608: Wie lauten die Bezeichnungen der Anschlüsse eines bipolaren Transistors?

A: Emitter, Drain, Source

B: Gate, Source, Kollektor

C: Drain, Gate, Source

D: Emitter, Basis, Kollektor

Bipolarer Transistor und Schaltbild

Merksatz für PNP → Pfeil Nach Platte

EC607: Bei diesem Bauelement handelt es sich um einen

A: NPN-Transistor.

B: PNP-Transistor.

C: P-Kanal-FET.

D: N-Kanal-FET.

EC606: Bei diesem Bauelement handelt es sich um einen

A: P-Kanal-FET.

B: NPN-Transistor.

C: N-Kanal-FET.

D: PNP-Transistor.

EC605: Welches Schaltzeichen stellt einen bipolaren Transistor dar?
A:
B:
C:
D:
EC609: Wie bezeichnet man die Anschlüsse des abgebildeten Transistors?

A: 1 = Kollektor, 2 = Emitter, 3 = Basis

B: 1 = Kollektor, 2 = Basis, 3 = Emitter

C: 1 = Emitter, 2 = Basis, 3 = Kollektor

D: 1 = Basis, 2 = Emitter, 3 = Kollektor

Schalter oder Verstärker?

  • Die Ansteuerung kann so eingestellt werden, dass der Transistor sperrt oder voll durchsteuert, dann spricht man von einem Schalttransistor.
  • Die Ansteuerung kann so eingestellt werden, dass der Transistor stufenlos gesteuert wird, dann spricht man von einem Verstärker.
EC601: Welches Bauteil kann als Schalter, Verstärker oder Widerstand eingesetzt werden?

A: Transistor

B: Kondensator

C: Diode

D: Transformator

EC603: Was versteht man unter Stromverstärkung beim Transistor?

A: Mit einem geringen Kollektorstrom wird ein großer Emitterstrom gesteuert.

B: Mit einem geringen Emitterstrom wird ein großer Kollektorstrom gesteuert.

C: Mit einem geringen Basisstrom wird ein großer Kollektorstrom gesteuert.

D: Mit einem geringen Emitterstrom wird ein großer Basisstrom gesteuert.

Ansteuerspannung und deren Polarität

Je Art des bipolaren Transistor hat man verschiedene Polaritäten.

  • Bei einem NPN-Transistor benötigt man zum Durchschalten eine positive Steuerspannung.
  • Bei einem PNP-Transistor benötigt man zum Durchschalten eine negative Steuerspannung.

Die Steuerspannung liegt wie bei einer Siliziumdiode bei etwa 0,6 V.

EC610: Wie groß muss die Spannung $U_{BE}$ in etwa sein, sodass sich der Transistor im leitenden Betriebszustand befindet?

A: 0,6 V oder -0,6 V

B: 0 V

C: -0,6 V

D: 0,6 V

Da neben dem Kollektorstrom auch der Basisstrom durch den Transistor fließt, fließt durch den Emitteranschluss der größte Strom.

EC611: Durch welchen Transistoranschluss fliesst im leitenden Zustand der größte Strom?

A: Basis

B: Kollektor

C: Emitter

D: Gehäuse

Wann schaltet der NPN Transistor durch?

Ist die Basis-Emitter-Spannung ausreichend und liegt sie im positiven Potential vor?

Hier muss man auf die Vorzeichen achten und bei negativen Vorzeichen umdenken, Beispiele:

  • Basis +2 V und Emitter +1,4 V
    ⇒ Die Basis-Emitter-Spannung ist positiv und beträgt +0,6 V
  • Basis -5,6 V und Emitter -6,2 V
    ⇒ Die Basis-Emitter-Spannung ist positiv und beträgt +0,6 V

Entweder erkennet man das intuitiv oder man rechnet es (unter Beachtung der Vorzeichen) aus.

$U_{ BE } = U_{ B } – U_{ E }$

EC612: In einer Schaltung wurden die Spannungen der Transistoranschlüsse gegenüber Massepotential gemessen. Bei welchem der folgenden Transistoren fließt Kollektorstrom?
A:
B:
C:
D:
EC613: In einer Schaltung wurden die Spannungen der Transistoranschlüsse gegenüber Massepotential gemessen. Bei welchem der folgenden Transistoren fließt Kollektorstrom?
A:
B:
C:
D:

Wann schaltet der PNP Transistor durch?

Ist die Basis-Emitter-Spannung ausreichend und liegt sie im negativen Potential vor?

Hier muss man auf die Vorzeichen achten und bei negativen Vorzeichen umdenken, Beispiele:

  • Basis +5,6 V und Emitter +6,2 V
    ⇒ Die Basis-Emitter-Spannung ist ist negativ und beträgt -0,6 V
  • Basis -2 V und Emitter -1,4 V
    ⇒ Die Basis-Emitter-Spannung ist negativ und beträgt -0,6 V

Entweder erkennet man das intuitiv oder man rechnet es (unter Beachtung der Vorzeichen) aus.

$U_{ BE } = U_{ B } – U_{ E }$

EC614: In einer Schaltung wurden die Spannungen der Transistoranschlüsse gegenüber Massepotential gemessen. Bei welchem der folgenden Transistoren fließt Kollektorstrom?
A:
B:
C:
D:
EC615: In einer Schaltung wurden die Spannungen der Transistoranschlüsse gegenüber Massepotential gemessen. Bei welchem der folgenden Transistoren fließt Kollektorstrom?
A:
B:
C:
D:

Typen von Transistoren

Die bisher behandelten Transistoren nennt man Bipolare Transistoren. Sie sind die Art der Transistoren, die in den 50er Jahren eine technische Revolution einläuteten und die Elektronenröhre ablösten. Im Gegensatz zu den stromgesteuerten Bipolartransistoren sind Feldeffekttransistoren (FET) spannungsgesteuert, es fließt also kein Steuerstrom in ihn hinein. Mit diesen werden wir uns im Klasse A Kurs intensiver auseinandersetzen.

EC604: Welche Transistortypen sind bipolare Transistoren?

A: NPN- und PNP-Transistoren

B: Sperrschicht-FETs

C: Isolierschicht-FETs

D: Dual-Gate-MOS-FETs

Transistor II

Bipolarer Transistor

AC501: Ein bipolarer Transistor ist ...

A: feldgesteuert.

B: stromgesteuert.

C: spannungsgesteuert.

D: thermisch gesteuert.

AC503: Mit welchem Anschluss ist der p-dotierte Bereich eines NPN-Transistors verbunden?

A: Basis

B: Gehäuse

C: Kollektor

D: Emitter

AC504: Mit welchem Anschluss ist der n-dotierte Bereich eines PNP-Transistors verbunden?

A: Kollektor

B: Gehäuse

C: Emitter

D: Basis

AC505: Bei einem bipolaren Transistor in leitendem Zustand befindet sich der Basis-Emitter-PN-Übergang ...

A: im Kurzschluss.

B: in Durchlassrichtung.

C: in Sperrrichtung.

D: im Leerlauf.

Rechnungen

AC515: Die Betriebsspannung beträgt 12 V, der Kollektorstrom soll 5 mA betragen, die Gleichstromverstärkung des Transistors beträgt 298. Berechnen Sie den Vorwiderstand $R_1$.

A: ca. 680 kΩ

B: ca. 2,3 kΩ

C: ca. 68 kΩ

D: ca. 715 kΩ

Lösungsweg

  • gegeben: $U = 12V$
  • gegeben: $I_{\textrm{C}} = 5mA$
  • gegeben: $B = 298$
  • gegeben: $U_{\textrm{BE}} = 0,6V$
  • gesucht: $R_1$

$B = \frac{I_{\textrm{C}}}{I_{\textrm{B}}} \Rightarrow I_{\textrm{B}} = \frac{I_{\textrm{C}}}{B} = \frac{5mA}{298} = 16,779\mu A$

$R_1 = \frac{U-U_{\textrm{BE}}}{I_{\textrm{B}}} = \frac{12V – 0,6V}{16,779\mu A} \approx 680k\Omega$

AC518: Die Betriebsspannung beträgt 10 V, der Kollektorstrom soll 2 mA betragen, die Gleichstromverstärkung des Transistors beträgt 200. Durch den Querwiderstand $R_2$ soll der zehnfache Basisstrom fließen. Berechnen Sie den Vorwiderstand $R_1$.

A: ca. 940 kΩ

B: ca. 85,5 kΩ

C: ca. 76,4 kΩ

D: ca. 540 kΩ

Lösungsweg

  • gegeben: $U = 10V$
  • gegeben: $I_{\textrm{C}} = 2mA$
  • gegeben: $B = 200$

$B = \frac{I_{\textrm{C}}}{I_{\textrm{B}}} \Rightarrow I_{\textrm{B}} = \frac{I_{\textrm{C}}}{B} = \frac{2mA}{200} = 10\mu A$

$U_{\textrm{R1}} = U – U_{\textrm{R2}} = 10V – 0,6V = 9,4V$

$I_{\textrm{R1}} = I_{\textrm{B}} + I_{\textrm{R2}} = I_{\textrm{B}} + 10 \cdot I_{\textrm{B}} = 110\mu A$

$R_1 = \frac{U_{\textrm{R1}}}{I_{\textrm{R1}}} = \frac{9,4V}{110\mu A} \approx 85,5k\Omega$

AC517: Die Betriebsspannung beträgt 10 V, der Kollektorstrom soll 2 mA betragen, die Gleichstromverstärkung des Transistors beträgt 200. Durch den Querwiderstand $R_2$ soll der zehnfache Basisstrom fließen. Am Emitterwiderstand soll 1 V abfallen. Berechnen Sie den Vorwiderstand $R_1$.

A: ca. 540 kΩ

B: ca. 85,5 kΩ

C: ca. 76,4 kΩ

D: ca. 940 kΩ

Lösungsweg

  • gegeben: $U = 10V$
  • gegeben: $I_{\textrm{C}} = 2mA$
  • gegeben: $B = 200$
  • gesucht: $R_1$

$B = \frac{I_{\textrm{C}}}{I_{\textrm{B}}} \Rightarrow I_{\textrm{B}} = \frac{I_{\textrm{C}}}{B} = \frac{2mA}{200} = 10\mu A$

$U_{\textrm{R2}} = U_{\textrm{BE}} + U_{R_{\textrm{E}}} = 0,6V + 1V = 1,6V$

$U_{\textrm{R1}} = U – U_{\textrm{R2}} = 10V – 1,6V = 8,4V$

$I_{\textrm{R1}} = I_{\textrm{B}} + I_{\textrm{R2}} = I_{\textrm{B}} + 10 \cdot I_{\textrm{B}} = 110\mu A$

$R_1 = \frac{U_{\textrm{R1}}}{I_{\textrm{R1}}} = \frac{8,4V}{110\mu A} \approx 76,4k\Omega$

AC516: Warum soll bei dem gezeigten Basisspannungsteiler der Strom durch $R_2$ etwa 10-mal größer als der Basisstrom sein?

A: Damit $R_2$ eine Stromgegenkopplung bewirkt.

B: Damit sich der Basisstrom bei Erwärmung nicht ändert.

C: Damit $R_2$ eine Spannungsgegenkopplung bewirkt

D: Damit der Arbeitspunkt stabil bleibt.

AC519: Was passiert, wenn der Widerstand $R_1$ durch eine fehlerhafte Lötstelle an einer Seite keinen Kontakt mehr zur Schaltung hat? Welche Beschreibung trifft zu?

A: Es fließt kein Kollektorstrom mehr. Die Kollektorspannung steigt auf die Betriebsspannung an.

B: Der Kollektorstrom steigt stark an. Die Kollektorspannung erhöht sich.

C: Es fließt Kurzschlussstrom. Der Transistor wird zerstört.

D: Der Kollektorstrom wird nur durch $R_{\textrm{C}}$ begrenzt. Die Kollektorspannung sinkt auf zirka 0,1 V.

AC520: Was passiert, wenn der Widerstand $R_2$ durch eine fehlerhafte Lötstelle an einer Seite keinen Kontakt mehr zur Schaltung hat? In welcher Antwort sind beide Aussagen richtig?

A: Es fließt kein Kollektorstrom mehr. Die Kollektorspannung steigt auf die Betriebsspannung an.

B: Der Kollektorstrom steigt stark an. Die Kollektorspannung erhöht sich.

C: Der Kollektorstrom wird nur durch $R_{\textrm{C}}$ begrenzt. Die Kollektorspannung sinkt auf zirka 0,1 V.

D: Es fließt Kurzschlussstrom. Der Transistor wird zerstört.

Feldeffekttransistor

AC502: Ein Feldeffekttransistor ist ...

A: optisch gesteuert.

B: stromgesteuert.

C: leistungsgesteuert.

D: spannungsgesteuert.

AC506: Welches Bauteil wird durch das Schaltzeichen symbolisiert?

A: Bipolartransistor

B: Diode

C: Lautsprecher

D: Feldeffekttransistor

AC513: Wie bezeichnet man die Anschlüsse des abgebildeten Transistors?

A: 1: Anode, 2: Kathode, 3: Gate

B: 1: Drain, 2: Source, 3: Gate

C: 1: Anode, 2: Kollektor, 3: Gate

D: 1: Kollektor, 2: Emitter, 3: Basis

AC512: Wie lauten die Bezeichnungen der Anschlüsse eines Feldeffekttransistors?

A: Emitter, Drain, Source

B: Drain, Gate, Source

C: Gate, Source, Kollektor

D: Emitter, Basis, Kollektor

AC514: Wie erfolgt die Steuerung des Stroms im Feldeffekttransistor (FET)?

A: Die Gate-Source-Spannung steuert den Widerstand des Kanals zwischen Source und Drain.

B: Die Gate-Source-Spannung steuert den Gatestrom.

C: Der Gatestrom steuert den Drainstrom.

D: Der Gatestrom steuert den Widerstand des Kanals zwischen Source und Drain.

Bauarten FET

AC507: Welche Bezeichnungen für die Bauelemente sind richtig?

A: 1: Selbstsperrender P-Kanal-Sperrschicht-FET 2: Selbstsperrender N-Kanal-Sperrschicht-FET

B: 1: Selbstsperrender N-Kanal-Sperrschicht-FET 2: Selbstsperrender P-Kanal-Sperrschicht-FET

C: 1: Selbstleitender N-Kanal-Sperrschicht-FET 2: Selbstleitender P-Kanal-Sperrschicht-FET

D: 1: Selbstleitender P-Kanal-Sperrschicht-FET 2: Selbstleitender N-Kanal-Sperrschicht-FET

AC508: Der folgende Transistor ist ein ...

A: Selbstsperrender P-Kanal-Isolierschicht-FET (MOSFET).

B: Selbstleitender P-Kanal-Isolierschicht-FET (MOSFET).

C: Selbstsperrender N-Kanal-Isolierschicht-FET (MOSFET).

D: Selbstleitender N-Kanal-Isolierschicht-FET (MOSFET).

AC509: Welcher der folgenden Transistoren ist ein selbstsperrender N-Kanal-MOSFET?
A:
B:
C:
D:
AC510: Welcher der folgenden Transistoren ist ein selbstleitender N-Kanal-MOSFET?
A:
B:
C:
D:
AC511: Welcher der folgenden Transistoren ist ein selbstleitender P-Kanal-MOSFET?
A:
B:
C:
D:

Rechnungen

AC521: Wie groß ist die Gate-Source-Spannung in der gezeichneten Schaltung? $U_{\textrm{B}} = 44 V$; $R_1 = 10 k\Omega$; $R_2 = 1 k\Omega$; $R_3 = 2,2 k\Omega$ ...

A: 0,7 V

B: 4,4 V

C: 4 V

D: 8 V

Lösungsweg

  • gegeben: $U_{\textrm{B}} = 44V$
  • gegeben: $R_1 = 10k\Omega$
  • gegeben: $R_2 = 1k\Omega$
  • gegeben: $R_3 = 2,2k\Omega$
  • gesucht: $U_{\textrm{GS}}$
  • Ansatz: Spannungsteiler über $R_1$ und $R_2$, mit $U_{\textrm{GS}} = U_{\textrm{R2}}$
AC522: Wie groß muss $R_2$ gewählt werden, damit sich eine Spannung von 2,8 V zwischen Gate und Source einstellt? $U_{\textrm{B}}$=44 V; $R_1$=10 kΩ; $R_3$=2,2 kΩ ...

A: ca. 680 Ω

B: ca. 68 Ω

C: ca. 1405 Ω

D: ca. 820 Ω

Lösungsweg

  • gegeben: $U_{\textrm{B}} = 44V$
  • gegeben: $R_1 = 10k\Omega$
  • gegeben: $R_3 = 2,2k\Omega$
  • gegeben: $U_{\textrm{GS}} = U_{\textrm{R2}} = 2,8V$
  • gegeben: $U_{\textrm{B}} = U_{\textrm{R1}} + U_{\textrm{R2}}$
  • gesucht: $R_2$
AC523: Welche Verlustleistung erzeugt ein Power-MOS-FET mit $R_{\textrm{DSon}}$ = 4 \mOhm bei einem Strom von 25 A?

A: 2,5 W

B: 1 W

C: 6,25 W

D: 0,1 W

Lösungsweg

  • gegeben: $R_{\textrm{DSon}} = 4m\Omega$
  • gegeben: $I = 25A$
  • gesucht: $P$

$P = I^2 \cdot R = 25^2A \cdot 4m\Omega = 2,5W$

Freilaufdiode

AC524: In welcher der folgenden Schaltungen ist die Freilaufdiode richtig eingesetzt?
A:
B:
C:
D:

Halbleiter II

AC402: Wie verhalten sich die Elektronen in einem in Durchlassrichtung betriebenen PN-Übergang?

A: Sie zerfallen beim Übergang.

B: Sie wandern von N nach P.

C: Sie wandern von P nach N.

D: Sie bleiben im N-Bereich.

AB104: Was versteht man unter Halbleitermaterialien?

A: Einige Stoffe (z. B. Silizium) sind in reinem Zustand bei Raumtemperatur gute Leiter. Durch geringfügige Zusätze von geeigneten anderen Stoffen (z. B. Bor, Phosphor) oder bei hohen Temperaturen nimmt jedoch ihre Leitfähigkeit ab.

B: Einige Stoffe (z. B. Silizium) sind in reinem Zustand bei Raumtemperatur gute Isolatoren. Durch geringfügige Zusätze von geeigneten anderen Stoffen (z. B. Bor, Phosphor) oder bei hohen Temperaturen werden sie jedoch zu Leitern.

C: Einige Stoffe (z. B. Silizium) sind in reinem Zustand bei Raumtemperatur gute Leiter. Durch geringfügige Zusätze von geeigneten anderen Stoffen (z. B. Bismut, Tellur) fällt ihr Widerstand auf den halben Wert.

D: Einige Stoffe (z. B. Silizium) sind in reinem Zustand bei Raumtemperatur gute Elektrolyten. Durch geringfügige Zusätze von geeigneten anderen Stoffen (z. B. Bismut, Tellur) kann man daraus entweder N-leitendes- oder P-leitendes Material für Anoden bzw. Kathoden von Batterien herstellen.

AB105: Was versteht man unter Dotierung?

A: Das Einbringen von magnetischen Nord- oder Südpolen in einen Halbleitergrundstoff, um die Induktivität zu erhöhen.

B: Das Entfernen von Verunreinigungen aus einem Halbleitergrundstoff, um Elektronen zu generieren.

C: Das Einbringen von chemisch anderswertigen Fremdatomen in einen Halbleitergrundstoff, um freie Ladungsträger zur Verfügung zu stellen.

D: Das Entfernen von Atomen aus dem Halbleitergrundstoff, um die elektrische Leitfähigkeit zu senken.

AB106: N-leitendes Halbleitermaterial ist gekennzeichnet durch ...

A: einen Überschuss an beweglichen Elektronen.

B: ein Fehlen von Atomen im Gitter des Halbleiterkristalls.

C: ein Fehlen von Dotierungsatomen.

D: einen Überschuss an beweglichen Elektronenlöchern.

AB107: P-leitendes Halbleitermaterial ist gekennzeichnet durch ...

A: ein Fehlen von Dotierungsatomen.

B: einen Überschuss an beweglichen Elektronenlöchern.

C: ein Fehlen von Atomen im Gitter des Halbleiterkristalls.

D: einen Überschuss an beweglichen Elektronen.

AB108: Das folgende Bild zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Halbleiterdiode. Wie entsteht die Sperrschicht?

A: An der Grenzschicht wandern Elektronen aus dem N-Teil in den P-Teil. Dadurch wird auf der N-Seite der Elektronenüberschuss teilweise abgebaut, auf der P-Seite der Elektronenmangel teilweise neutralisiert. Es bildet sich auf beiden Seiten der Grenzfläche eine isolierende Schicht.

B: An der Grenzschicht wandern Atome aus dem N-Teil in den P-Teil. Dadurch wird auf der N-Seite der Atommangel abgebaut, auf der P-Seite der Atommangel vergrößert. Es bildet sich auf beiden Seiten der Grenzfläche eine leitende Schicht.

C: An der Grenzschicht wandern Elektronen aus dem P-Teil in den N-Teil. Dadurch wird auf der P-Seite der Elektronenüberschuss teilweise abgebaut, auf der N-Seite der Elektronenmangel teilweise neutralisiert. Es bildet sich auf beiden Seiten der Grenzfläche eine isolierende Schicht.

D: An der Grenzschicht wandern Atome aus dem P-Teil in den N-Teil. Dadurch wird auf der P-Seite der Atommangel abgebaut, auf der N-Seite der Atommangel vergrößert. Es bildet sich auf beiden Seiten der Grenzfläche eine leitende Schicht.

AB109: Wie verhält sich die Verarmungszone in der hier dargestellten Halbleiterdiode?

A: Sie verschwindet.

B: Sie verändert sich nicht.

C: Sie verengt sich.

D: Sie erweitert sich.

Integrierte Schaltkreise

AC601: Eine integrierte Schaltung ist ...

A: die Zusammenschaltung einzelner Baugruppen zu einem elektronischen Gerät.

B: eine miniaturisierte, aus SMD-Bauteilen aufgebaute Schaltung.

C: eine komplexe Schaltung auf einem Halbleitersubstrat.

D: eine aus einzelnen Bauteilen aufgebaute vergossene Schaltung.

Monolithic Microwave Integrated Circuit (MMIC)

AC602: Welche Bauteile sind in einem Monolithic Microwave Integrated Circuit (MMIC) enthalten?

A: Ein MMIC enthält alle aktiven und passiven Bauteile auf einem Halbleiter-Substrat.

B: Ein MMIC enthält alle aktiven und passiven Bauteile auf einer Leiterplatte.

C: Ein MMIC enthält nur aktive Bauteile auf einem Halbleiter-Substrat.

D: Ein MMIC enthält nur passive Bauteile auf einem Halbleiter-Substrat.

AC603: Welchen Vorteil hat ein Monolithic Microwave Integrated Circuit (MMIC) gegenüber einem diskreten Transistorverstärker?

A: Ein MMIC bietet breitbandig eine hohe Verstärkung mit weniger Bauteilen.

B: Ein MMIC bietet schmalbandig eine hohe Verstärkung in einem Bauteil.

C: Ein MMIC bietet einstellbare Eingangs- und Ausgangsimpedanz.

D: Ein MMIC bietet einen hohen Eingangswiderstand und einen niedrigen Ausgangswiderstand.

AC604: Was ist typisch für einen Monolithic Microwave Integrated Circuit (MMIC)?

A: Der Verstärkungsbereich ist schmalbandig.

B: Die Verstärkung ist bereits ab 0 Hz konstant.

C: Sie sind nur im Mikrowellenbereich einsetzbar.

D: Ein- und Ausgangsimpedanz entsprechen üblichen Leitungsimpedanzen (z. B. 50 Ω).

AF425: Der optimale Arbeitspunkt des dargestellten MMIC ist mit 4 V und 10 mA angegeben. Die Betriebsspannung beträgt 13,5 V. Berechnen Sie den Vorwiderstand ($R_\text{BIAS}$).

A: 950 Ω

B: 1350 Ω

C: 400 Ω

D: 95 Ω

Lösungsweg

  • gegeben: $U_{\textrm{D}} = 4V$
  • gegeben: $U_{\textrm{CC}} = 13,5V$
  • gegeben: $I_{\textrm{D}} = 10mA$
  • gesucht: $R_{\textrm{BIAS}}$

$R_{\textrm{BIAS}} = \frac{U_{\textrm{CC}} – U_{\textrm{D}}}{I_{\textrm{D}}} = \frac{13,5V -4V}{10mA} = 950\Omega$

AF426: Berechnen Sie $R_\text{BIAS}$ für die dargestellte MMIC-Schaltung und wählen Sie den nächsten Normwert. $U_\text{CC}$ = 13,8 V; $U_\text{D}$ = 4 V; $I_\text{D}$ = 15 mA

A: 680 Ω

B: 820 Ω

C: 560 Ω

D: 270 Ω

Lösungsweg

  • gegeben: $U_{\textrm{D}} = 4V$
  • gegeben: $U_{\textrm{CC}} = 13,8V$
  • gegeben: $I_{\textrm{D}} = 15mA$
  • gesucht: $R_{\textrm{BIAS}}$

$R_{\textrm{BIAS}} = \frac{U_{\textrm{CC}} – U_{\textrm{D}}}{I_{\textrm{D}}} = \frac{13,8V -4V}{15mA} = 653,3\Omega \rightarrow 680\Omega$

AF427: Wieviel Wärmeleistung wird im MMIC in Wärme umgesetzt, wenn die Betriebsspannung 9 V beträgt und $R_\text{BIAS}$ einen Wert von 470 Ω hat?

A: 47 mW

B: 90 mW

C: 43 mW

D: 52 mW

Lösungsweg

  • gegeben: $U = 9V$
  • gegeben: $R_{\textrm{BIAS}} = 470\Omega$
  • gegeben: $U_{\textrm{D}} = 4V$
  • gesucht: $P$
  • Ansatz: Strom durch $R_{\textrm{BIAS}}$ ist überall gleich, weil kein anderer ohmschmer Verbraucher in der Schaltung vorhanden ist

$I_{\textrm{D}} = \frac{U_{\textrm{BIAS}}}{R_{\textrm{BIAS}}} = \frac{U-U_{\textrm{D}}}{R_{\textrm{BIAS}}} = \frac{9V-4V}{470\Omega} = 10,64mA$

$P = U_{\textrm{D}} \cdot I_{\textrm{D}} = 4V \cdot 10,64mA \approx 43mW$

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