Strom, Spannung, Widerstand, Leistung, Energie

Navigationshilfe

Diese Navigationshilfe zeigt die ersten Schritte zur Verwendung der Präsention. Sie kann mit ⟶ (Pfeiltaste rechts) übersprungen werden.

Navigation

Zwischen den Folien und Abschnitten kann man mittels der Pfeiltasten hin- und herspringen, dazu kann man auch die Pfeiltasten am Computer nutzen.

Pfeil runter und hoch: Nächste / Vorherige Folie
Pfeil rechts und links: Nächster / Vorheriger Abschnitt
Leertaste oder „n“: Der Reihe nach alle Elemente in Folien aufdecken oder zur nächsten Folie blättern
Shift-Leertaste oder „p“: Der Reihe nach Elemente rückwärts zudecken oder zur vorherigen Folie blättern

Weitere Funktionen

Mit ein paar Tastenkürzeln können weitere Funktionen aufgerufen werden. Die wichtigsten sind:

F1: Help / Hilfe
o: Overview / Übersicht aller Folien
s: Speaker View / Referentenansicht
f: Full Screen / Vollbildmodus
b: Break, Black, Pause / Ausblenden der Präsentation
Alt-Click: In die Folie hin- oder herauszoomen

Übersicht

Die Präsentation ist zweidimensional aufgebaut. Dadurch sind in Spalten die einzelnen Abschnitte eines Kapitels und in den Reihen die Folien zu den Abschnitten.

Tippt man ein „o“ ein, bekommt man eine Übersicht über alle Folien des jeweiligen Kapitels. Das hilft sich zunächst einen Überblick zu verschaffen oder sich zu orientieren, wenn man das Gefühlt hat sich „verlaufen“ zu haben. Die Navigation erfolgt über die Pfeiltasten.

Durch Anklicken einer Folie wird diese präsentiert.

Referentenansicht

Tippt man ein „s“ ein, bekommt man ein neues Fenster, die Referentenansicht.

Indem man „Layout“ auswählt, kann man zwischen verschieden Anordnungen der Elemente auswählen.

Die Referentenansicht bietet folgende Elemente:

Links sieht man die aktuelle Folie
Rechts oben sieht man die nächste Folie
Rechts in der Mitte Hilfsmittel zur Zeiteinteilung
Rechts unten, die „Notizen für den Vortragenden“
Unten die Pfeile zur Navigation

Praxistipps zur Referentenansicht

Wenn man mit einem Projektor arbeitet, stellt man im Betriebssystem die Nutzung von 2 Monitoren ein: Die Referentenansicht wird dann zum Beispiel auf dem Laptop angezeigt, während die Teilnehmer die Präsentation angezeigt bekommen.
Bei einer Online-Präsentation, wie beispielsweise auf TREFF.darc.de präsentiert man den Browser-Tab und navigiert im „Speaker View“ Fenster.
Die Referentenansicht bezieht sich immer auf ein Kapitel. Am Ende des Kapitels muss sie geschlossen werden, um im neuen Kapitel eine neue Referentenansicht zu öffnen.
Um mit dem Mauszeiger etwas zu markieren oder den Zoom zu verwenden, muss mit der Maus auf den Bildschirm mit der Präsentation gewechselt werden.

Vollbild

Tippt man ein „f“ ein, wird die aktuelle Folie im Vollbild angezeigt. Mit „Esc“ kann man diesen wieder verlassen.

Das ist insbesondere für den Bildschirm mit der Präsentation für das Publikum praktisch.

Ausblenden

Tippt man ein „b“ ein, wird die Präsentation ausgeblendet.

Sie kann wie folgte wieder eingeblendet werden:

Durch klicken in das Fenster.
Durch nochmaliges Drücken von „b“.
Durch klicken der Schaltfläche „Resume presentation:

Zoom

Bei gedrückter Alt-Taste und einem Mausklick in der Präsentation wird in diesen Teil hineingezoomt. Das ist praktisch, um Details von Schaltungen hervorzuheben. Durh einen nochmaligen Mausklick zusammen mit Alt wird wieder herausgezoomt.

Das Zoomen funktioniert nur im ausgewählten Fenster. Die Referentenansicht ist hier nicht mit dem Präsenationsansicht gesynct.

Recht zum Selbstbau

Sender und Sendeanlagen benötigen normalerweise eine behördliche Zulassung
Funkamateure sind davon ausgenommen
Sie sind berechtigt, im Handel erhältliche, selbstgefertigte oder auf Amateurfunkfrequenzen umgebaute Sendeanlagen zu betreiben

VC109: Welches Recht haben Funkamateure in Bezug auf den Betrieb von Sendeanlagen? Ein Funkamateur ...

A: muss die einschlägigen Bestimmungen der BNetzA zur elektrischen Sicherheit nicht beachten.

B: benötigt in keinem Fall eine Standortbescheinigung der BNetzA für seine Amateurfunkstelle.

C: ist berechtigt, im Handel erhältliche, selbst gefertigte oder auf Amateurfunkfrequenzen umgebaute Sendeanlagen zu betreiben.

D: darf mit seiner Amateurfunkstelle jederzeit Nachrichten für und an Dritte übermitteln, die nicht den Amateurfunkdienst betreffen.

Bauteile

Zum Selbstbau werden verschiede elektronische Bauteile benötigt
Diese weisen unterschiedliche Eigenschaften auf
In Klasse N gibt es nur wenige, einfache Schaltungen → mehr in Klasse E und A
Kenntnisse der Symbole und Bezeichnungen reichen

Anforderungen an Funkgeräte

Alle im Handel erhältlichen, seriengefertigten Funkanlagen müssen die grundlegenden Anforderungen und Bestimmungen des Funkanlagengesetzes (FuAG) einhalten
EU-Konformitätserklärung (CE-Kennzeichnung) vor in Verkehr bringen erstellen
Nur dann dürfen vom Markt bereitgestellte Anlagen in Betrieb genommen werden

VE401: Welches Gesetz regelt unter anderem das Inverkehrbringen, den freien Warenverkehr und die Inbetriebnahme von auf dem Markt bereitgestellten Amateurfunkanlagen?

A: Das Funkanlagengesetz (FuAG)

B: Die Amateurfunkverordnung (AfuV)

C: Das Gesetz über die elektromagnetische Verträglichkeit von Betriebsmitteln (EMVG)

D: Für solche Amateurfunkgeräte gibt es keine Regelung.

VE402: Welche Geräte fallen in den Anwendungsbereich des Funkanlagengesetzes (FuAG)?

A: Auf dem Markt bereitgestellte Amateurfunkanlagen

B: Selbstgebaute Amateurfunkanlagen

C: Kommerziell hergestellte Funkanlagen, die zu Amateurfunkzwecken umgebaut wurden

D: Bausätze für Amateurfunkanlagen

VE403: Welche grundlegenden Anforderungen werden nach dem Funkanlagengesetz (FuAG) an Amateurfunkgeräte gestellt?

A: Seriengefertigte Geräte müssen die grundlegenden Anforderungen nach dem Funkanlagengesetz (FuAG) einhalten und eine CE-Kennzeichnung tragen.

B: Seriengefertigte Amateurfunkgeräte unterliegen nicht dem Funkanlagengesetz (FuAG).

C: Die Funkgeräte müssen eine nationale Zulassungskennzeichnung nach Vorgabe der BNetzA tragen.

D: Selbstgebaute Funkgeräte müssen die grundlegenden Anforderungen nach dem Funkanlagengesetz (FuAG) einhalten und eine CE-Kennzeichnung tragen.

VE404: Welche Vorschriften müssen im Handel erhältliche Empfangsfunkanlagen einhalten, die dem Amateurfunk zugewiesene Frequenzen empfangen können?

A: Es sind die Bestimmungen des Funkanlagengesetzes (FuAG) einzuhalten.

B: Amateurfunkempfänger dürfen ausschließlich von Funkamateuren betrieben werden; darüber hinaus gibt es keine weiteren Vorschriften.

C: Grundlegende Anforderungen an Amateurfunkempfänger sind in der Amateurfunkverordnung geregelt.

D: Amateurfunkempfänger brauchen grundsätzlich keinerlei Bestimmungen einzuhalten.

Selbstbau

Ausnahme: von Funkamateuren selbst gebaute und umgebaute Funkanlagen
Müssen nicht die Anforderungen des Funkanlagengesetzes erfüllen
Müssen keine CE-Kennzeichnung tragen

VE405: Wird für von Funkamateuren zusammengebaute Funkanlagen der Nachweis auf Einhaltung der technischen Vorschriften nach den Bestimmungen des Funkanlagengesetzes (FuAG) verlangt?

A: Solche Amateurfunkanlagen sind nach den Funkanlagengesetzes (FuAG) nicht zulässig.

B: Solche Amateurfunkanlagen müssen den Anforderungen des Funkanlagengesetzes (FuAG) genügen.

C: Solche Amateurfunkanlagen müssen der BNetzA zur Prüfung vorgestellt werden.

D: Solche Amateurfunkanlagen müssen nicht den Anforderungen des Funkanlagengesetzes (FuAG) genügen.

Elektrische Spannung

Wiederholung vom Anfang des Kurses:

Nach Trennung von positiven und negativen Ladungen versuchen diese wieder zusammenzukommen
Es liegt eine elektrische Spannung vor
Die Einheit ist Volt, abgekürzt V

NA201: Welche Einheit wird üblicherweise für die elektrische Spannung verwendet?

A: Amperestunden (Ah)

B: Volt (V)

C: Ampere (A)

D: Ohm ($\Omega$)

Kleine Spannungen

Empfängereingang: 10 µV
Mikrofon: 200 mV
Batterie: 1,5 V oder 9 V

Tabelle NEAS-6.2.1: Kurzschreibweise für kleine Spannungen
Bezeichnung	Abkürzung	Wert
1 Mikrovolt	1 μV	0,000001 V
1 Millivolt	1 mV	0,001 V
1 Volt	1 V	1 V

Große Spannungen

Steckdose: 230 V
Elektrostatisch aufgeladene Antenne: 1,5 kV
Höchstspannungsleitung: 380 kV

Tabelle NEAS-6.2.2: Kurzschreibweise für große Spannungen
Bezeichnung	Abk.	Wert
1 Kilovolt	1 kV	1000 V
1 Megavolt	1 MV	1000000 V
1 Gigavolt	1 GV	1000000000 V

NA208: 4,2 V entspricht ...

A: 4200 mV

B: 4200 MV

C: 4200 kV

D: 4,200 μV

Elektrischer Strom

Stromkreis

Beim Anschluss eines elektrischen Verbrauchers an die Pole einer Spannungsquelle, fangen die Ladungen an sich zu bewegen
Das ist ein geschlossener Stromkreis
Je nach Spannung und Verbraucher fließt mehr oder weniger Strom
Die elektrische Stromstärke wird in Ampere (A) gemessen

NA202: Welche Einheit wird üblicherweise für die elektrische Stromstärke verwendet?

A: Ohm ($\Omega$)

B: Ampere (A)

C: Amperestunden (Ah)

D: Volt (V)

Beispiele für Stromstärke

Tabelle NEAS-6.3.1: Beispiele für Ströme
Verbraucher
Leuchtdiode (LED)	5 mA	=	0,005 A
Transceiver im Empfangsbetrieb	900 mA	=	0,9 A
Transceiver im Sendebetrieb	21 A	=	21 A

NA209: 42 mA entspricht ...

A: 0,0042 A.

B: 4,2 A.

C: 0,42 A.

D: 0,042 A.

Gefahren durch elektrischen Strom

Stromschlag vermeiden!
An anerkannte Regeln der Technik halten
Vom Verband der Elektrotechnik Elektronik und Informationstechnik e.V. (VDE)
Schutz von Menschen, Tieren und Sachen

VE601: Wie ist die Stromversorgung von Eigenbaugeräten elektrotechnisch sicher aufzubauen?

A: Sie ist nach den CEPT-Empfehlungen aufzubauen.

B: Es gelten keine besonderen Vorschriften, da ein Funkamateur eine sachkundige Person ist.

C: Es gelten die Vorschriften der örtlichen Stromversorger.

D: Nach den anerkannte Regeln der Technik, wie sie z. B. in den VDE-Normen festgelegt sind.

Gefährliche Spannung

Wechselspannung (AC) über 50 V
Gleichspannung (DC) über 120 V
Darunter kommt es zu keinen lebensbedrohlichen Beeinträchtigungen des menschlichen Körpers

NK301: Ab welcher Höhe kann das Berühren elektrischer Wechselspannung (AC) und elektrischer Gleichspannung (DC) für den erwachsenen Menschen lebensgefährlich sein?

A: 100 V (AC), 140 V (DC)

B: 75 V (AC), 150 V (DC)

C: 50 V (AC), 120 V (DC)

D: 20 V (AC), 60 V (DC)

Stromunfälle

Abhängig von Stromstärke und Dauer des Stromflusses
Weg durch den Körper
Ab 30 mA lebensgefährliche Schäden

Der folgende Alt-Text wurde noch nicht geprüft: Kurz-Zusammenfassung: Ein schematisches Diagramm zeigt eine Strichmännchenfigur, die einen Leiter berührt; orange Pfeile markieren den Stromweg über den Körper zur Erde, mit den Beschriftungen „120 mA“, „~ 1 kΩ“ und „Lebensgefahr“ sowie einer Spannungsangabe „120 V“.

Detaillierte Beschreibung: Links oben befindet sich ein orange umrandetes Dreiecks-Warnsymbol mit Ausrufezeichen; darunter steht in Orange „Lebensgefahr“. Rechts steht eine Strichmännchenfigur mit traurigem Mund; von der rechten Hand führt eine schwarze Leiterlinie zu einer offenen Anschlussklemme (kreisförmige Lötöse). Daneben steht in Orange „120 mA“. Entlang des Halses und Körpers der Figur zeigen orange Pfeile den Stromfluss nach unten zu den Beinen und weiter nach links auf eine horizontale schwarze Leitung am unteren Bildrand. Diese untere Leitung ist links über ein Erdungssymbol (drei abnehmende Linien) geerdet. Über dem Körper steht in Schwarz „~ 1 kΩ“. Rechts außen markieren zwei offene Klemmen übereinander eine Spannungsquelle; daneben steht „120 V“ mit einem nach unten gerichteten Pfeil. Die Strompfeile und Texte „Lebensgefahr“, „120 mA“ und „~ 1 kΩ“ sind orange, die Leitungen, Klemmen und die Figur sind schwarz. — Abbildung NEAS-6.4.1: Stromschlag / Körperdurchströmung

Auswirkungen auf den Körper

Herzrhythmusstörungen, Herzkammerflimmern oder Herzstillstand, inbesondere bei einem Stromweg im Brustbereich
Verbrennungen, meist an den Ein- und Austrittstellen des elektrischen Stroms
Verkrampfen der Muskulatur
Sekundärunfälle wie einen Sturz, verursacht durch den hervorgerufenden Schreck oder eine Muskelverkrampfung
Zusätzlich (Stör-)Lichtbogen mit hellem Leuchten über die Luft möglich

Gefahr beim Öffnen von Geräten

Kondensatoren können hohe Spannungen speichern
Es können in abgeschalteten Geräten noch gefährliche Spannungen anliegen
Beim Öffnen von Geräten erfahrenen Funkamateur oder Elektrofachkraft zu Hilfe holen

NK303: Welche gefährlichen Folgen kann eine Körperdurchströmung mit elektrischem Strom verursachen?

A: Verkochungen, Muskelzucken, Herzasthma

B: Verätzungen, Muskelentzündungen, Herzklopfen

C: Verbrühungen, Muskelkater, Atembeschwerden

D: Verbrennungen, Muskelverkrampfungen, Herzrhythmusstörungen

NK302: Die größten Gefährdungen durch elektrischen Strom sind insbesondere ...

A: Stromschlag, Kurzschluss, Auslösen von Sicherungen

B: elektrische Körperdurchströmung, Störlichtbogen, Sekundärunfälle

C: Stromunfälle, Spannungsabfälle, Unfälle durch Erschrecken

D: Lichtblitze, Stromspitzen, Folgeschäden durch Ohnmacht

Erste Hilfe

In den ersten Minuten entscheidend für die Schwere der Unfallfolgen
Unbedingt Arzt aufsuchen
Herzrhythmusstörungen und Herzkammerflimmern können Stunden nach dem Unfall auftreten

NK304: Welche Maßnahme ist nach einem Elektrounfall mit Körperdurchströmung (Stromschlag) zu ergreifen?

A: Personen, die einen Stromschlag erlitten haben, sind unverzüglich in eine stabile Seitenlage zu bringen.

B: Sofern sich die verunfallte Person gut fühlt, sind keine Maßnahmen erforderlich.

C: Es ist ein Arzt aufzusuchen, da Herzrhythmusstörungen und Herzkammerflimmern auch noch viele Stunden nach einem Stromschlag auftreten können.

D: Bei Stromschlag mit Wechselstrom (AC) ist ein Arzt aufzusuchen, bei Stromschlag mit Gleichstrom (DC) ist kein Arzt erforderlich.

5 Sicherheitsregeln in der Elektrotechnik

Freischalten, z. B. Gerät ausschalten
Gegen Wiedereinschalten sichern, z. B. Stecker ziehen
Spannungsfreiheit feststellen, z. B. mit einem Multimeter messen
Erden und Kurzschließen, z. B. das Gehäuse und Zuleitungen erden
Benachbarte, unter Spannung stehende Teile abdecken oder abschranken (findet bei einzelnen Geräten meist keine Anwendung)

Leiter und Nichtleiter

Materialien lassen sich in drei Gruppen einteilen:

Leiter
Nichtleiter
Halbleiter

Leiter

Leiten elektrischen Strom
Sind meistens aus Metall
Manche können Strom besser leiten als andere

Leiter, sortiert von besonders gut zu weniger gut leitend

Tabelle NEAS-6.5.1: Einige leitende Materialien
Ordnung	Material
1	Silber
2	Kupfer
3	Gold
4	Aluminium
5	Wolfram
6	Zink
7	Zinn

NB101: Welches der genannten Metalle hat bei Raumtemperatur die höchste elektrische Leitfähigkeit?

A: Wolfram

B: Kupfer

C: Aluminium

D: Zink

NB102: Welches der genannten Metalle hat bei Raumtemperatur die höchste elektrische Leitfähigkeit?

A: Kupfer

B: Silber

C: Gold

D: Zinn

NB103: Welches der genannten Metalle hat bei Raumtemperatur die schlechteste elektrische Leitfähigkeit?

A: Kupfer

B: Zinn

C: Gold

D: Aluminium

Nichtleiter

Leiten keinen elektrischen Strom
Auch Isolatoren genannt

Isolatoren

Tabelle NEAS-6.5.2: Einige nicht-leitende Materialien
Bezeichnung	Abkürzung
Porzellan
Polyethylen	PE
Polystyrol	PS
Kork
Polyvinylchlorid	PVC
Polytetrafluorethylen	PTFE

NB104: Die Materialien welcher Gruppe sind bei Raumtemperatur alle Nichtleiter (Isolatoren)?

A: Porzellan, Polyethylen (PE), Bronze

B: Polystyrol (PS), Messing, Kork

C: Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyvinylchlorid (PVC), Wolfram

D: Porzellan, Polyethylen (PE), Polystyrol (PS)

Stromkreis

Besteht aus einer Spannungsquelle und einem Verbraucher
Die Spannung bringt den Strom zum Fließen

Schalter

Unterbricht oder schließt Stromkreis
Bei offenem Schalter ist der Stromfluss unterbrochen

Der folgende Alt-Text wurde noch nicht geprüft: 1) Kurze Zusammenfassung: Ein einfacher Stromkreis in Rechteckform mit einer Spannungsquelle „U“ links, einem geöffneten Schalter oben und einem Widerstand „R“ rechts.

2) Detaillierte Beschreibung: Der Leiter verläuft rechteckig: unten waagerecht, rechts senkrecht zum Bauteil, oben waagerecht mit einer Unterbrechung, links senkrecht zurück zur Quelle. Links ist das Symbol einer Spannungsquelle mit zwei parallelen horizontalen Linien eingezeichnet; daneben stehen die Beschriftungen „U“ sowie die Polaritätszeichen „+“ über „−“. Oben in der Leitung ist ein Schalter dargestellt: zwei ausgefüllte Knotenpunkte mit einer kurzen schrägen Kontaktzunge, die nicht anliegt (geöffnet). Rechts im Zweig sitzt ein rechteckig gezeichneter Widerstand mit der Beschriftung „R“. Weitere Elemente oder Achsen sind nicht vorhanden. — Abbildung NEAS-6.6.2: Offener Stromkreis

Der folgende Alt-Text wurde noch nicht geprüft: 1) Kurze Zusammenfassung: Foto zweier kleiner elektrischer Schalter (Kippschalter und Schiebeschalter) mit Maßstab sowie einer Symbolerklärung für „geschlossen“ und „offen“.

2) Detaillierte Beschreibung: Vor weißem Hintergrund steht links ein metallischer Kippschalter mit blauem Gehäuse; der Hebel zeigt senkrecht nach oben. Am Metallteil ist die Prägung „3A 250VAC / 6A 125VAC“ zu sehen, unten ragen drei Pins heraus. Rechts daneben liegt ein kleiner Schiebeschalter mit rechteckigem Metallgehäuse und schwarzem, geriffelten Schieber nach oben; auf der Gehäuseseite sind eine kleine rechteckige Vertiefung und ein Kreiszeichen sichtbar. Links vom Kippschalter ist ein vertikaler Doppelpfeil mit der Beschriftung „1 cm“ als Maßstab. Am unteren Bildrand sind zwei einfache Liniengrafiken mit Beschriftungen: oben eine durchgehende Verbindung mit „Geschlossen“, unten eine unterbrochene/abgewinkelte Linie mit „Offen“. — Abbildung NEAS-6.6.3: Schaltzeichen und Bauformen von Schaltern

NB701: Welches Bauteil wird durch das Schaltzeichen symbolisiert?

A: Erde

B: Antenne

C: Masse

D: Schalter

Widerstand

Begrenzt den Stromfluss
Wandelt Strom in Wärme um

Der folgende Alt-Text wurde noch nicht geprüft: Kurzfassung: Vier Widerstände unterschiedlicher Bauform und Größe sind nebeneinander angeordnet, mit eingezeichnetem Schaltplansymbol, 1‑cm‑Skala sowie Textangaben zu Widerstandswerten und Leistungen.

Detailbeschreibung: Links steht ein gezeichnetes Widerstandssymbol mit dem Buchstaben R; daneben eine vertikale Doppelpfeil‑Skala mit der Beschriftung 1 cm. Rechts davon folgen, von klein nach groß: ein sehr kleiner rechteckiger SMD‑Widerstand (dunkelgrau mit heller Ziffer) mit der Beschriftung „1 kΩ“ darüber und „125 mW“ darunter; ein axialer bedrahteter Widerstand mit Farbringen (gelb, violett, orange, gold), darüber „47 kΩ“ und darunter „250 mW“; ein größerer, hellblauer axialer Widerstand mit schwarzer Aufschrift, darüber „620 kΩ“ und darunter „2 W“; ganz rechts ein quaderförmiger, cremefarbener Drahtwiderstand mit rotem Aufdruck und zwei Anschlussdrähten unten, darüber „22 kΩ“ und darunter „9 W“. Alle Elemente sind vor weißem Hintergrund vertikal ausgerichtet. — Abbildung NEAS-6.6.4: Schaltzeichen und Bauformen von Widerständen

NC101: Welches Bauteil wird durch das Schaltzeichen symbolisiert?

A: Kondensator

B: Widerstand

C: Spule

D: Diode

Stromrichtung

Vom Pluspol zum Minuspol: technische Stromrichtung

NB702: Welches Bild zeigt die technische Stromrichtung korrekt an?

NB207: Kann in folgender Schaltung von zwei gleichen Spannungsquellen Strom fließen? Welche Begründung ist richtig?

A: Ja, weil die Spannungsquellen nie exakt identisch sind.

B: Ja, weil der Pluspol mit dem Minuspol verbunden ist.

C: Nein, weil dies nur bei verschiedenen Spannungsquellen möglich ist.

D: Nein, weil kein geschlossener Stromkreis vorhanden ist.

Physikalische Stromrichtung

Technische Stromrichtung vom Plus-Pol zum Minus-Pol
In der Wissenschaft hat sich später erst herausgestellt, dass sich in Metallen die negativ geladenen Teilchen (Elektronen) bewegen
Elektronen werden vom Minus-Pol der Spannungsquelle abgestoßen und vom Plus-Pol angezogen
Die Physikalische Stromrichtung ist entgegen gesetzt zur technischen Stromrichtung

AB601: Welches Bild zeigt die physikalische Stromrichtung korrekt an?

Spannungsmessung

Spannungen lassen sich mit einem Messgerät ermitteln
Schaltsymbol „V mit einem Kreis“
Messgerät richtig einstellen
An den richtigen Stellen messen

Kurzbeschreibung: Horizontale Linie mit einem in der Mitte eingefügten Kreis mit einem „V“ in der Mitte.

Detailbeschreibung: Eine horizontale Linie verläuft über die gesamte Breite. Etwa in der Mitte ist das folgende Schaltzeichen eingezeichnet: ein Kreis mit einem „V“ in der Mitte. Es sind keine Beschriftungen oder Maße vorhanden. — Abbildung NEAS-6.8.1: Schaltsymbol Spannungsmessgerät

Richtig messen

Spannung wird zwischen zwei Punkten gemessen
Parallel zum zu messenden Bauteil

1) Kurzbeschreibung: Einfacher Reihenschaltkreis in rechteckiger Leitungsführung mit Spannungsquelle, Widerstand und Leuchtdiode in Reihe sowie einem Voltmeter parallel zur Spannungsquelle.

2) Ausführliche Beschreibung: Der Schaltplan enthält einen rechteckigen Reihenschaltkreis aus geraden Leitern. Im linken vertikalen Leiter ist eine Spannungsquelle eingezeichnet mit zwei parallelen horizontalen Linien, von denen die obere länger ist als die untere. Parallel zur Spannungsquelle ist ein rundes Schaltzeichen mit der Beschriftung „A“ für ein Amperemeter eingezeichnet. In dem oberen horizontalen Leiter sitzt in der Mitte ein Widerstand. Rechts in dem vertikalen Leiter befindet sich eine Leuchtdiode: ein Dreieck, das nach unten auf eine horizontale Linie zeigt, daneben zwei kleine Pfeile, die schräg nach rechts außen zeigen. Weitere Beschriftungen oder Skalen sind nicht vorhanden. — Abbildung NEAS-6.8.2: Spannungsmessung

NI101: Was wird durch dieses Schaltzeichen symbolisiert?

A: Strommessgerät

B: Spannungsmessgerät

C: Stromquelle

D: Spannungsquelle

NI103: In welcher Schaltung ist ein Multimeter richtig eingesetzt, um die Spannung der Batterie im laufenden Betrieb zu messen?

NB205: Welchen Betrag zeigt das Spannungsmessgerät in folgender Schaltung?

A: 3 V

B: 0 V

C: 1,5 V

D: 2,25 V

NB206: Welche Spannung zeigt das Spannungsmessgerät in folgender Schaltung?

A: -3 V

B: 0 V

C: 1,5 V

D: 3 V

Strom messen

Strommessgeräte messen den elektischen Strom
Schaltsymbol „A in einem Kreis“

1) Kurze Zusammenfassung: Horizontale Linie mit einem in der Mitte eingefügten Kreis mit einem „A“ in der Mitte.

2) Detaillierte Beschreibung: Eine horizontale Linie verläuft über die gesamte Breite. Etwa in der Mitte ist das folgende Schaltzeichen eingezeichnet: ein Kreis mit einem „A“ in der Mitte. Es sind keine Beschriftungen oder Maße vorhanden. — Abbildung NEAS-6.9.1: Schaltsymbol Strommessgerät

Richtig messen

Strom wird in Serie mit den Bauteilen gemessen
Dadurch wird die Stromstärke durch das Bauteil ermittelt

1) Kurzbeschreibung: Einfacher Reihenschaltkreis in rechteckiger Leitungsführung mit Spannungsquelle, Widerstand, Leuchtdiode und Amperemeter in Reihe.

2) Ausführliche Beschreibung: Der Schaltplan enthält einen rechteckigen Reihenschaltkreis aus geraden Leitern. Im linken vertikalen Leiter ist eine Spannungsquelle eingezeichnet mit zwei parallelen horizontalen Linien, von denen die obere länger ist als die untere. In dem oberen horizontalen Leiter sitzt in der Mitte ein Widerstand. Rechts in dem vertikalen Leiter befindet sich eine Leuchtdiode: ein Dreieck, das nach unten auf eine horizontale Linie zeigt, daneben zwei kleine Pfeile, die schräg nach rechts außen zeigen. Unten in der Mitte des horizontalen Leiters ist ein rundes Schaltzeichen mit der Beschriftung „A“ für ein Amperemeter. Weitere Beschriftungen oder Skalen sind nicht vorhanden. — Abbildung NEAS-6.9.2: Strommessung

NI102: Was wird durch dieses Schaltzeichen symbolisiert?

A: Spannungsquelle

B: Spannungsmessgerät

C: Stromquelle

D: Strommessgerät

NI104: In welcher Schaltung ist ein Multimeter richtig eingesetzt, um den Strom durch den Widerstand und die LED zu messen?

Strom- und Spannungsmessung II

Der Strom wird im Stromkreis eingeschleift gemessen
Die Spannung wird über den Widerstand gemessen
Der Widerstand im Voltmeter soll hochohmig sein → Strom nimmt den Weg des geringsten Widerstandes

1) Kurzbeschreibung: Schaltplan in rechteckiger Leitungsführung mit einer Spannungsquelle links, einem Messgerät „V“ parallel zur Spannungsquelle, einem Messgerät „A“ im oberen horizontalen Zweig und einem Widerstand „R“ im rechten vertikalen Teil.

2) Ausführliche Beschreibung: Der Schaltplan enthält einen rechteckigen Schaltkreis aus geraden Leitern. Auf der linken vertikalen Seite ist eine Spannungsquelle und parallel dazu ein Messgerät „V“ eingezeichnet. Rechts davon befindet sich in der Mitte des oberen horizontalen Leiters ein Messgerät „A“. In dem rechten vertikalen Leiter ist ein Widerstand dargestellt, beschriftet mit „R“. Ein horizontaler Leiter führt vom unteren Ende des Widerstands zurück zur Spannungsquelle. Es sind keine weiteren Zahlen, Werte oder Textbeschriftungen vorhanden. — Abbildung NEAS-6.10.1: Korrekte Anordnung zur Messung von Strom und Spannung an einem Widerstand

EI101: Wie werden elektrische Spannungsmessgeräte an Messobjekte angeschlossen und welche Anforderungen muss das Messgerät erfüllen, damit der Messfehler möglichst gering bleibt? Das Spannungsmessgerät ist ...

A: in den Stromkreis einzuschleifen und sollte niederohmig sein.

B: in den Stromkreis einzuschleifen und sollte hochohmig sein.

C: parallel zum Messobjekt anzuschließen und sollte hochohmig sein.

D: parallel zum Messobjekt anzuschließen und sollte niederohmig sein.

EI102: Welche Schaltung mit idealen Messgeräten könnte dazu verwendet werden, den Wert eines Widerstandes anhand des ohmschen Gesetzes zu ermitteln?

Strom- und Spannungsmessung III

Strom- und Spannungsmessung

Spannung wird parallel zum Bauteil gemessen
Strom wird in Reihe mit dem Bauteil gemessen

AI101: Wie sollten Strom- und Spannungsmessgeräte zur Feststellung der Gleichstrom-Eingangsleistung des dargestellten Endverstärkers (PA) angeordnet werden?

A: Spannungsmessgerät bei 1, Strommessgerät bei 3.

B: Spannungsmessgerät bei 3, Strommessgerät bei 1.

C: Spannungsmessgerät bei 1, Strommessgerät bei 2.

D: Spannungsmessgerät bei 3, Strommessgerät bei 4.

AI102: Für die Messung der Gleichstrom-Eingangsleistung werden verschiedene Messgeräte verwendet. Bei welchen der Instrumente in der Abbildung handelt es sich um Strommessgeräte?

A: 2, 4 und 1

B: 1, 2 und 3

C: 1, 3 und 4

D: 2, 3 und 4

Messgenauigkeit

Der angezeigte Messwert unterscheidet sich meist vom tatsächlichen Wert

Innenwiderstand des Messgeräts
Auflösungsvermögen → kleinste Auflösung
Anzeige verändert sich erst nach Änderung um die kleinste Auflösung
Hersteller ermittelt die Abweichung
Abweichung wird im Datenblatt angegeben

AI103: Ein Spannungs- und ein Strommessgerät werden für die Ermittlung der Gleichstromeingangsleistung einer Schaltung verwendet. Das Spannungsmessgerät zeigt 10 V, das Strommessgerät 10 A an. Falls beide dabei im Rahmen ihrer Messgenauigkeit jeweils einen um 5 % zu geringen Wert anzeigen würden, würde man die elektrische Leistung um ...

A: 10,25 % zu hoch bestimmen.

B: 5 % zu niedrig bestimmen.

C: 5 % zu hoch bestimmen.

D: 9,75 % zu niedrig bestimmen.

Lösungsweg

Prozentrechnung – die absoluten Werte sind nicht relevant
gegeben: $U_{\textrm{Abw}}$ mit 95% vom Realwert
gegeben: $I_{\textrm{Abw}}$ mit 95% vom Realwert
gesucht: Abweichung der Leistung $P = U \cdot I$

$$\begin{equation}\begin{split} \nonumber P_{\textrm{Abw}} &= 100\% - (U_{\textrm{Abw}} \cdot I_{\textrm{Abw}})\\ &= 100\% - (95\% \cdot 95\%)\\ &= 100\% - 90,25\%\\ &= 9,75\% \end{split}\end{equation}$$

Strom durch Multimeter

Auch bei einer Spannungsmessung fließt ein Strom durch ein Messegerät
Es findet eine Stromteilung statt
Durch den hohen Innenwiderstand ist der abfließende Strom verhältnismäßig klein

AI104: Für ein digitales Multimeter ist folgende Angabe im Datenblatt zu finden: Kleinste Auflösung 100 μV, Innenwiderstand 10 MOhm in allen Messbereichen. Sie messen eine Spannung von 0,5 V. Welcher Strom fließt dabei durch das Multimeter?

A: 10 nA

B: 500 nA

C: 200 nA

D: 50 nA

Lösungsweg

gegeben: $U = 0,5 V$
gegeben: $R = 10M\Omega$
gesucht: $I$

$$\begin{equation} \nonumber I = \frac{U}{R} = \frac{0,5V}{10M\Omega} = 50nA \end{equation}$$

Zeigerinstrumente ablesen

Richtige Auswahl der zu messenden Größe mit dem Schalter wählen
Richtige Skala anhand des Messbereichs wählen
Ggf. muss um einen Faktor 10 oder 100 multipliziert oder dividiert werden
Vorteil: Esist intuitiv und man sieht kontinuierliche Änderungen

Der folgende Alt-Text wurde noch nicht geprüft: 1. Zusammenfassung: Nahaufnahme eines analogen Multimeters mit großer Zeigerskala, zentralem Drehschalter und eingesteckten Messleitungen.

2. Detaillierte Beschreibung: Das Bild zeigt die Front eines Messgeräts „HUNG CHANG HC-5050E“. Oben dominiert eine große, halbkreisförmige Skala mit mehreren übereinanderliegenden Teilungen; außen sind „OHMS“-Markierungen, darunter rote und schwarze Skalen für DCV.A, ACV (rms), ACV (P‑P), dB und weitere Bereiche zu sehen. Ein Spiegelstreifen unter der Skala dient zur Parallaxekorrektur; der Zeiger ist sichtbar. Darunter befinden sich Bedienfelder mit Aufdrucken und Schaltern: links ein geriffelter „0Ω ADJ“-Knopf und ein kleiner Schiebeschalter „POLARITY“, mittig ein „ZERO/ADJ“-Regler, rechts ein Kippschalter „POWER“ auf „ON“ sowie eine leuchtende grüne Kontroll-LED mit der Beschriftung „WORKING SIGN“. Im unteren Bereich sitzt ein großer, schwarzer Drehwahlschalter, umgeben von weißen und orangenen Bereichsangaben für Gleich- und Wechselspannung, Gleichstrom und Widerstand (z. B. 300, 120, 30, 12, 3 sowie X1, X10, X100, X1K, X10K, X100K). Links unten sind zwei Buchsen mit Beschriftung „12A“ und „COM“, rechts unten eine Buchse „V·Ω·A“; in „COM“ steckt ein blaues Kabel, in „V·Ω·A“ ein rotes Kabel. Zahlreiche Skalen- und Bereichsangaben sind fein bedruckt; das Gehäuse ist dunkel und zeigt leichte Gebrauchsspuren. — Abbildung NEAS-6.12.1: Zeigerinstrument mit mehreren Skalen

Parallaxenfehler

Parallaxenfehler vermeiden, indem gerade drauf geschaut wird
Viele Zeigerinstrumente haben einen Spiegel hinter dem Zeiger
Wenn der Zeiger sich im Spiegelbild überdeckt, wird gerade drauf geschaut

Der folgende Alt-Text wurde noch nicht geprüft: 1. Kurzzusammenfassung: Frontansicht einer analogen Messskala in einem beigen Gehäuse mit Zeigeranzeige und mehreren Skalen; der Zeiger steht nahe der 70 auf der äußeren Skala.

2. Detaillierte Beschreibung: Das Bild zeigt das Fenster eines analogen Messgeräts mit weißer Skalenfläche und halbkreisförmiger Mehrfachskala. Außen ist eine 0–90-Teilung mit feinen Strichen zu sehen, Zwischenwerte (z. B. 5, 10, 15, 20, 25, 30) sind in Blau markiert. Darunter verlaufen weitere Skalenbögen, u. a. eine mit logarithmischer Beschriftung in kΩ (0,5k, 1k, 2k, 5k, 10k, 20k, 50k). In der Mitte steht „A • V • Ω“. Ein schmaler Zeiger verläuft schräg nach oben rechts und zeigt knapp rechts von der 70 an. Unten links befinden sich kleine Piktogramme (u. a. ein Warnsymbol und eine „1,5“-Angabe) sowie der Text „15 • 50 • 20000 Hz“. Unten rechts ist ein teilweise sichtbarer „SIEMENS“-Schriftzug mit kleiner Modellbezeichnung. Das Gehäuse ist beige, der Skalenbereich durch Glas abgedeckt; am oberen linken Bildrand leuchtet ein grünes 7‑Segment‑Display mit „7.00“. Im linken Hintergrund ist ein dunkler, textiler oder gerippter Untergrund zu erkennen. — Abbildung NEAS-6.12.2: Zeigerinstrument mit Spiegel und Parallaxenfehler beim Ablesen

EI103: Welche Spannung wird bei dem folgenden Messinstrument angezeigt, wenn dessen Messbereich auf 10 V eingestellt ist?

A: 29 V

B: 2,9 V

C: 8,8 V

D: 88 V

EI104: Welche Spannung wird bei dem folgenden Messinstrument angezeigt, wenn dessen Messbereich auf 300 V eingestellt ist?

A: 290 V

B: 88 V

C: 8,8 V

D: 29 V

Spitzen- und Effektivwert

Spitzenwert

Der Spitzenwert einer Sinusschwingung entspricht der Amplitude
Von Nulllinie bis höchstem Wert
Spitzen-Spitzen-Wert von niedrigstem bis höchstem Wert

Der folgende Alt-Text wurde noch nicht geprüft: Kurzfassung: Diagramm einer orangefarbenen Sinusspannung U über der Zeit t mit Markierungen T, Û, U_eff und U_ss.

Detailbeschreibung:
- Links eine vertikale Achse mit Pfeil nach oben und Beschriftung U; durch das Bild verläuft eine horizontale Achse mit Pfeil nach rechts und Beschriftung t. Auf der t-Achse sind mehrere kleine, gleichmäßig verteilte Teilstriche.
- Oben über der Grafik ein waagerechter Doppelpfeil über die gesamte Breite, beschriftet T.
- Eine orangefarbene Sinuskurve beginnt links bei U=0, steigt zu einem positiven Scheitel links der Mitte, fällt durch U=0 rechts der Mitte, erreicht ein negatives Minimum weiter rechts und kehrt am rechten Rand zu U=0 zurück (eine volle Periode).
- Am positiven Scheitel steht ein senkrechter Doppelpfeil vom Nulllinie‑Niveau bis zur Scheitelhöhe, beschriftet Û; auf Scheitelhöhe verläuft eine feine graue waagerechte Hilfslinie.
- Weiter rechts auf der fallenden Flanke zeigt ein kürzerer senkrechter Doppelpfeil vom Nulllinie‑Niveau zur Kurve, beschriftet U_eff; seine Höhe ist mit einer kurzen grauen waagerechten Hilfslinie angedeutet.
- Rechts der Mitte ist eine senkrechte Linie durch die t-Achse eingezeichnet; daran ein langer senkrechter Doppelpfeil mit Spitzen nach oben und unten, beschriftet U_ss, dessen obere und untere Spitze in etwa die positive Scheitelhöhe bzw. die negative Talhöhe markieren. — Abbildung NEAS-6.13.1: Peridoendauer, Spitzenspannung, Effektivspannung und Spitzen-Spitzen-Spannung

Spitzen-Spitzen-Wert bei sinusförmigen Spannungen

$$U_{SS} = 2\cdot \hat{U}$$

EB407: Wie groß ist der Spitzen-Spitzen-Wert ($U_{\textrm{ss}}$) der in der Abbildung dargestellten Spannung?

A: 40 V

B: 10 V

C: 4 V

D: 20 V

EB406: Wie groß ist der Spitzen-Spitzen-Wert der in diesem Schirmbild dargestellten Spannung?

A: 6 V

B: 2 V

C: 12 V

D: 8,5 V

Effektivwert

Bei einer Wechselspannung der Wert, der in einem Widerstand zu einer vergleichsweisen Gleichspannung in Leistung umgesetzt wird

Der folgende Alt-Text wurde noch nicht geprüft: 1) Kurze Zusammenfassung: Ein Diagramm zeigt eine sinusförmige Spannung U über der Zeit t mit Skalenmarken bei 325 V und −325 V sowie einer waagerechten gestrichelten Linie bei 230 V.

2) Detaillierte Beschreibung: Links ist die y‑Achse mit Pfeil nach oben und der Beschriftung „U“, rechts die x‑Achse mit Pfeil nach rechts und der Beschriftung „t“. Neben der y‑Achse stehen oben „325 V“ und unten „−325 V“. Entlang der x‑Achse sind Markierungen „0.02 s“, „0.04 s“, „0.06 s“, „0.08 s“ und „0.1 s“, mit hellgrauen vertikalen Hilfslinien an diesen Positionen. Eine dünne waagerechte schwarze Mittellinie verläuft durch die Nulllage. Eine schwarze, durchgezogene Sinuskurve verläuft mittig um die Nulllinie und erreicht annähernd die Höhen der Beschriftungen „325 V“ und „−325 V“; von 0 s bis 0.1 s sind fünf vollständige Schwingungen sichtbar. Links unten und rechts außen setzt sich die Sinuskurve jeweils kurz als graue gestrichelte Linie fort. Etwas oberhalb der Mitte verläuft eine waagerechte orangefarbene, gestrichelte Linie über fast die gesamte Breite; rechts daneben steht in Orange „230 V“. — Abbildung NEAS-6.13.2: Effektivwert und Spitzenwert der Spannung im Haushalt

Bei sinusförmigen Spannungen (ohne Herleitung)

$$\hat{U} = U_{eff}\cdot \sqrt{2}$$

EB405: Welche der im folgenden Diagramm eingezeichneten Gleichspannungen setzen an einem Wirkwiderstand etwa die gleiche Leistung um wie die dargestellte sinusförmige Wechselspannung?

A: 0 V

B: 1 V und -1 V

C: 0,7 V und -0,7 V

D: 0,5 V und -0,5 V

Lösungsweg

$$\hat{U} = U_{eff}\cdot \sqrt{2}$$ $$U_{eff} = \dfrac{\hat{U}}{\sqrt{2}}$$ $$U_{eff} = \dfrac{1V}{1,41} \approx 0,7V$$

EB404: Eine sinusförmige Wechselspannung hat einen Spitzenwert von 12 V. Wie groß ist in etwa der Effektivwert der Wechselspannung?

A: 6,0 V

B: 24 V

C: 17 V

D: 8,5 V

Lösungsweg

$$\hat{U} = U_{eff}\cdot \sqrt{2}$$ $$U_{eff} = \dfrac{\hat{U}}{\sqrt{2}}$$ $$U_{eff} = \dfrac{12V}{1,41} \approx 8,5V$$

EB403: Ein sinusförmiges Signal hat einen Effektivwert von 12 V. Wie groß ist in etwa der Spitzen-Spitzen-Wert?

A: 34 V

B: 17 V

C: 24 V

D: 8,5 V

Lösungsweg

$$\hat{U} = U_{eff}\cdot \sqrt{2}$$ $$\hat{U} = 12V\cdot 1,41 \approx 17V$$ $$U_{SS} = 2\cdot \hat{U}$$ $$U_{SS} = 2\cdot 17V = 34V$$

EB401: Der Spitzenwert an einer häuslichen, einphasigen 230 V-Stromversorgung beträgt ...

A: 650 V.

B: 325 V.

C: 163 V.

D: 460 V.

Lösungsweg

$$\hat{U} = U_{eff}\cdot \sqrt{2}$$ $$\hat{U} = 230V\cdot 1,41 \approx 325V$$

EB402: Der Spitze-Spitze-Wert der häuslichen 230 V-Spannungsversorgung beträgt ...

A: 325 V.

B: 651 V.

C: 163 V.

D: 460 V.

Oszilloskop I

Periode

Dauer einer vollständigen Schwingung
Wird zur Ermittlung der Frequenz benötigt, z. B. Oszilloskop

Der folgende Alt-Text wurde noch nicht geprüft: 1) Kurzfassung: Koordinatendiagramm mit x- und y‑Achse zeigt eine schwarze, sinusförmige Kurve; ein blauer Doppelpfeil ist mit „Amplitude“, ein roter Doppelpfeil mit „Periode“ beschriftet.

2) Details: Links eine vertikale Achse mit Pfeil nach oben; oben steht „+“, unten „−“. Eine horizontale Achse mit Pfeil nach rechts ist mit „t“ beschriftet; auf der Achse ist bei der y‑Achse die „0“ markiert. Die schwarze, dick gezeichnete Sinuskurve schneidet die Nulllinie an der y‑Achse, fällt zunächst zu einem Minimum, steigt zu einem Maximum, fällt erneut zu einem Minimum und steigt wieder an; sie kreuzt die Nulllinie mehrfach. Über einem oberen Wellenberg steht das blaue Wort „Amplitude“, zu dem ein blauer, vertikaler Doppelpfeil direkt am Wellenberg eingezeichnet ist. Entlang der Nulllinie liegt ein roter, horizontaler Doppelpfeil mit der roten Beschriftung „Periode“, dessen Pfeilspitzen auf zwei Nulldurchgänge der Kurve links und rechts zeigen. — Abbildung NEAS-6.14.1: Periode und Amplitude in einer Sinusschwingung

Periode steht im umgekehrten Verhältnis zur Frequenz
Formelzeichen T, Einheit Sekunde (s)

$$T = \dfrac{1}{f} \Rightarrow f = \dfrac{1}{T}$$

Hier gibt es die Möglichkeit das Ganze nochmal auszuprobieren. An den Reglern kann man die Amplitude $a$ und die Periode $T$ einer Sinusschwingung einstellen.

Amplitude:		$a$= 50%
Periode:		$T$= 1s und $f$= 1Hz

EB408: Die Periodendauer von 50 μs entspricht einer Frequenz von ...

A: 2 MHz.

B: 200 kHz.

C: 20 MHz.

D: 20 kHz.

Periodendauer ablesen

Kästchen einer ganzen Periode im Nulldurchgang zählen
Mit der Zeiteinheit multiplizieren
Bei 8 Kästchen und 2 ms pro Kästchen → 8 × 2 ms = 16 ms

1) Kurzbeschreibung: Sinusförmige Kurve in einem Koordinatensystem ohne Achsenbeschriftung.

2) Ausführliche Beschreibung: Das Bild zeigt ein rechteckiges Diagramm mit einem Gitternetz ohne Achsenbeschriftung. Eine Sinuskurve verläuft von links nach rechts: Sie startet am linken Rand auf der Nulllinie, steigt zu einem Maximum, fällt über die Nulllinie hinaus nach unten zu einem Minimum und steigt dann wieder bis zur Nulllinie. — Abbildung NEAS-6.14.2: Eine Sinuswelle auf dem Bildschirm eine Oszilloskops

EI301: Die Zeitbasis eines Oszilloskop ist so eingestellt, dass ein Skalenteil 0,5 ms entspricht. Welche Periodendauer hat die angelegte Spannung?

A: 1,5 ms

B: 3 ms

C: 2 ms

D: 4 ms

Frequenz ermitteln

$$f = \dfrac{1}{T}$$

Erst Periodendauer ermitteln, dann Frequenz ausrechnen

EB410: Welche Frequenz hat die in diesem Oszillogramm dargestellte Spannung?

A: 500 Hz

B: 100 Hz

C: 20 Hz

D: 50 Hz

Lösungsweg

Eine Periode ist 4 Kästchen lang

$$T = 4\cdot 5ms = 20ms$$ $$f = \dfrac{1}{T} = \dfrac{1}{20\cdot10^{-3}s} = $$ $$0,05\frac{1}{10^{-3}s} = 0,05\cdot10^3Hz = 0,05kHz = 50Hz$$

EI302: Die Zeitbasis eines Oszilloskops ist so eingestellt, dass ein Skalenteil 0,5 ms entspricht. Welche Frequenz hat die angelegte Spannung?

A: 250 Hz

B: 667 Hz

C: 333 Hz

D: 500 Hz

EB409: Welche Frequenz hat die in diesem Oszillogramm dargestellte Spannung in etwa?

A: 83,3 MHz

B: 8,33 MHz

C: 833 kHz

D: 83,3 kHz

Lösungsweg

Eine Periode ist 4 Kästchen lang

$$T = 4\cdot 3\mu s = 12\mu s$$ $$f = \dfrac{1}{T} = \dfrac{1}{12\cdot10^{-6}s} = $$ $$0,0833\frac{1}{10^{-6}s} = 0,0833\cdot10^6Hz = 0,0833MHz = 83,3kHz$$

EB411: Welche Frequenz hat das in diesem Schirmbild dargestellte Signal?

A: 83,3 MHz

B: 8,33 kHz

C: 833 kHz

D: 8,33 MHz

NF-Verzerrungen

Manchmal werden Signale ungewollt verformt.
Das geschieht zum Beispiel, wenn in einen Verstärker eine zu hohe Eingangsspannung eingespeist wird.
Man sagt dann, der Verstärker ist übersteuert und sein Ausgangssignal verzerrt.
Das kann mit einem Oszilloskop sichtbar gemacht werden.

Der folgende Alt-Text wurde noch nicht geprüft: Kurzfassung: Oszilloskopanzeige mit einer gelben Sinuskurve im oberen Bereich und einer cyanfarbenen, annähernd rechteckigen Kurve im unteren Bereich.

Detaillierte Beschreibung: Schwarzer Bildschirm mit feinem grauen Raster. Oben links steht „H 200us“. Links am Rand sind die Kanalmarken „1“ (gelb) und „2“ (cyan) zu sehen. Die gelbe Spur verläuft im oberen Bildbereich als gleichmäßige, glatte Sinuswelle und wiederholt sich mehrfach über die Breite. Die cyanfarbene Spur liegt im unteren Bildbereich und zeigt ein periodisches Signal mit flachen Plateaus oben und unten sowie schrägen Anstiegs- und Abfallflanken, ebenfalls mehrfach über die Breite. In der oberen Randlinie befindet sich mittig ein kleines orangefarbenes Symbol; am rechten Rand sind orange Markierungen mit „T“. Unten links zeigt die Legende farbcodiert „1 = 2.00 V“ und „2 = 5.00 V“. — Abbildung NEAS-6.14.3: sinusförmiges Eingangssignal (oben) und verzerrtes Ausgangsignal eines übersteuerten Verstärkers

EI304: Welches dieser Geräte wird für die Anzeige von NF-Verzerrungen verwendet?

A: Ein Transistorvoltmeter

B: Ein Oszilloskop

C: Ein Frequenzzähler

D: Ein Vielfachmessgerät

Oszilloskop II

Der folgende Alt-Text wurde noch nicht geprüft: 1) Zusammenfassung: Ein digitales Rigol-Oszilloskop zeigt gleichzeitig eine gelbe Sinuskurve und eine blaue Dreieckskurve auf seinem Display.

2) Detaillierte Beschreibung: Das Gerät ist ein weißes Tischoszilloskop mit der Aufschrift „RIGOL DS1202Z‑E“ und „UltraVision“, fotografiert auf dunklem Hintergrund. Auf dem farbigen Bildschirm ist ein schwarzgraues Raster mit zwei Messkurven zu sehen: oben eine gelbe, weich geschwungene Sinuslinie, darunter eine blaue, gleichmäßig gezackte Dreieckslinie; links und rechts vom Messfeld stehen Symbolleisten mit gelben Funktionspiktogrammen (z. B. Periodendauer, Frequenz) und rechts vertikale Softkeys mit Kurven-Symbolen sowie deutschen Beschriftungen wie „Rückkehr“ und „abbrechen“. Am unteren Displayrand sind farbige Kanalbalken und Skalierungsangaben erkennbar. Rechts neben dem Display befinden sich zahlreiche Tasten und Drehregler; die Kanal-Tasten „CH1“ und „CH2“ leuchten grün. Unten rechts sind zwei BNC‑Buchsen mit einem gelben und einem schwarzen Koaxkabel belegt, eine weitere Buchse daneben ist frei. Links unten am Gerät sind ein Netzschalter und ein USB‑Anschluss sichtbar. — Abbildung NEAS-6.15.1: Digitales Oszilloskop

Zeigt den zeitlichen Verlauf von Spannungen dar
Misst die Signalform

AI301: Welches Gerät kann für die Prüfung von Signalverläufen verwendet werden?

A: Frequenzzähler

B: Dipmeter

C: Absorptionsfrequenzmesser

D: Oszilloskop

AI304: Womit misst man am einfachsten die Hüllkurvenform eines HF-Signals? Mit einem ...

A: empfindlichen SWR-Meter in Stellung Wellenmessung.

B: breitbandigen Detektor und Kopfhörer.

C: breitbandigen Oszilloskop.

D: hochohmigen Vielfachinstrument in Stellung AC.

Pulsbreite

1) Kurzbeschreibung: Diagramm aus einem rechteckigen Gitter und mit einer horizontalen Achse „50 µs/Div.“ und einer vertikalen Achse „3 V/Div.“; breite Kurve mit steilen Flanken und einem horizontalen Anteil in der Mitte.

2) Ausführliche Beschreibung: Die Abbildung zeigt ein Koordinatensystem aus einem rechteckigen Gitter mit einer horizontalen Achse „50 µs/Div.“ und einer vertikalen Achse „3 V/Div.“. Unten links steht an der ersten Gitterlinie von unten die Angabe „0 V“. Eine breite Kurve beginnt bei „0 V“ nahe dem linken Rand, verläuft steil nach oben, erreicht eine horizontalen Phase in der Mitte und fällt ebenso steil wieder auf „0 V“ nahe dem rechten Rand ab. — Abbildung NEAS-6.15.2: Impuls in einem Oszilloskop

Definition: Die Pulsbreite liegt bei 50% des Spitzenwerts

AI303: Die Pulsbreite wird mit einem Oszilloskop bei ...

A: 10 % des Spitzenwertes gemessen.

B: 50 % des Spitzenwertes gemessen.

C: 70 % des Spitzenwertes gemessen.

D: 90 % des Spitzenwertes gemessen.

Trigger

Der folgende Alt-Text wurde noch nicht geprüft: Kurzfassung: Rechteckiges, hellgraues Raster mit einem kleinen blauen Punkt an der linken Kante auf etwa mittlerer Höhe.

Detailbeschreibung: Die Grafik zeigt einen weißen Hintergrund mit feinen, hellgrauen horizontalen und vertikalen Linien, die ein gleichmäßiges Gitternetz innerhalb eines dünn umrandeten Rechtecks bilden. An der linken Außenkante des Rasters befindet sich ein einzelner, runder, blau gefüllter Marker mit feinem Rand, etwa auf der Höhe der mittleren horizontalen Rasterlinie. Es gibt keine Beschriftungen, Achsen, Zahlen oder weiteren grafischen Elemente. — Abbildung NEAS-6.15.3: Ohne Eingangsspannung wandert auf dem Bildschirm eines analogen Oszillokops nur ein Punkt von links nach rechts, hier mit einer Geschwindigkeit von einem Skalenteil pro Sekunde.

Trigger wertet das anliegende Signal aus
Z. B. die Spannung 0 von negativ nach positiv durchlaufen
Dadurch kann bei einer Welle ein stehendes Bild gezeigt werden

AI302: Was benötigt ein Oszilloskop zur Darstellung stehender Bilder?

A: Triggereinrichtung

B: Frequenzmarken-Generator

C: X-Vorteiler

D: Y-Vorteiler

Tastköpfe

Zur Messung der Spannung
Spitze als Haken oder Nadel gebaut
Bezugsmasse meistens über eine separate Krokodilklemme
10:1-Tastköpfe teilen die Spannung auf ein Zehntel

Messung mit einem Oszilloskop

Der folgende Alt-Text wurde noch nicht geprüft: 1) Kurzfassung: Geöffnete Elektronikbaugruppe in einem Metallgehäuse mit einer kleinen grünen Leiterplatte, mehreren Koax‑Steckverbindern und angesetzten Messleitungen.

2) Detaillierte Beschreibung: In der rechten Bildhälfte liegt eine grüne Leiterplatte mit weißer Beschriftung; sichtbar sind u. a. Bezeichnungen C1, C2, C3, L1, L2, D1, D2 sowie der Aufdruck „465 MHz in“. Neben den Markierungen für D1/D2 sind zwei kleine bedrahtete Bauteile mit Farbringen eingelötet; daneben liegen weitere bestückte und unbestückte SMD‑Plätze. Am rechten Rand ragt ein goldfarbener, verschraubter Koax‑Steckverbinder (SMA‑Bauform) nach unten aus dem Gehäuse; auf dem Sechskant steht „Telegärtner“. Links führt ein schwarzes Koaxkabel über einen rechtwinkligen metallischen Adapter auf die Platine. Über der Platine sind zwei schwarze Tastköpfe oder Leitungen angesetzt; ein spitzer schwarzer Prüfstift berührt einen Lötpunkt neben den beschrifteten Bauteilen. Die Platine ist mit mehreren Lötstellen, etwas Flussmittelrückständen und einer Schraube am Gehäuse befestigt; der Hintergrund besteht aus blankem Metall. Ein rosafarben ummanteltes Koaxkabel verläuft von unten rechts zum goldfarbenen Stecker. — Abbildung NEAS-6.15.5: Messung mit einem Tastkopf. Zwischen den Dioden D1 und D2 ist die Prüfspitze zu sehen und weiter links die Krokodilklemme für die Masseverbindung.

AI305: Das folgende Bild zeigt das Zweiton-SSB-Ausgangssignal eines KW-Senders, das mit einem Oszilloskop ausreichender Bandbreite über einen 1:1-Tastkopf direkt an der angeschlossenen künstlichen 50 Ohm-Antenne gemessen wurde. Welche Ausgangsleistung (PEP) liefert der Sender?

A: 100 W

B: 144 W

C: 1600 W

D: 36 W

Lösungsweg

gegeben: $R=50\Omega$
gegeben: (aus Darstellung) $\hat{U} = 100 V$
gesucht: $P_{\textrm{PEP}}$

$$\begin{equation}\begin{split} \nonumber P_{\textrm{PEP}} &= \frac{U_{\textrm{eff}}^2}{R} = \frac{(\frac{100V}{\sqrt{2}})^2}{50\Omega}\\ &=\frac{\frac{(100V)^2}{2}}{50\Omega} = \frac{5000V^2}{50\Omega} = 100W \end{split}\end{equation}$$

AI306: Das folgende Bild zeigt das Zweiton-SSB-Ausgangssignal eines KW-Senders, das mit einem Oszilloskop ausreichender Bandbreite über einen 10:1-Tastkopf direkt an der angeschlossenen künstlichen 50 Ohm-Antenne gemessen wurde. Welche Ausgangsleistung (PEP) liefert der Sender?

A: 36 W

B: 400 W

C: 144 W

D: 72 W

Lösungsweg

gegeben: $R=50\Omega$
gegeben: (aus Darstellung mit 10:1-Tastkopf) $\hat{U} = 6 V\cdot 10$
gesucht: $P_{\textrm{PEP}}$

$$\begin{equation}\begin{split} \nonumber P_{\textrm{PEP}} &= \frac{U_{\textrm{eff}}^2}{R} = \frac{(\frac{6V\cdot 10}{\sqrt{2}})^2}{50\Omega}\\ &=\frac{\frac{(60V)^2}{2}}{50\Omega} = 36W \end{split}\end{equation}$$

Impuls

Ein Signal springt von einem Wert auf einen höheren und zu einem späteren Zeitpunkt zurück
Dauer des Impulses wird von Mitte der ansteigenden Flanke bis zur Mitte der abfallenden Flanke gemessen

EI303: Die Impulsdauer beträgt hier ...

A: 150 μs.

B: 200 μs.

C: 230 μs.

D: 260 μs.

Ohmsches Gesetz

Kurze Wiederholung:

Elektrische Ladungen werden in Spannungesquellen getrennt, wodurch elektrische Spannung entsteht. Buchstabe $U$, Einheit Volt (V).
Elektrische Spannung sorgt für elektrischen Stromfluss in geschlossenem Stromkreis. Buchstabe $I$, Einheit Ampere (A).
Verbraucher üben in einem Stromkreis einen Widerstand aus und bremsen den Stromfluß. Buchstabe $R$, Einheit Ohm (Ω).

NA203: Welche Einheit wird üblicherweise für den elektrische Widerstand verwendet?

A: Ampere (A)

B: Watt (W)

C: Ohm ($\Omega$)

D: Volt (V)

Zusammenhang

Der folgende Alt-Text wurde noch nicht geprüft: Kurzfassung: Ein einfacher Reihenschaltkreis mit einer Spannungsquelle „10 V“, einem Widerstand und einem Strompfeil „1 mA“ im oberen Leiter.

Detaillierte Beschreibung: Der Schaltplan zeigt eine rechteckige Leiterschleife. Links befindet sich das Symbol einer Spannungsquelle mit einer langen und einer kurzen Platte, daneben steht der Text „10 V“. Der obere waagerechte Leiter hat in der Mitte einen kleinen Pfeil, der nach rechts zeigt, mit der Beschriftung „1 mA“. Rechts ist ein rechteckiges Bauteil als europäisches Widerstandssymbol eingezeichnet. Die Leiter verbinden Spannungsquelle und Widerstand zu einer geschlossenen Schleife; weitere Bauteile oder Beschriftungen sind nicht vorhanden. — Abbildung NEAS-6.16.1: Stromkreis mit Batterie

Spannung 10 V
Strom 1 mA

Bei 20 V erhöht sich der Strom auf 2 mA
Bei 5 V verringert sich der Strom auf 0,5 mA

$$\dfrac{U}{I} = \dfrac{10 \ \text{V}}{0,001 \ \text{A}} = \dfrac{20 \ \text{V}}{0,002 \ \text{A}} = \dfrac{5 \ \text{V}}{0,0005 \ \text{A}} = 10000 \frac{\text{V}}{\text{A}}$$

Proportionalität: $I$ ist proportional zu $U$ mit Proportionalitätsfaktor 10000

Widerstand

Der Proportionalitätsfaktor von 10000 aus dem Beispiel ist der Widerstand $R$
Einheit: $1 \ Ω = 1 \frac{\text{V}}{\text{A}}$
Der Widerstand aus dem Beispiel beträgt 10000 Ω oder 10 kΩ

Ohmsches Gesetz

Der Widerstand ist das Verhältnis von Spannung und Strom

$$ R = \dfrac{U}{I} $$

NB505: Welcher Widerstandswert liegt vor?

A: 0,200 Ohm

B: 0,025 Ohm

C: 40,000 Ohm

D: 3,600 Ohm

Formelumstellung

Spannung und Widerstand bekannt
Strom unbekannt

$$ I = \dfrac{U}{R} $$

Strom und Widerstand bekannt
Spannung unbekannt

$$ U = R\cdot I $$

NB504: Welche Spannung lässt einen Strom von 90 mA durch den Widerstand fließen?

A: 1,111 V

B: 1,111 kV

C: 9,000 V

D: 9,000 kV

NB502: Welcher der nachfolgenden Ausdrücke stellt den Zusammenhang zwischen Strom, Spannung und Widerstand korrekt dar?

A: $R = U \cdot I$

B: $I = \dfrac{U}{R}$

C: $R = \dfrac{I}{U}$

D: $I =R \cdot U$

NB503: Welcher der nachfolgenden Ausdrücke stellt den Zusammenhang zwischen Strom, Spannung und Widerstand korrekt dar?

A: $R = \dfrac{I}{U}$

B: $R = U \cdot I$

C: $R = \dfrac{U}{I}$

D: $I =R \cdot U$

NB501: Welcher der nachfolgenden Ausdrücke stellt den Zusammenhang zwischen Strom, Spannung und Widerstand korrekt dar?

A: $U = R \cdot I $

B: $R = \dfrac{I}{U}$

C: $R = U \cdot I$

D: $I =R \cdot U$

Widerstandsfarbcode

Statt Zahlenwert wird eine Codierung aus Farbringen auf Widerständen aufgedruckt
In diesem Beispiel: $ 47 \cdot 1000 \ Ω = 47000 \ Ω = 47 \ \text{kΩ} $
Die Bedeutung der Farben ist in der Tabelle auf der nächsten Folie

Der folgende Alt-Text wurde noch nicht geprüft: 1) Zusammenfassung: Schemazeichnung eines liegenden Widerstands mit vier Farbringen, die mit „1. Ziffer“, „2. Ziffer“, „Multiplikator“ und „Toleranz“ beschriftet sind.

2) Detaillierte Beschreibung: In der Bildmitte liegt ein bedrahteter Widerstand horizontal, mit beigen bis hellorangefarbenem Körper und je einem grauen Anschluss links und rechts. Auf dem Körper sind von links nach rechts vier schmale Farbringe zu sehen: gelb, violett, orange und grau; zwischen den Ringen ist die normale Gehäusefarbe sichtbar. Drei schwarze Hinweislinien führen von unten zu den ersten drei Ringen und sind mit „1. Ziffer“ (unter dem gelben Ring), „2. Ziffer“ (unter dem violetten Ring) und „Multiplikator“ (unter dem orangefarbenen Ring) beschriftet. Eine weitere schwarze Hinweislinie führt von oben zu dem grauen Ring und ist mit „Toleranz“ beschriftet. — Abbildung NEAS-6.17.1: Ein Widerstand mit 4 Farbringen

Tabelle NEAS-6.17.2: Widerstandsfarbcodes Tabelle
Farbe	Wert	Multiplikator	Toleranz
Silber	-	0,01	±10%
Gold	-	0,1	±5%
Schwarz	0	1	-
Braun	1	10	±1%
Rot	2	100	±2%
Orange	3	1000	-
Gelb	4	10000	-
Grün	5	100000	-
Blau	6	1000000	±0,25%
Violett	7	10000000	±0,1%
Grau	8	100000000	-
Weiß	9	1000000000	-
Keine	-	-	±20%

Toleranz

Abweichung vom tatsächlichen Wert
Beispiel: silber bedeutet ±10%
10% von 47 kΩ = 4,7 kΩ
Widerstandswert zwischen 42,3 kΩ und 51,7 kΩ

NC107: Die Farbringe gelb, violett und orange auf einem Widerstand mit 4 Farbringen bedeuten einen Widerstandswert von ...

A: 4,7 kOhm.

B: 4,7 MOhm.

C: 47 kOhm.

D: 470 kOhm.

NC105: Die Farbringe gelb, violett und rot auf einem Widerstand mit 4 Farbringen bedeuten einen Widerstandswert von ...

A: 470 kOhm.

B: 4,7 kOhm.

C: 47 kOhm.

D: 4,7 MOhm.

NC106: Die Farbringe rot, violett und orange auf einem Widerstand mit 4 Farbringen bedeuten einen Widerstandswert von ...

A: 270 kOhm.

B: 2,7 MOhm.

C: 2,7 kOhm.

D: 27 kOhm.

NC104: Die Farbringe rot, violett und rot auf einem Widerstand mit 4 Farbringen bedeuten einen Widerstandswert von ...

A: 270 kOhm.

B: 2,7 MOhm.

C: 27 kOhm.

D: 2,7 kOhm.

NC103: Welche drei Farbringe hat ein 1,2 kOhm Widerstand am Anfang, wenn vier Farbringe verwendet werden?

A: Braun, rot, orange

B: Rot, orange, braun

C: Braun, rot, rot

D: Rot, braun, rot

NC102: Welchem Multiplikator entspricht ein grüner Farbring auf einem Widerstand mit 4 Farbringen?

A: 10000000

B: 10000

C: 1000000

D: 100000

NC108: Welche Toleranz weist ein Widerstand mit 4 Farbcodes auf, wenn der vierte Farbring ein silberner Farbring ist?

A: $±$1 %

B: $±$0,1 %

C: $±$10 %

D: $±$5 %

NC109: Welche Toleranz weist ein Widerstand mit 4 Farbcodes auf, wenn der vierte Farbring ein goldener Farbring ist?

A: $±$1 %

B: $±$0,1 %

C: $±$5 %

D: $±$0,5 %

NC110: Welche Toleranz weist ein Widerstand mit 4 Farbcodes auf, wenn der vierte Farbring braun ist?

A: $±$0,1 %

B: $±$10 %

C: $±$5 %

D: $±$1 %

SMD-Widerstände

SMD: Surface Mounted Device
Widerstand in sehr kleiner Bauform
Letzte Stelle des aufgedruckten Widerstandswerts gibt die Zehnerpotenz an

1) Kurzbeschreibung: Perspektivisch gezeichneter, rechteckiger, schwarzer SMD-Widerstand mit der Aufschrift „103“.

2) Ausführliche Beschreibung: Die perspektivische Abbildung zeigt einen rechteckigen, schwarzen SMD-Widerstand mit weißer Aufschrift „103“. Die Seitenflächen sind grau schattiert. — Abbildung NEAS-6.18.1: SMD-Widerstand

EC114: Wie wird in der Regel bei SMD-Widerständen der Widerstandswert angegeben?

A: Auf dem Widerstand ist der Wert in Form von Zahlen abgedruckt, wobei die letzte Ziffer die Zehnerpotenz angibt.

B: Auf dem Widerstand ist der Wert in Form von Zahlen abgedruckt, wobei die angegebene Zahl dem Wert des Widerstands entspricht.

C: Auf dem Widerstand ist der Wert in Form von Farbringen aufgedruckt, wobei der letzte Farbring die Zehnerpotenz angibt.

D: Auf dem Widerstand ist der Wert in Form von Farbringen aufgedruckt, wobei der letzte Farbring die Toleranz angibt.

EC115: Welchen Wert hat der dargestellte SMD-Widerstand?

A: 10 kOhm

B: 10,3 Ohm

C: 103 Ohm

D: 1 kOhm

EC116: Welchen Wert hat ein SMD-Widerstand mit der Kennzeichnung 221?

A: 221 Ohm

B: 220 Ohm

C: 22,0 Ohm

D: 22,1 Ohm

EC117: Welchen Wert hat ein SMD-Widerstand mit der Kennzeichnung 223?

A: 223 Ohm

B: 220 Ohm

C: 22,3 kOhm

D: 22 kOhm

Leiterwiderstand

Widerstand von Drähten

Leitfähiges Material besteht aus Atomen in einer (Gitter-)Struktur
Elektronen werden geteilt und sind dadurch frei beweglich
Je nach Material gibt es mehr oder weniger freie Elektronen, die auf Atome stoßen

Der folgende Alt-Text wurde noch nicht geprüft: 1) Kurze Zusammenfassung: Ein weißes Rechteck mit vielen orangefarbenen Kreisen mit Pluszeichen und blauen Kreisen mit Minuszeichen, unregelmäßig über die Fläche verteilt.

2) Detaillierte Beschreibung: Die Grafik zeigt ein horizontal ausgerichtetes, weißes Rechteck mit dünnem schwarzem Rahmen. Innerhalb des Rahmens befinden sich zahlreiche, gleich große, vollfarbige Kreise mit schwarzer Kontur: orange Kreise tragen mittig ein schwarzes „+“, blaue Kreise tragen mittig ein schwarzes „−“. Die Kreise sind locker und unregelmäßig verteilt, teils in versetzten Reihen, ohne Berührung; zwischen ihnen ist weißer Hintergrund sichtbar. Es sind keine Achsen, Maßstäbe, Beschriftungen, Linien, Pfeile oder elektrische Bauteile zu sehen. — Abbildung NEAS-6.19.1: Atome (+) und bewegliche Elektronen (-) in einem metallischen Leiter

Spezifischer Widerstand $\rho$

$$R = \frac{\rho\cdot l}{A_{\textrm{Dr}}}$$

$l$: Drahtlänge
$A_{\textrm{Dr}}$: Drahtquerschnitt
$\rho$: Spezifischer Widerstand in Ωmm²/m

Kupfer: 0,018 Aluminium: 0,028 Gold: 0,022 Silber: 0,016 Zink: 0,11 Eisen: 0,1 Messing: 0,07

AB101: Welchen Widerstand hat ein Kupferdraht etwa, wenn der verwendete Draht eine Länge von 1,8 m und einen Durchmesser von 0,2 mm hat?

A: 0,26 Ohm

B: 0,16 Ohm

C: 56,0 Ohm

D: 1,02 Ohm

Lösungsweg

gegeben: $l = 1,8 m$
gegeben: $d = 0,2 mm$
gegeben: $\rho = 0,018 \frac{\Omega mm^2}{m}$
gesucht: $R$

$$\begin{equation} \nonumber A_{\textrm{Dr}} = \frac{d^2\cdot \pi}{4} = \frac{(0,2mm)^2 \cdot \pi}{4} = \frac{\pi}{100}mm^2 = 0,0314mm^2 \end{equation}$$

$$\begin{equation} \nonumber R = \frac{\rho\cdot l}{A_{\textrm{Dr}}} = \frac{0,018 \frac{\Omega mm^2}{m} \cdot 1,8m}{0,0314mm^2} \approx 1,02\Omega \end{equation}$$

AB102: Zwischen den Enden eines Kupferdrahtes mit einem Querschnitt von 0,5 mm² messen Sie einen Widerstand von 1,5 Ohm. Wie lang ist der Draht etwa?

A: 4,2 m

B: 41,7 m

C: 3,0 m

D: 16,5 m

Lösungsweg

gegeben: $A_{\textrm{Dr}} = 0,5 mm^2$
gegeben: $R = 1,5\Omega$
gegeben: $\rho = 0,018 \frac{\Omega mm^2}{m}$
gesucht: $l$

$$\begin{equation}\begin{align} \nonumber R &= \frac{\rho\cdot l}{A_{\textrm{Dr}}}\\ \nonumber \Rightarrow l &= \frac{R\cdot A_{\textrm{Dr}}}{\rho} = \frac{1,5\Omega \cdot 0,5mm^2}{0,018 \frac{\Omega mm^2}{m}} \approx 41,7m \end{align}\end{equation}$$

Temperaturkoeffizient

Widerstand von Metallen steigt bei zunehemender Temperatur
Atome bewegen sich bei höherer Temperatur mehr, wodurch es zu mehr Kollisionen mit Elektronen kommt

AB103: Wie ändert sich der Widerstand eines Metalls mit der Temperatur im Regelfall?

A: Der Widerstand steigt mit zunehmender Temperatur, d. h. der Temperaturkoeffizient ist positiv.

B: Der Widerstand oszilliert mit zunehmender Temperatur, d. h. der Temperaturkoeffizient ist komplex.

C: Der Widerstand ändert sich nicht mit zunehmender Temperatur, d. h. der Temperaturkoeffizient ist Null.

D: Der Widerstand sinkt mit zunehmender Temperatur, d. h. der Temperaturkoeffizient ist negativ.

Widerstandsmaterialien

Drahtwiderstände

Draht aus einem Leiter mit gutem konstanten Widerstand trotz ändernder Temperatur
Dadurch ist eine hohe Last möglich
Oftmals gewickelt für mehr Länge
Dadurch nur für niedrige Frequenzen geeignet

EC101: Welche Widerstände sind besonders als Hochlastwiderstände bei niedrigen Frequenzen geeignet?

A: Metalloxidschichtwiderstände

B: LDR-Widerstände

C: Metallschichtwiderstände

D: Drahtwiderstände

Metallschichtwiderstand

Widerstandsmaterial als dünne Schicht auf einem Träger
Hohe Widerstandswerte möglich
Sehr präzise
Geringe Temperaturabhängigkeit

EC102: Welche Widerstände haben geringe Fertigungstoleranzen und Temperaturabhängigkeit und sind besonders als Präzisionswiderstände geeignet?

A: LDR-Widerstände

B: Drahtwiderstände

C: Metalloxidschichtwiderstände

D: Metallschichtwiderstände

Metalloxidschichtwiderstand

Ähnlich wie Metallschichtwiderstand
Induktionsarm
Für hohe Frequenzen geeignet

EC103: Welche Widerstände sind induktionsarm und eignen sich besonders für den Einsatz bei Frequenzen oberhalb von 30 MHz.

A: LDR-Widerstände

B: Drahtwiderstände

C: Metallschichtwiderstände

D: Metalloxidschichtwiderstände

EC104: Welche Eigenschaft sollten Bauteile aufweisen, welche für den Bau von künstlichen Antennen (Dummy Load) zum Einsatz im VHF- und UHF-Bereich verwendet werden.

A: hohen elektrischen und elektronischen Leitwert

B: hohe Eigeninduktivität und Eigenkapazität

C: geringen elektrischen und elektronischen Leitwert

D: geringe Eigeninduktivität und Eigenkapazität

Widerstandstoleranzen

Einfache Prozentrechnung
Korrektur nach unten und oben vom angegebenen Widerstandswert

EC112: Ein Widerstand hat eine Toleranz von 10 %. Bei einem nominalen Widerstandswert von 5,6 kOhm liegt der tatsächliche Wert zwischen ...

A: 4760 bis 6440 Ohm.

B: 5040 bis 6160 Ohm.

C: 5,2 bis 6,3 kOhm.

D: 4,7 bis 6,8 kOhm.

EC113: Die Farbringe grün, blau und rot sowie ein silberner auf einem Widerstand mit 4 Farbringen bedeuten einen Widerstandswert zwischen ...

A: 5240 bis 6360 Ohm.

B: 4760 bis 6840 Ohm.

C: 4760 bis 6440 Ohm.

D: 5040 bis 6160 Ohm.

Heißleiter und Kaltleiter

Heißleiter

Heißleiter ist ein temperaturabhängiger Widerstand
Englisch: Negative Temperature Coefficient Thermistor (NTC)
Leitet bei hohen Temperaturen elektrischen Strom besser

1) Kurzbeschreibung: Horizontale Linie mit einem Schaltzeichen bestehend aus einem Rechteck mit einer von rechts oben nach links unten gehenden Linie und einem kurzen horizontalen, nach links weisenden Strich am unteren Ende. Im rechten Teil der Abbildung zwei vertikale Pfeile, einer nach oben, einer nach unten gerichtet.

2) Ausführliche Beschreibung: Eine horizontale Linie ist in der Mitte durch ein Schaltzeichen unterbrochen, das aus einem Rechteck mit einer von rechts oben nach links unten gerichteten Linie und einem kurzen horizontalen, nach links weisenden Strich am unteren Ende dieser Linie besteht. Neben dem Schaltzeichen steht „ϑ“. Im rechten Teil der Abbildung befinden sich zwei vertikale Pfeile, einer davon nach oben, einer nach unten gerichtet. — Abbildung NEAS-6.22.1: Schaltzeichen eines NTC-Widerstands

EC109: Welches Bauteil hat folgendes Schaltzeichen?

A: LDR

B: PTC

C: NTC

D: VDR

EC110: Welches der folgenden Bauteile ist ein NTC-Widerstand?

Kaltleiter

Kaltleiter ist ein temperaturabhängiger Widerstand
Englisch: Positive Temperature Coefficient Thermistor (PTC)
Leitet bei tiefen Temperaturen elektrischen Strom besser

EC111: Welches der folgenden Schaltsymbole stellt einen PTC-Widerstand dar?

Halbleiter

Weisen Eigenschaften von Leitern als auch von Nichtleitern auf
Häufige Halbleiterelemente: Silizium oder Germanium

Diode

Einfachstes Halbleiter-Bauteil: Diode
Strom kann nur in einer Richtung durch sie hindurchfließen

NC401: Welches Bauteil wird durch das Schaltzeichen symbolisiert?

A: Diode

B: Spule

C: Widerstand

D: Kondensator

Anschlüsse einer Diode

Anode und Kathode
Plus-Pol an Anode und Minus-Pol an Kathode: Diode leitet
Plus-Pol an Kathode und Minus-Pol an Anode: Diode sperrt

Der folgende Alt-Text wurde noch nicht geprüft: 1) Kurze Zusammenfassung: Oben ist eine waagerechte Leitung mit einem Diodensymbol und den Beschriftungen „Anode“ (links) und „Kathode“ (rechts); darunter ein Achsenkreuz mit roten und blauen, V-förmig vom Ursprung ausgehenden Linien sowie den Wörtern „node“ (rot) und „athode“ (blau).

2) Detaillierte Beschreibung: Am oberen Bildrand verläuft eine dünne horizontale Leitung; in der Mitte ist ein Diodensymbol eingefügt (Symbol einer Diode in Serie in der Leitung). Links oberhalb der Leitung steht „Anode“, rechts oberhalb „Kathode“; kleine schwarze Pfeilmarken zeigen jeweils auf die Leitung. Im unteren Bereich gibt es eine graue waagerechte Achse; am Ursprung steht eine senkrechte blaue Linie nach oben und unten. Vom Ursprung gehen drei blaue Linien aus: eine nach rechts oben, eine nach rechts unten (beide etwa 45° zur Horizontalen) sowie die senkrechte nach oben/unten. Spiegelbildlich nach links sind rote Linien gezeichnet: eine nach links oben, eine nach links unten, sowie zusätzlich eine kurze rote Vertikallinie links des Ursprungs, die die waagerechte Achse schneidet. In der linken unteren Ecke steht die rote Beschriftung „node“ neben den roten Linien; rechts unten befindet sich die blaue Beschriftung „athode“ neben den blauen Linien. — Abbildung NEAS-6.23.2: Merkhilfe Diode

NC403: Wie lauten die Bezeichnungen für die Anschlüsse 1 und 2 im Schaltsymbol?

A: 1 = Emitter; 2 = Anode

B: 1 = Anode; 2 = Kathode

C: 1 = Basis; 2 = Kathode

D: 1 = Kathode; 2 = Anode

NC404: In welchem der abgebildeten Stromkreise fließt Strom?

LED

Leuchtdiode, „light-emitting diode“
Leuchtet, sobald Strom durch sie hindurchfließt
Schaltbild: Diode mit zwei zusätzlichen Pfeilen nach außen
Verhält sich wie Diode, aber leuchtet

Der folgende Alt-Text wurde noch nicht geprüft: Kurzfassung: Foto zeigt mehrere LEDs in verschiedenen Bauformen und Größen mit Beschriftungen und Maßangaben auf weißem Hintergrund.

Detailbeschreibung: Von links nach rechts ist zunächst ein schematisches Dioden- bzw. LED-Symbol mit Pfeilen und dem Buchstaben D zu sehen. Daneben steht ein vertikaler Doppelpfeil mit der Maßangabe 1 cm. Es folgt eine kleine weiße SMD-LED mit der Beschriftung SMD. Rechts daneben steht eine grüne, bedrahtete Rund-LED mit der Beschriftung Grün und der Maßangabe 3 mm. Daneben befindet sich eine gelbe, rechteckige bedrahtete LED mit der Beschriftung Gelb. Ganz rechts steht eine große rote Rund-LED mit zwei langen Anschlussdrähten und der Beschriftung Rot; unten rechts ist die Maßangabe 10 mm zu lesen. Der Hintergrund ist gleichmäßig weiß, die Bauteile sind in einer Reihe angeordnet. — Abbildung NEAS-6.23.3: Schaltzeichen und Bauformen von LEDs

NC402: Welches Bauteil wird durch das Schaltzeichen symbolisiert?

A: Kondensator

B: Spule

C: Leuchtdiode

D: Batterie

NB703: Bei welchem der abgebildeten Stromkreise leuchtet die LED?

Leistung

Elektrische Geräte haben eine Leistungsaufnahme angegeben
Beispiele: LED-Leuchtmittel 7 W, Staubsauger 425 W
An jedem Widerstand wird elektrische Leistung umgesetzt
Strom fließt durch einen Widerstand → Umwandlung von elektrischer Energie in thermische Energie
Je größer der Strom, desto mehr Wärme

NA204: Welche Einheit wird üblicherweise für die elektrische Leistung verwendet?

A: Joule (J)

B: Watt (W)

C: Kilowattstunden (kWh)

D: Amperestunden (Ah)

NA211: 0,010 W entspricht ...

A: 100 pW

B: 100 nW

C: 10 μW

D: 10 mW

NA210: 1 W entspricht ...

A: 1000 μW

B: 1000 mW

C: 1000 pW

D: 1000 nW

Berechnung der Leistung

Abhängig von Strom und Spannung

$$ P = U \cdot I $$ $$ U = \dfrac{P}{I} $$ $$ I = \dfrac{P}{U} $$

NB601: Welche Leistung nimmt ein Transceiver bei 13,8 V Gleichspannung auf, wenn das Strommessgerät im Netzteil 1,5 A anzeigt?

A: 9,2 W

B: 1,53 W

C: 20,7 W

D: 2,07 W

NB602: An einem Vorwiderstand fällt bei einem Strom von 50 mA eine Spannung von 50 V ab. Wieviel Leistung wird an diesem in Wärme umgesetzt?

A: 2,5 W

B: 250 mW

C: 1 kW

D: 1 W

NB603: An einem Vorwiderstand fällt bei einem Strom von 20 mA eine Spannung von 3,2 V ab. Wieviel Leistung wird an diesem in Wärme umgesetzt?

A: 20 mW

B: 0,16 mW

C: 6,25 mW

D: 64,0 mW

NB606: Ein gleichspannungsbetriebenes Leuchtmittel ist mit der Angabe 12 V / 48 W bedruckt. Bei einer 12 V-Versorgung beträgt die Stromentnahme ...

A: 36 A.

B: 750 mA.

C: 250 mA.

D: 4 A.

NB604: Ein Mobil-Transceiver (Sendeempfänger) wird aus dem Bordnetz eines Kraftfahrzeuges mit 12 V Nennspannung betrieben und hat bei Sendebetrieb eine Leistungsaufnahme von 100 W. Wie groß ist dann die Stromaufnahme?

A: 8,33 A

B: 16,6 A

C: 0,12 A

D: 1200 A

NB605: Ein Leuchtmittel hat einen Nennwert von 12 V und 3 W. Wie viel Strom fließt beim Anschluss an 12 V?

A: 400 mA

B: 4 A

C: 250 mA

D: 2,5 A

Leistung beim Wechselstrom

Berechnung mit Effektivwerten

$$U_{\text{eff}} = \frac{\hat{U}}{\sqrt{2}}$$ $I_{\text{eff}} = \frac{\hat{I}}{\sqrt{2}}$ $P = U_{\text{eff}} \cdot I_{\text{eff}}$

AB301: Ein sinusförmiger Wechselstrom mit einer Amplitude $I_{\textrm{max}}$ von 0,5 Ampere fließt durch einen Widerstand von 20 Ohm. Wieviel Leistung wird in Wärme umgesetzt?

A: 3,5 W

B: 2,5 W

C: 10 W

D: 5,0 W

Lösungsweg

gegeben: $I_{\textrm{max}} = 0,5 A$
gegeben: $R = 20\Omega$
gesucht: $P$

$$\begin{equation}\begin{split} \nonumber P &= I^2 \cdot R = (\frac{I_{\textrm{max}}}{\sqrt{2}})^2 \cdot R\\ &= \frac{(0,5A)^2}{2} \cdot 20\Omega \\ &= \frac{1}{8}A^2 \cdot 20\Omega = 2,5W \end{split}\end{equation}$$

Thermoumformer

Messgerät, bei dem die abgestrahlte Wärme an einem Widerstand gemessen wird
Aus der abgestrahlten Wärme wird mit einem Thermoelement eine Gleichspannung erzeugt, die gemessen werden kann
Wird dann eingesetzt, wenn eine elektrische Messung nicht möglich ist, z. B. bei nicht-periodischen Signalen
Es wird der Effektivwert der Stromstärke gemessen

AI105: Zur genauen Messung der effektiven Leistung eines modulierten Signals bis in den oberen GHz-Bereich eignet sich ...

A: ein Messgerät mit Thermoumformer.

B: ein Digitalmultimeter.

C: ein Oszillograf.

D: ein Messgerät mit Diodentastkopf.

Leistung II

Leistungsberechnung

Wir kennen bereits

$$P = U\cdot I = \dfrac{U^2}{R} = I^2\cdot R$$

Nach U umgestellt:

$$U = \dfrac{P}{I} = \sqrt{P \cdot R}$$

Nach I umgestellt:

$$I = \dfrac{P}{U} = \sqrt{\dfrac{P}{R}}$$

EB505: In welcher Antwort sind alle dargestellten Zusammenhänge zwischen Strom, Spannung, Widerstand und Leistung richtig?

A: $I = \sqrt{\dfrac{R}{P}}; U = \sqrt{P\cdot R}$

B: $I = \sqrt{\dfrac{P}{R}}; U = \sqrt{P\cdot R}$

C: $I = \dfrac{\sqrt{P}}{R}; U = \sqrt{P}\cdot R$

D: $I = \sqrt{P\cdot R}; U = \sqrt{\dfrac{P}{R}}$

EB506: In welcher Antwort sind alle dargestellten Zusammenhänge zwischen Widerstand, Leistung, Spannung und Strom richtig?

A: $R = \dfrac{U^2}{P}; R = \dfrac{P}{I^2}$

B: $R = \dfrac{P}{U^2}; R = P\cdot I^2$

C: $R = U^2\cdot I; R = \dfrac{P}{I^2}$

D: $R = \dfrac{U^2}{P}; R = P\cdot I^2$

EB504: An einem Widerstand $R$ wird die elektrische Leistung $P$ in Wärme umgesetzt. Sie kennen die Größen $P$ und $R$. Nach welcher der Formeln können Sie die Spannung ermitteln, die an dem Widerstand $R$ anliegt?

A: $U = \sqrt{P\cdot R}$

B: $U = \sqrt{\dfrac{P}{R}}$

C: $U = \dfrac{P}{R}$

D: $U = R\cdot P$

EB507: Der Effektivwert der Spannung an einer künstlichen 50 Ohm-Antenne wird mit 100 V gemessen. Die Leistung an der Last beträgt ...

A: 100 W.

B: 50 W.

C: 400 W.

D: 200 W.

EB508: Wieviel Leistung wird an einer künstlichen 50 Ohm-Antenne umgesetzt, wenn ein effektiver Strom von 2 A fließt?

A: 250 W

B: 200 W

C: 25 W

D: 100 W

EB509: Für welche Leistung muss ein 100 Ohm-Widerstand mindestens ausgelegt sein, wenn an ihm 10 V abfallen sollen?

A: 1,00 W

B: 0,01 W

C: 0,10 W

D: 10,0 W

EB510: Ein Widerstand von 10 kOhm hat eine maximale Spannungsfestigkeit von 700 V und eine maximale Belastbarkeit von 1 W. Welche Gleichspannung darf höchstens an den Widerstand angelegt werden, um ihn im spezifizierten Bereich zu betreiben?

A: 100 V

B: 775 V

C: 0,7 kV

D: 0,01 kV

EB511: Ein Widerstand von 100 kOhm hat eine maximale Spannungsfestigkeit von 1000 V und eine maximale Belastbarkeit von 6 W. Welche Gleichspannung darf höchstens an den Widerstand angelegt werden ohne ihn zu überlasten?

A: 1,00 kV

B: 100 V

C: 0,07 kV

D: 775 V

EB512: Ein Widerstand von 120 Ohm hat eine Belastbarkeit von 23,0 W. Welcher Strom darf höchstens durch den Widerstand fließen, damit er nicht überlastet wird?

A: 192 mA

B: 2,28 A

C: 43,7 mA

D: 438 mA

Leistung bei Wechselspannung

Bei Wechselspannungen muss mit dem Effektivwert gerechnet werden

EB503: Gelten die Formeln für die Leistung an einem rein ohmschen Widerstand auch bei Wechselspannung?

A: Ja, wenn mit den Spitzenwerten gerechnet wird.

B: Nein, da die periodische Änderung von Strom und Spannung dann vernachlässigt wird.

C: Ja, wenn mit den Effektivwerten gerechnet wird.

D: Nein, da die Blindleistung nicht berücksichtigt wird.

EB513: Ein Oszilloskop zeigt einen sinusförmigen Spitze-Spitze-Wert von 25 V an einem 1000 Ohm Widerstand an. Der Effektivstrom durch den Widerstand beträgt ...

A: 25 mA.

B: 40 A.

C: 8,8 mA.

D: 12,5 mA.

Dezibel I

Dezibel einfach erklärt

Tabelle NEAS-6.27.1: Leistungen in mW
Was	Leistung in mW
effektive Leistung EME-Station	100 000 000
Standard Transceiver	100 000
Kleine Handfunke	1 000
Lautsprechersignal (Zimmerlautstärke)	100
Kopfhörersignal	1
Lautes KW-Signal	0,000 001
Leises KW-Signal (Antenneneingang RX)	0,000 000 000 001

Wer mit diesen Zahlen umgeht, fängt automatisch an, die Nullen zu zählen.

Wir zählen die Nullen (und nennen das Ergebnis „Bel“)

Tabelle NEAS-6.27.2: Leistungen in mW und Bel
Was	Leistung in mW	Bel
effektive Leistung EME-Station	100 000 000	8
Standard Transceiver	100 000	5
Kleine Handfunke	1 000	3
Lautsprechersignal (Zimmerlautstärke)	100	2
Kopfhörersignal	1	0
Lautes KW-Signal	0,000 001	-6
Leises KW-Signal (Antenneneingang RX)	0,000 000 000 001	-12

dBm = Dezibel bezogen auf mW

Tabelle NEAS-6.27.3: Leistungen in mW und Bel
Was	Leistung in mW	Bel	dBm
effektive Leistung EME-Station	100 000 000	8	80
Standard Transceiver	100 000	5	50
Kleine Handfunke	1 000	3	30
Lautsprechersignal (Zimmerlautstärke)	100	2	20
Kopfhörersignal	1	0	0
Lautes KW-Signal	0,000 001	-6	-60
Leises KW-Signal (Antenneneingang RX)	0,000 000 000 001	-12	-120

Leistungsverstärkung

Empfänger

Eingangssignal: 0,000 000 000 001 mW
Ausgangssignal: 100 mW
Benötigte Verstärkung: 100 000 000 000 000

Sender

Frequenzerzeugende Stufe (Oszillator): 10 mW
Ausgangssignal: 100 000 mW
Benötigte Verstärkung: 10 000

Leistungsverstärkung mit dB

Empfänger

Eingangssignal: 0,000 000 000 001 mW = -120 dBm
Ausgangssignal: 100 mW = 20 dBm
Benötigte Verstärkung: 100 000 000 000 000 = 140 dB

Sender

Frequenzerzeugende Stufe (Oszillator): 10 mW = 10 dBm
Ausgangssignal: 100 000 mW = 50 dBm
Benötigte Verstärkung: 10 000 = 40 dB

Wichtige Leistungsfaktoren

Tabelle NEAS-6.27.4: Wichtige Leistungsfaktoren in dB
dB	≈ Leistungsfaktor
0	1
1,5	$\sqrt{2} = 1,41$
2,15	1,64
3	2
5	$\sqrt{10} = 3,16$
6	4
10	10
20	100

Berechnung mit Taschenrechner

Ältere Modelle

Faktor-Wert → log-Taste → ×10 → dB
dB-Wert → ÷10 → 10^x-Taste → Faktor

Neuere Modelle

log-Taste → Faktor-Wert → )-Taste → ×10 → =-Taste → dB
10^x-Taste → dB-Wert → ÷10 → =-Taste → Faktor

EA107: Um wie viel Dezibel verändert sich der Leistungspegel, wenn die Leistung verdoppelt wird?

A: 3 dB

B: 1,5 dB

C: 12 dB

D: 6 dB

Dezibel II

Dezibel

Logarithmische Angabe von Verhältnissen, insbesondere bei Leistungen
Macht das Arbeiten mit kleinen und großen Leistungen einfacher
Verstärkungen und Dämpfungen lassen sich einfacher berechnen

Leistungspegel

Faktor 10

Leistung bezogen auf 1 mW

$$p = 10\cdot \log_{10}(\frac{P}{1mW})\textrm{dBm}$$

→ $0\textrm{dBm}$ liegt bei $P = 1 mW$ vor

Leistung bezogen auf 1 W

$$p = 10\cdot \log_{10}(\frac{P}{1W})\textrm{dBW}$$

→ $0\textrm{dBW}$ liegt bei $P = 1 W$ vor

AA110: Welcher Leistung entsprechen die Pegel 0 dBm, 3 dBm und 20 dBm?

A: 0 mW, 3 mW, 20 mW

B: 1 mW, 2 mW, 100 mW

C: 1 mW, 1,4 mW, 10 mW

D: 0 mW, 30 mW, 200 mW

AA105: Einer Leistungsverstärkung von 40 entsprechen ...

A: 73,8 dB.

B: 36,8 dB.

C: 32 dB.

D: 16 dB.

Spannungspegel

Faktor 20

$$u = 20\cdot \log_{10}(\frac{U}{0,775V})\textrm{dBu}$$

Spannung bezogen auf 0,775 V → $0\textrm{dBu}$ liegt bei $U = 0,775 V$ vor

Spannung bezogen auf 1 V → $0\textrm{dBV}$ liegt bei $U = 1 V$ vor

Spannung bezogen auf 1 µV → $0\textrm{dBµV}$ liegt bei $U = 1µV$ vor

AA111: Einem Spannungsverhältnis von 15 entsprechen ...

A: 15 dB.

B: 23,5 dB.

C: 54 dB.

D: 11,7 dB.

Berechnungen

AA108: Der Ausgangspegel eines Senders beträgt 20 dBW. Dies entspricht einer Ausgangsleistung von ...

A: $10^{0,5}$ W.

B: $10^1$ W.

C: $10^{20}$ W.

D: $10^2$ W.

Lösungsweg

gegeben: $p = 20\textrm{dBW}$
gesucht: $P$

$$\begin{equation}\begin{align} \nonumber p &= 10\cdot \log_{10}(\frac{P}{1W})\textrm{dBW}\\ \nonumber \Rightarrow P &= 10^{\frac{p}{10}} \cdot 1W = 10^{\frac{20\textrm{dBW}}{10}} \cdot 1W = 10^2W \end{align}\end{equation}$$

AA107: Ein Sender mit 1 W Ausgangsleistung ist an eine Endstufe mit einer Verstärkung von 10 dB angeschlossen. Wie groß ist der Ausgangspegel der Endstufe?

A: 20 dBW

B: 3 dBW

C: 1 dBW

D: 10 dBW

AA109: Ein Sender mit 1 W Ausgangsleistung ist an eine Endstufe mit einer Verstärkung von 10 dB angeschlossen. Wie groß ist der Ausgangspegel der Endstufe?

A: 20 dBm

B: 40 dBm

C: 30 dBm

D: 10 dBm

Lösungsweg

1 W = 1000 mW 10 dB = Faktor 10 1000 mW × 10 = 10000 mW = 40 dBm

AA106: Ein HF-Leistungsverstärker hat eine Verstärkung von 16 dB mit maximal 100 W Ausgangsleistung. Welche HF-Ausgangsleistung ist zu erwarten, wenn der Verstärker mit 1 W HF-Eingangsleistung angesteuert wird?

A: 16 W

B: 40 W

C: 4 W

D: 20 W

Lösungsweg

16 dB = 10 dB + 6 dB = 10 × 4 = 40
1 W × 40 = 40 W

AA112: Der Pegelwert 120 dB$μ$V/m entspricht einer elektrischen Feldstärke von ...

A: 1000 kV/m.

B: 41,6 V/m.

C: 0,78 V/m.

D: 1 V/m.

Lösungsweg

gegeben: $u = 120\textrm{dBµV}/m$
gesucht: $U$

$$\begin{equation}\begin{align} \nonumber u &= 20\cdot \log_{10}(\frac{U}{1\textrm{µV}})\textrm{\textrm{dBµV}}\\ \nonumber \Rightarrow U &= 10^{\frac{u}{20}} \cdot 1\textrm{µV} = 10^{\frac{120\textrm{dBµV}/m}{20}} \cdot 1\textrm{µV} = 1V/m \end{align}\end{equation}$$

In der Literatur ist oft zu finden: 120dBµV = 1 V

Ladung und Energie

Elektrische Ladung

Strom über Zeit

$$Q = I\cdot t$$

in Amperesekunde (As)

AA102: Welche Einheit wird üblicherweise für die elektrische Ladung verwendet?

A: Kilowatt (kW)

B: Joule (J)

C: Amperesekunde (As)

D: Ampere (A)

Elektrische Energie

Leistung über Zeit

$$W = P\cdot t$$

in Joule (J) auf Sekunde bezogen oder Wattstunden (Wh)

AA103: Welche Einheit wird üblicherweise für die Energie verwendet?

A: Watt (W) bzw. Voltampere (VA)

B: Joule (J) bzw. Wattstunden (Wh)

C: Watt (W) bzw. Joule pro Stunde (J/h)

D: Volt (V) bzw. Watt pro Ampere (W/A)

AB502: Eine Stromversorgung nimmt bei einer Spannung von 230 V einen Strom von 0,63 A auf. Wieviel Energie wird bei einer Betriebsdauer von 7 Stunden umgesetzt?

A: 2,56 kWh

B: 20,7 kWh

C: 1,01 kWh

D: 0,14 kWh

Lösungweg

gegeben: $U = 230 V$
gegeben: $I = 0,63 A$
gegeben: $t = 7h$
gesucht: $W$

$$\begin{equation} \nonumber W = P\cdot t = U\cdot I\cdot t = 230V\cdot 0,63A\cdot 7h = 1,01kWh \end{equation}$$

AB503: Wie viel Energie wird vom Widerstand innerhalb einer Stunde in Wärme umgewandelt?

A: 0,1 Wh bzw. 360 J

B: 2 Wh bzw. 7200 J

C: 0,5 Wh bzw. 1800 J

D: 1 Wh bzw. 3600 J

Lösungsweg

gegeben: $U = 10 V$
gegeben: $R = 100\Omega$
gegeben: $t = 1h$
gesucht: $W$

$$\begin{equation}\begin{split} \nonumber W = P\cdot t = \frac{U^2}{R} \cdot t = \frac{(10V)^2}{100\Omega}\cdot 1h &= 1Wh \cdot 3600s\\ &= 3600J\end{split}\end{equation}$$