Strom, Spannung, Widerstand, Leistung, Energie

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

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

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

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

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

C: Für solche Amateurfunkgeräte gibt es keine Regelung.

D: Die Amateurfunkverordnung (AfuV)

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

A: Selbstgebaute Amateurfunkanlagen

B: Auf dem Markt bereitgestellte Amateurfunkanlagen

C: Bausätze für Amateurfunkanlagen

D: Kommerziell hergestellte Funkanlagen, die zu Amateurfunkzwecken umgebaut wurden

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

A: Selbstgebaute Funkgeräte 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: Seriengefertigte Geräte 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: Grundlegende Anforderungen an Amateurfunkempfänger sind in der Amateurfunkverordnung geregelt.

B: Amateurfunkempfänger brauchen grundsätzlich keinerlei Bestimmungen einzuhalten.

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

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

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 der BNetzA zur Prüfung vorgestellt werden.

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

D: Solche Amateurfunkanlagen müssen 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: Volt (V)

B: Ohm ($\Omega$)

C: Ampere (A)

D: Amperestunden (Ah)

Kleine Spannungen

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

Große Spannungen

  • Steckdose: 230 V
  • Elektrostatisch aufgeladene Antenne: 1,5 kV
  • Höchstspannungsleitung: 380 kV
NA208: 4,2 V entspricht ...

A: 4200 mV

B: 4,200 μV

C: 4200 kV

D: 4200 MV

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: Ampere (A)

B: Amperestunden (Ah)

C: Volt (V)

D: Ohm ($\Omega$)

Beispiele für Stromstärke

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: 0,42 A.

C: 4,2 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: Es gelten die Vorschriften der örtlichen Stromversorger.

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

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

D: Sie ist nach den CEPT-Empfehlungen aufzubauen.

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: 50 V (AC), 120 V (DC)

B: 100 V (AC), 140 V (DC)

C: 75 V (AC), 150 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

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: Verbrühungen, Muskelkater, Atembeschwerden

C: Verbrennungen, Muskelverkrampfungen, Herzrhythmusstörungen

D: Verätzungen, Muskelentzündungen, Herzklopfen

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

A: Lichtblitze, Stromspitzen, Folgeschäden durch Ohnmacht

B: elektrische Körperdurchströmung, Störlichtbogen, Sekundärunfälle

C: Stromschlag, Kurzschluss, Auslösen von Sicherungen

D: Stromunfälle, Spannungsabfälle, Unfälle durch Erschrecken

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

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

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

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

5 Sicherheitsregeln in der Elektrotechnik

  1. Freischalten, z. B. Gerät ausschalten
  2. Gegen Wiedereinschalten sichern, z. B. Stecker ziehen
  3. Spannungsfreiheit feststellen, z. B. mit einem Multimeter messen
  4. Erden und Kurzschließen, z. B. das Gehäuse und Zuleitungen erden
  5. 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:

  1. Leiter
  2. Nichtleiter
  3. 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

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: Zink

B: Aluminium

C: Kupfer

D: Wolfram

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

A: Kupfer

B: Gold

C: Zinn

D: Silber

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

A: Aluminium

B: Zinn

C: Kupfer

D: Gold

Nichtleiter

  • Leiten keinen elektrischen Strom
  • Auch Isolatoren genannt

Isolatoren

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), Polystyrol (PS)

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

C: Porzellan, Polyethylen (PE), Bronze

D: Polystyrol (PS), Messing, Kork

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
Abbildung 59: Offener Stromkreis
NB701: Welches Bauteil wird durch das Schaltzeichen symbolisiert?

A: Antenne

B: Masse

C: Schalter

D: Erde

Widerstand

  • Begrenzt den Stromfluss
  • Wandelt Strom in Wärme um
NC101: Welches Bauteil wird durch das Schaltzeichen symbolisiert?

A: Spule

B: Widerstand

C: Diode

D: Kondensator

Stromrichtung

Abbildung 62: Geschlossener Stromkreis

Vom Pluspol zum Minuspol: technische Stromrichtung

NB702: Welches Bild zeigt die technische Stromrichtung korrekt an?
A:
B:
C:
D:
NB207: Kann in folgender Schaltung von zwei gleichen Spannungsquellen Strom fließen? Welche Begründung ist richtig?

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

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

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

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 (Elekotronen) bewegen
  • Elektronen werden vom Minus-Pol der Spannungsquelle abgestoßen und vom Plus-Pol angezogen
  • Die Physikalische Stromrichtung ist entegegen gesetzt zur technischen Stromrichtung
AB601: Welches Bild zeigt die physikalische Stromrichtung korrekt an?
A:
B:
C:
D:

Spannungsmessung

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

Richtig messen

  • Spannung wird zwischen zwei Punkten gemessen
  • Parallel zum zu messenden Bauteil
NI101: Was wird durch dieses Schaltzeichen symbolisiert?

A: Stromquelle

B: Strommessgerät

C: Spannungsquelle

D: Spannungsmessgerät

NI103: In welcher Schaltung ist ein Multimeter richtig eingesetzt, um die Spannung der Batterie im laufenden Betrieb zu messen?
A:
B:
C:
D:
NB205: Welchen Betrag zeigt das Spannungsmessgerät in folgender Schaltung?

A: 2,25 V

B: 1,5 V

C: 0 V

D: 3 V

NB206: Welche Spannung zeigt das Spannungsmessgerät in folgender Schaltung?

A: 1,5 V

B: -3 V

C: 3 V

D: 0 V

Strom messen

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

Richtig messen

  • Strom wird in Serie mit den Bauteilen gemessen
  • Dadurch wird die Stromstärke durch das Bauteil ermittelt
NI102: Was wird durch dieses Schaltzeichen symbolisiert?

A: Strommessgerät

B: Spannungsquelle

C: Spannungsmessgerät

D: Stromquelle

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

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
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 hochohmig sein.

B: parallel zum Messobjekt anzuschließen und sollte niederohmig sein.

C: in den Stromkreis einzuschleifen und sollte niederohmig sein.

D: parallel zum Messobjekt anzuschließen und sollte hochohmig sein.

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

Strom- und Spannungsmessung III

Foliensatz in Arbeit

2024-04-28: Die Inhalte werden noch aufbereitet.

Derzeit sind in diesem Abschnitt nur die Fragen sortiert enthalten.

Für das Selbststudium verweisen wir aktuell auf den Abschnitt Messtechnik im DARC Online Lehrgang für die Prüfung bis Juni 2024. Bis auf die Fragen hat sich an der Thematik nichts geändert.

Strom- und Spannungsmessung

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 3, Strommessgerät bei 4.

D: Spannungsmessgerät bei 1, Strommessgerät bei 2.

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

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 hoch bestimmen.

C: 5 % zu niedrig 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

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

A: 10 nA

B: 50 nA

C: 500 nA

D: 200 nA

Lösungsweg

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

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

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

A: ein Oszillograf.

B: ein Messgerät mit Thermoumformer.

C: ein Messgerät mit Diodentastkopf.

D: ein Digitalmultimeter.

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: Man sieht kontinuierliche Änderungen

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

A: 8,8 V

B: 88 V

C: 29 V

D: 2,9 V

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

A: 290 V

B: 29 V

C: 8,8 V

D: 88 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

Spitzen-Spitzen-Wert bei sinusförmigen Spannungen

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

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

A: 10 V

B: 20 V

C: 40 V

D: 4 V

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

A: 12 V

B: 2 V

C: 6 V

D: 8,5 V

Effektivwert

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

Abbildung 71: Effektivwert und Spitzenwert der Spannung im Haushalt

Bei Spannungen (ohne Herleitung)

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

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

A: 0,7 V und -0,7 V

B: 0 V

C: 0,5 V und -0,5 V

D: 1 V und -1 V

Lösungsweg

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

$U_{eff} = \dfrac{\^{U}}{\sqrt{2}}$

$U_{eff} = \dfrac{1V}{1,41} \approx 0,7V$

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

A: 6,0 V

B: 8,5 V

C: 24 V

D: 17 V

Lösungsweg

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

$U_{eff} = \dfrac{\^{U}}{\sqrt{2}}$

$U_{eff} = \dfrac{12V}{1,41} \approx 8,5V$

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

A: 8,5 V

B: 24 V

C: 34 V

D: 17 V

Lösungsweg

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

$\^{U} = 12V\cdot 1,41 \approx 17V$

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

$U_{SS} = 2\cdot 17V = 34V$

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

A: 325 V.

B: 163 V.

C: 650 V.

D: 460 V.

Lösungsweg

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

$\^{U} = 230V\cdot 1,41 \approx 325V$

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

A: 325 V.

B: 163 V.

C: 460 V.

D: 651 V.

Oszilloskop I

Periode

  • Dauer einer vollständigen Schwingung
  • Wird zur Ermittlung der Frequenz benötigt, z.B. Oszilloskop
  • 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: 200 kHz.

B: 20 MHz.

C: 2 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
EI301: Die Zeitbasis eines Oszilloskop ist so eingestellt, dass ein Skalenteil 0,5 ms entspricht. Welche Periodendauer hat die angelegte Spannung?

A: 4 ms

B: 1,5 ms

C: 2 ms

D: 3 ms

Frequenz ermitteln

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

Erst Periodendauer ermitteln, dann Frequenz ausrechnen

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

A: 100 Hz

B: 20 Hz

C: 50 Hz

D: 500 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: 333 Hz

B: 500 Hz

C: 250 Hz

D: 667 Hz

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

A: 83,3 kHz

B: 83,3 MHz

C: 8,33 MHz

D: 833 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: 8,33 MHz

B: 833 kHz

C: 83,3 MHz

D: 8,33 kHz

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: 230 μs.

B: 260 μs.

C: 150 μs.

D: 200 μs.

NF-Verzerrungen

  • Verzerrungen sind Abweichungen von der Sinusform
  • Diese können mit einem Oszilloskop sichtbar gemacht werden
EI304: Welches dieser Geräte wird für die Anzeige von NF-Verzerrungen verwendet?

A: Ein Oszilloskop

B: Ein Vielfachmessgerät

C: Ein Transistorvoltmeter

D: Ein Frequenzzähler

Oszilloskop II

Foliensatz in Arbeit

2024-04-28: Die Inhalte werden noch aufbereitet.

Derzeit sind in diesem Abschnitt nur die Fragen sortiert enthalten.

Für das Selbststudium verweisen wir aktuell auf den Abschnitt Wellenausbreitung im DARC Online Lehrgang für die Prüfung bis Juni 2024. Bis auf die Fragen hat sich an der Thematik nichts geändert. Das Thema war bisher Stoff der Klasse E und wurde mit der neuen Prüfungsordnung auf alle drei Klassen aufgeteilt.

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

A: Frequenzzähler

B: Absorptionsfrequenzmesser

C: Oszilloskop

D: Dipmeter

AI302: Was benötigt ein Oszilloskop zur Darstellung stehender Bilder?

A: Y-Vorteiler

B: X-Vorteiler

C: Triggereinrichtung

D: Frequenzmarken-Generator

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

A: 90 % des Spitzenwertes gemessen.

B: 10 % des Spitzenwertes gemessen.

C: 70 % des Spitzenwertes gemessen.

D: 50 % des Spitzenwertes gemessen.

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

A: breitbandigen Detektor und Kopfhörer.

B: hochohmigen Vielfachinstrument in Stellung AC.

C: empfindlichen SWR-Meter in Stellung Wellenmessung.

D: breitbandigen Oszilloskop.

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 Ω-Antenne gemessen wurde. Welche Ausgangsleistung (PEP) liefert der Sender?

A: 100 W

B: 36 W

C: 144 W

D: 1600 W

Lösungsweg

  • gegeben: $R=50\Omega$
  • gegeben: (aus Darstellung) $\^{U} = 100V$
  • 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 Ω-Antenne gemessen wurde. Welche Ausgangsleistung (PEP) liefert der Sender?

A: 72 W

B: 144 W

C: 36 W

D: 400 W

Lösungsweg

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

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

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: Watt (W)

B: Ampere (A)

C: Volt (V)

D: Ohm ($\Omega$)

Zusammenhang

Abbildung 75: Stromkreis mit Batterie
  • 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: 40,000 Ω

B: 0,025 Ω

C: 3,600 Ω

D: 0,200 Ω

Formelumstellung

  • Spannung und Widerstand bekannt
  • Strom unbekannt

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

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

A: 9,000 kV

B: 1,111 kV

C: 9,000 V

D: 1,111 V

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

A: $R = U \cdot I$

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

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

D: $I =R \cdot U$

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

A: $R = U \cdot I$

B: $I =R \cdot U$

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

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

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

A: $U = R \cdot I $

B: $I =R \cdot U$

C: $R = U \cdot I$

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

Widerstandsfarbcode

Abbildung 76: Ein Widerstand mit 4 Farbringen

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: 47 kΩ.

B: 4,7 MΩ.

C: 4,7 kΩ.

D: 470 kΩ.

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

A: 4,7 MΩ.

B: 4,7 kΩ.

C: 47 kΩ.

D: 470 kΩ.

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

A: 270 kΩ.

B: 2,7 kΩ.

C: 2,7 MΩ.

D: 27 kΩ.

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

A: 270 kΩ.

B: 27 kΩ.

C: 2,7 MΩ.

D: 2,7 kΩ.

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

A: Rot, braun, rot

B: Braun, rot, orange

C: Braun, rot, rot

D: Rot, orange, braun

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

A: 10000000

B: 100000

C: 10000

D: 1000000

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

A: $±$5 %

B: $±$1 %

C: $±$0,1 %

D: $±$10 %

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

A: $±$5 %

B: $±$0,5 %

C: $±$0,1 %

D: $±$1 %

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

A: $±$5 %

B: $±$10 %

C: $±$0,1 %

D: $±$1 %

SMD-Widerstände

  • SMD: Surface Mounted Device
  • Widerstand in sehr kleiner Bauform
  • Letzte Stelle des aufgedruckten Widerstandswerts gibt die Zehnerpotenz an
EC114: Wie wird in der Regel bei SMD-Widerständen der Widerstandswert angegeben?

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

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

EC115: Welchen Wert hat der dargestellte SMD-Widerstand?

A: 10 kΩ

B: 1 kΩ

C: 103 Ω

D: 10,3 Ω

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

A: 22,1 Ω

B: 221 Ω

C: 220 Ω

D: 22,0 Ω

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

A: 223 Ω

B: 22 kΩ

C: 22,3 kΩ

D: 220 Ω

Leiterwiderstand

Foliensatz in Arbeit

2024-04-28: Die Inhalte werden noch aufbereitet.

Derzeit sind in diesem Abschnitt nur die Fragen sortiert enthalten.

Für das Selbststudium verweisen wir aktuell auf den Abschnitt Messtechnik im DARC Online Lehrgang für die Prüfung bis Juni 2024. Bis auf die Fragen hat sich an der Thematik nichts geändert.

Widerstand von Drähten

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

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

B: 0,16 Ω

C: 56,0 Ω

D: 1,02 Ω

Lösungsweg

  • gegeben: $l = 1,8m$
  • gegeben: $d = 0,2mm$
  • 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 Ω. Wie lang ist der Draht etwa?

A: 41,7 m

B: 4,2 m

C: 3,0 m

D: 16,5 m

Lösungsweg

  • gegeben: $A_{\textrm{Dr}} = 0,5mm^2$
  • 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
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 ändert sich nicht mit zunehmender Temperatur, d. h. der Temperaturkoeffizient ist Null.

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

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: Drahtwiderstände

C: Metallschichtwiderstände

D: LDR-Widerstände

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: Metalloxidschichtwiderstände

B: LDR-Widerstände

C: Drahtwiderstände

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: Metallschichtwiderstände

B: LDR-Widerstände

C: Metalloxidschichtwiderstände

D: Drahtwiderstände

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: geringe Eigeninduktivität und Eigenkapazität

B: hohe Eigeninduktivität und Eigenkapazität

C: geringen elektrischen und elektronischen Leitwert

D: hohen elektrischen und elektronischen Leitwert

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 kΩ liegt der tatsächliche Wert zwischen ...

A: 4760 bis 6440 Ω.

B: 5,2 bis 6,3 kΩ.

C: 5040 bis 6160 Ω.

D: 4,7 bis 6,8 kΩ.

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

A: 4760 bis 6840 Ω.

B: 5240 bis 6360 Ω.

C: 5040 bis 6160 Ω.

D: 4760 bis 6440 Ω.

Heißleiter und Kaltleiter

Heißleiter

  • Heißleiter ist ein temperaturabhängiger Widerstand
  • Englisch: Negative Temperature Coefficient Thermistor (NTC)
  • Leitet bei hohen Temperaturen elektrischen Strom besser
EC109: Welches Bauteil hat folgendes Schaltzeichen?

A: LDR

B: NTC

C: VDR

D: PTC

EC110: Welches der folgenden Bauteile ist ein NTC-Widerstand?
A:
B:
C:
D:

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?
A:
B:
C:
D:

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: Widerstand

B: Diode

C: Kondensator

D: Spule

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

A: 1 = Kathode; 2 = Anode

B: 1 = Emitter; 2 = Anode

C: 1 = Anode; 2 = Kathode

D: 1 = Basis; 2 = Kathode

NC404: In welchem der abgebildeten Stromkreise fließt Strom?
A:
B:
C:
D:

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
NC402: Welches Bauteil wird durch das Schaltzeichen symbolisiert?

A: Batterie

B: Leuchtdiode

C: Kondensator

D: Spule

NB703: Bei welchem der abgebildeten Stromkreise leuchtet die LED?
A:
B:
C:
D:

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: Amperestunden (Ah)

B: Watt (W)

C: Kilowattstunden (kWh)

D: Joule (J)

NA211: 0,010 W entspricht ...

A: 10 mW

B: 10 μW

C: 100 nW

D: 100 pW

NA210: 1 W entspricht ...

A: 1000 mW

B: 1000 μW

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: 20,7 W

B: 2,07 W

C: 9,2 W

D: 1,53 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: 1 kW

C: 250 mW

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: 6,25 mW

C: 64,0 mW

D: 0,16 mW

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

A: 4 A.

B: 750 mA.

C: 36 A.

D: 250 mA.

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: 0,12 A

C: 1200 A

D: 16,6 A

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

A: 4 A

B: 250 mA

C: 2,5 A

D: 400 mA

Leistung beim Wechselstrom

  • Berechnung mit Effektivwert
  • $U_{\textrm{eff}} = \frac{\^{U}}{\sqrt{2}}$
  • $I_{\textrm{eff}} = \frac{\^{I}}{\sqrt{2}}$
AB301: Ein sinusförmiger Wechselstrom mit einer Amplitude $I_{\textrm{max}}$ von 0,5 Ampere fließt durch einen Widerstand von 20 Ω. Wieviel Leistung wird in Wärme umgesetzt?

A: 10 W

B: 2,5 W

C: 5,0 W

D: 3,5 W

Lösungsweg

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

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

Leistung II

Leistungsberechnung

Wir kennen bereits

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

Nach U umgestellt:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

C: $U = R\cdot P$

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

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

A: 200 W.

B: 100 W.

C: 400 W.

D: 50 W.

EB508: Wieviel Leistung wird an einer künstlichen 50 Ω-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 Ω-Widerstand mindestens ausgelegt sein, wenn an ihm 10 V abfallen sollen?

A: 1,00 W

B: 10,0 W

C: 0,01 W

D: 0,10 W

EB510: Ein Widerstand von 10 kΩ 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: 0,7 kV

C: 0,01 kV

D: 775 V

EB511: Ein Widerstand von 100 kΩ 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: 0,07 kV

C: 100 V

D: 775 V

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

A: 43,7 mA

B: 192 mA

C: 2,28 A

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 Ω Widerstand an. Der Effektivstrom durch den Widerstand beträgt ...

A: 40 A.

B: 8,8 mA.

C: 12,5 mA.

D: 25 mA.

PEP

  • Peak Envelope Power ist die Spitzenleistung eines Senders
  • Leistung bei der höchsten Spitze einer Hochfrequenzschwingung
EB501: Die Spitzenleistung eines Senders (PEP) ist ...

A: die Leistung, die der Sender unter normalen Betriebsbedingungen während einer Periode der Hochfrequenzschwingung bei der höchsten Spitze der Modulationshüllkurve durchschnittlich an einen reellen Abschlusswiderstand abgeben kann.

B: die durchschnittliche Leistung, die ein Sender unter normalen Betriebsbedingungen an die Antennenspeiseleitung während eines Zeitintervalls abgibt, das im Verhältnis zur Periode der tiefsten Modulationsfrequenz ausreichend lang ist.

C: das Produkt aus der Leistung, die unmittelbar der Antenne zugeführt wird, und ihrem Gewinnfaktor in einer Richtung, bezogen auf den Halbwellendipol.

D: die unmittelbar nach dem Senderausgang messbare Leistung über die Spitzen der Periode einer durchschnittlichen Hochfrequenzschwingung, bevor Zusatzgeräte (z. B. Anpassgeräte) durchlaufen werden.

Mittlere Leistung

  • Durchschnittliche Leistung eines Senders
  • Beschreibung ergibt zu einem späteren Zeitpunkt mehr Sinn, wenn Hüllkurven durchgesprochen wurden
EB502: Die mittlere Leistung eines Senders ist ...

A: die durchschnittliche Leistung, die ein Sender unter normalen Betriebsbedingungen an die Antennenspeiseleitung während eines Zeitintervalls abgibt, das im Verhältnis zur Periode der tiefsten Modulationsfrequenz ausreichend lang ist.

B: die unmittelbar nach dem Senderausgang messbare Leistung über die Spitzen der Periode einer durchschnittlichen Hochfrequenzschwingung, bevor Zusatzgeräte (z. B. Anpassgeräte) durchlaufen werden.

C: das Produkt aus der Leistung, die unmittelbar der Antenne zugeführt wird, und ihrem Gewinnfaktor in einer Richtung, bezogen auf den Halbwellendipol.

D: die durchschnittliche Leistung, die ein Sender unter normalen Betriebsbedingungen während einer Periode der Hochfrequenzschwingung bei der höchsten Spitze der Modulationshüllkurve der Antennenspeiseleitung zuführt.

Dezibel I

Dezibel einfach erklärt

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“)

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

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

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 → 10x-Taste → Faktor

Neuere Modelle

  • log-Taste → Faktor-Wert → )-Taste → ×10 → =-Taste → dB
  • 10x-Taste → dB-Wert → ÷10 → =-Taste → Faktor
EA107: Um wie viel Dezibel verändert sich der Leistungspegel, wenn die Leistung verdoppelt wird?

A: 3 dB

B: 12 dB

C: 1,5 dB

D: 6 dB

Dezibel II

Leistungsverhältnis

Faktor 10

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

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

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

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

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

A: 0 mW, 3 mW, 20 mW

B: 1 mW, 1,4 mW, 10 mW

C: 0 mW, 30 mW, 200 mW

D: 1 mW, 2 mW, 100 mW

AA105: Einer Leistungsverstärkung von 40 entsprechen ...

A: 36,8 dB.

B: 16 dB.

C: 32 dB.

D: 73,8 dB.

Spannungsverhältnis

Faktor 20

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

$0\textrm{dBu}$ liegt bei $U = 0,775V$ vor.

$0\textrm{dBV}$ liegt bei $U = 1V$ vor.

$0\textrm{dBµV}$ liegt bei $U = 1µV$ vor.

AA111: Einem Spannungsverhältnis von 15 entsprechen ...

A: 23,5 dB.

B: 15 dB.

C: 11,7 dB.

D: 54 dB.

Berechnungen

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

A: $10^1$ W.

B: $10^{0,5}$ 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: 10 dBW

D: 1 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: 30 dBm

B: 40 dBm

C: 20 dBm

D: 10 dBm

Lösungsweg

1W = 1000mW

10 dB = Faktor 10

1000mW × 10 = 10000mW = 40dBm

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: 4 W

B: 40 W

C: 16 W

D: 20 W

Lösungsweg

  • 16dB = 10dB + 6dB = 10 × 4 = 40
  • 1W × 40 = 40W
AA112: Der Pegelwert 120 dB$μ$V/m entspricht einer elektrischen Feldstärke von ...

A: 1000 kV/m.

B: 0,78 V/m.

C: 1 V/m.

D: 41,6 V/m.

Lösungsweg

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

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

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

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: Amperesekunde (As)

C: Ampere (A)

D: Joule (J)

Elektrische Energie

Leistung über Zeit

$W = P\cdot t$

in Joule (J) oder Wattstunden (Wh)

AA103: Welche Einheit wird üblicherweise für die Energie verwendet?

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

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

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

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

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: 1,01 kWh

B: 2,56 kWh

C: 20,7 kWh

D: 0,14 kWh

Lösungweg

  • gegeben: $U = 230V$
  • gegeben: $I = 0,63A$
  • 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: 1 Wh bzw. 3600 J

C: 2 Wh bzw. 7200 J

D: 0,5 Wh bzw. 1800 J

Lösungsweg

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

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

Schaltzeichen und Bauelemente

  • Drei weitere grundlegende Bauteile
  • Funktionsweise ist Stoff für Klasse E und A
  • Für die Prüfung: Schaltzeichen erkennen

Kondensator

  • Speichert eine kleine Menge Energie
  • Besteht oft aus zwei parallelen Platten
NC201: Welches Bauteil wird durch das Schaltzeichen symbolisiert?

A: Batterie

B: Spule

C: Transistor

D: Kondensator

Spule

  • Speichert auch eine kleine Menge Energie
  • Funktioniert technisch aber komplett anders als der Kondensator
  • Besteht in den einfachen Fällen aus einem aufgewickelten Draht
NC301: Welches Bauteil wird durch das Schaltzeichen symbolisiert?

A: Diode

B: Kondensator

C: Spule

D: Batterie

Transistor

  • Elektrischer Schalter
  • Oder Verstärker, je nach Beschaltung
  • Hat drei Anschlüsse
NC501: Welches Bauteil wird durch das Schaltzeichen symbolisiert?

A: Diode

B: Spule

C: Kondensator

D: Transistor

Fragen?

Links zu diesem Foliensatz