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Questions and Answers

Was beschreibt die Coulombkraft zwischen Protonen und Elektronen?

  • Sie wirkt nur abstoßend.
  • Sie wirkt nur zwischen gleichnamigen Ladungen.
  • Sie ist unabhängig von den elektrischen Ladungen.
  • Sie beruht auf elektrischen Ladungen. (correct)

    • Wie lautet die Einheit der elektrischen Ladung?

  • Coulomb (correct)
  • Watt
  • Volt
  • Ampere

    • Welches Produkt beschreibt die Beziehung zwischen elektrischer Ladung Q, Strom I und Zeit t?

  • Q = I + t
  • Q = I / t
  • Q = I ∙ t (correct)
  • Q = I - t

    • Was passiert, wenn einem neutralen Atom ein Elektron entzogen wird?

    <p>Es wird positiv geladen.</p> Signup and view all the answers

    Welche Stoffe sind als elektrische Leiter bekannt?

    <p>Stoffe mit schwachen Valenzelektronenbindungen</p> Signup and view all the answers

    Wie werden die Atomkerne in Metallen strukturiert?

    <p>In Form eines Raumgitters.</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage über die Elementarladungen ist korrekt?

    <p>Die Ladungen haben den gleichen Betrag von $1,602 imes 10^{-19}$ As.</p> Signup and view all the answers

    Was geschieht bei der Metallbindung?

    <p>Es entsteht eine Wechselwirkung zwischen den Valenzelektronen.</p> Signup and view all the answers

    In welche Richtung fließt der elektrische Strom im Stromkreis?

    <p>Vom Pluspol zum Minuspol</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage beschreibt die Elektronenbewegung im Leiter?

    <p>Elektronen bewegen sich vom Minuspol zum Pluspol</p> Signup and view all the answers

    Was ist eine synonym verwendete Bezeichnung für Gleichspannung?

    <p>DC 9 V</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt die Unterteilung in Gleichstrom und Wechselstrom?

    <p>Ob die Spannung konstant ist oder schwankt</p> Signup and view all the answers

    Wodurch entsteht ein geschlossener Stromkreis?

    <p>Durch Verbindung der Spannungsquelle mit einem Verbraucher</p> Signup and view all the answers

    Wie wird elektrische Spannung definiert?

    <p>Als der Unterschied in der elektrischen Energie zwischen zwei unterschiedlichen Körpern.</p> Signup and view all the answers

    Was passiert, wenn eine Verbindung zwischen zwei Polen hergestellt wird?

    <p>Es kommt zu einem Ladungsausgleich und elektrischer Strom fließt.</p> Signup and view all the answers

    Wie wird die Quelle in einem einfachen Stromkreis modelliert?

    <p>Als Spannungsquelle mit konstanter Spannung</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage über Bezugspotentiale in der elektrischen Spannung ist korrekt?

    <p>Der Bezugspunkt wird oft mit 0V festgelegt, weil es eine wünschenswerte Referenz ist.</p> Signup and view all the answers

    Welche Wirkung hat der Verbraucher im Stromkreis?

    <p>Er sorgt dafür, dass nur notwendiger Strom entnommen wird</p> Signup and view all the answers

    Was passiert, wenn die angeschlossene Last in einem Stromkreis variiert?

    <p>Die Spannung kann von der angeschlossenen Last abhängen</p> Signup and view all the answers

    In welche Richtung wandern die Elektronen, wenn zwischen zwei Polen eine Spannung besteht?

    <p>Vom negativen Pol zum positiven Pol.</p> Signup and view all the answers

    Was ist die Einheit für elektrischen Strom?

    <p>Ampere (A)</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt das Zeichen Uij in der Spannung?

    <p>Den Spannungsabfall von Punkt j zu Punkt i.</p> Signup and view all the answers

    Wie verhält sich der Spannungsabfall UDB im Vergleich zu UBD?

    <p>UDB ist immer kleiner als UBD.</p> Signup and view all the answers

    Welches Prinzip wird zur Erzeugung elektrischer Spannung in Kraftwerken verwendet?

    <p>Induktionsprinzip</p> Signup and view all the answers

    Wie groß ist der Gesamtstrom I in der Schaltung?

    <p>27,65 mA</p> Signup and view all the answers

    Wie berechnet man den Ersatzwiderstand Rg in einer Schaltung mit zwei Widerständen?

    <p>$Rg = \frac{R1 \cdot R2}{R1 + R2}$</p> Signup and view all the answers

    Was ist ein unbelasteter Spannungsteiler?

    <p>Ein Spannungsteiler ohne externe Belastung und ohne Ausgangsstrom.</p> Signup and view all the answers

    Wie hoch ist der Ersatzwiderstand Rg für die gegebenen Werte R1 = 1,2 kΩ und R2 = 680 Ω?

    <p>434 Ω</p> Signup and view all the answers

    Was passiert mit der Ausgangsspannung Ua, wenn der Widerstand Ra im Spannungsteiler erhöht wird?

    <p>Ua sinkt.</p> Signup and view all the answers

    Welcher Strom I1 fließt durch einen Widerstand R1 von 1,2 kΩ bei einer Spannung von 12 V?

    <p>10 mA</p> Signup and view all the answers

    Wie verhält sich der Eingangsstrom in einem belasteten Spannungsteiler?

    <p>Er verändert sich je nach Belastung.</p> Signup and view all the answers

    Was ist die resultierende Spannung U an einem der Widerstände in einem Spannungsteiler?

    <p>Sie wird auf die Widerstände aufgeteilt.</p> Signup and view all the answers

    Was besagt die Zahl hinter dem E in den E-Reihen?

    <p>Die Anzahl der Widerstandswerte pro Dekade.</p> Signup and view all the answers

    Für welchen Nennwert kann ein Widerstand mit 1 % Toleranz, der nominal 10 Ω beträgt, liegen?

    <p>9,9 Ω bis 10,1 Ω</p> Signup and view all the answers

    Welche Widerstandsreihe hat die höchste Toleranz?

    <p>E6-Reihe</p> Signup and view all the answers

    Wie verhält sich der spezifische Widerstand von Metallen bei Temperaturerhöhung?

    <p>Er steigt, da die Atome stärker schwingen.</p> Signup and view all the answers

    Was ist ein Beispiel für eine E-Reihe mit 5% Toleranz?

    <p>E12-Reihe</p> Signup and view all the answers

    Was passiert, wenn ein Strom durch einen Widerstand fließt?

    <p>Es entsteht eine Temperaturerhöhung.</p> Signup and view all the answers

    Wie viele Werte gibt es in der E96-Reihe zwischen 1 kΩ und 10 kΩ?

    <p>96 Werte</p> Signup and view all the answers

    Was bedeutet es, dass die Werte innerhalb einer Dekade logarithmisch verteilt sind?

    <p>Das Verhältnis aufeinanderfolgender Werte ist konstant.</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt ein Potentiometer?

    <p>Ein Bauteil, das aus einem Widerstandskörper und einem beweglichen Schleifkontakt besteht.</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Aussagen zu potentiometern ist korrekt?

    <p>Ein lineares Potentiometer hat einen Widerstandsverlauf, der proportional zum Drehwinkel ist.</p> Signup and view all the answers

    Wie funktioniert ein Drehpotentiometer?

    <p>Der Schleifkontakt ist mit einer drehbaren Achse verbunden.</p> Signup and view all the answers

    Welcher Widerstand wird benötigt, um die Ausgangsspannung UA bei 75 % des Einstellweges zu bestimmen, wenn die Eingangsspannung UE 42 V beträgt?

    <p>R1 = 1 kΩ</p> Signup and view all the answers

    Was passiert bei einer Einstellung von 75 % an einem Potentiometer?

    <p>UA/UE beträgt 0,75.</p> Signup and view all the answers

    Für welche Anwendung eignet sich ein logarithmisches Potentiometer am besten?

    <p>Lautstärkeregler.</p> Signup and view all the answers

    In welchem Zustand hat ein Potentiometer keinen Einfluss auf die Widerstandswerte?

    <p>Wenn der Schleifkontakt nicht bewegt wird.</p> Signup and view all the answers

    Was ist ein Trimmpotentiometer?

    <p>Ein Potentiometer zur feinjustierung von Schaltungen.</p> Signup and view all the answers

    Study Notes

    Analog- und Digitalelektronik: Theorie - Teil 1 von 2

    • Das Modul Analog- und Digitalelektronik 1 (ADE 1) ist ein Teil des Bachelor-Studiums "Mobile Computing".
    • Das Modul umfasst 2 Semesterstunden Vorlesung und 3 Semesterstunden Übung.
    • Die Anwesenheitspflicht in den Übungen beträgt 80%.
    • Die Unterlagen sind unter https://elearning.fh-ooe.at/ verfügbar.
    • PPT-Folien (Skriptum) werden für jede Einheit im Voraus online gestellt.
    • Übungsaufgabensammlung wird wöchentlich ergänzt.
    • Gerald Hilber ([email protected]) ist der Dozent.

    Überblick

    • Die Bewertung des Moduls ADE1 setzt sich aus einer schriftlichen Klausur (Termin noch nicht fixiert) und Übungen zusammen.
    • Positiver Übungsabschluss ist ab 12 Punkten im Durchschnitt.
    • (Mangelnde Vorbereitung/Mitarbeit in der Übung reduziert Punkte).
    • Für ein positives Modul ADE1-Abschluss ist ein positiver Abschluss von ILV und Übung notwendig.
    • ILV fließt mit 60% und Übung mit 40% in die Endnote ein.
    • Ziel der Lehrveranstaltung ist es, die theoretischen Grundlagen der Elektrotechnik und Elektronik zu verstehen und praktisch anzuwenden.
    • Die Übungen konzentrieren sich auf Berechnungen, Aufbau und Simulation analoger Schaltungen sowie die Verwendung von Messgeräten, Simulation, und Synthese digitaler Schaltungen.

    Übungen

    • Die Übungen werden von Tutoren (Antonia Stieger ([email protected])) korrigiert (innerhalb von 1-2 Wochen nach Abgabe)
    • Erste Ansprechpersonen für Rückfragen zur Übungskorrektur.
    • Die Aufgaben beinhalten Berechnungen, Aufbau und Simulation analoger Schaltungen und die Verwendung von Messgeräten, sowie Simulation und Synthese digitaler Schaltungen.
    • Es gibt eine Abgabe pro Team.
    • Die Abgabe erfolgt elektronisch im moodle-Kurs, als ZIP-Datei gemäß der Namenskonvention.
    • Die Einhaltung der Deadline ist entscheidend, bei Verspätung gibt es 2 Punkte Abzug pro Tag.
    • 80% der Übungen müssen abgegeben werden.
    • Abschreiben zwischen den Gruppen ist verboten. Null Punkte für alle Beteiligten bei abgeschriebenen Übungen.

    Bewertung

    • Die Übungsaufgaben müssen korrekt, sauber und im Zweierteam gelöst werden.
    • Die Mitarbeit und Vorbereitung in der Einheit fließt in die Übungspunkte ein.
    • Modulergebnis: 0,6 * (Prozente auf Klausur) + 0,4 * (Prozente auf Übungen)
    • Bewertungskriterien: Sehr gut (100-89%), Gut (88-76%), Befriedigend (75-63%), Genügend (62-50%), Nicht genügend (49-0%).

    Inhalt der Lehrveranstaltung

    • Grundlagen der Elektrotechnik und elektrische Stromkreise
    • Elektrische Grundschaltungen
    • Elektrisches Feld und Kondensatoren
    • Wechselstromtechnik
    • Halbleiter und Dioden
    • Einführung in die Digitaltechnik
    • Boolesche Algebra
    • KV-Diagramme
    • Kombinatorische Schaltungen
    • Sequentielle Schaltungen
    • Hardwarebeschreibungssprache VHDL
    • Zustandsautomaten

    Literatur

    • Auszüge aus verschiedenen Büchern über Elektronik und Elektrotechnik
    • Verweise mit Titeln, Autoren, Auflagen und Verlagen.
    • (Link zu Online-Fachbuch)
    • Informationen zu möglicherweise veralteten/nicht mehr verfügbaren Flash-basierten Inhalten in den Unterlagen.
    • (Hinweis zu alternativen Plugins und Lösungen)

    Grundlagen der Elektrotechnik

    • Physikalische Größen und Einheiten
    • Einheitensystem SI
    • Grundlagen der Elektrotechnik
    • wichtige physikalische Größen
    • Wichtig: Die Rechenvorschriften gelten auch für die Einheiten.

    Elektrische Ladungen

    • Entdeckung des Phänomens durch die alten Griechen
    • elektrische Ladung (positiv/negativ)
    • elektrische Kraftwirkung (Anziehung/Abstoßung)
    • Elementarladung e.

    Atommodell nach Bohr

    • Materie besteht aus Atomen
    • Elektronen umkreisen den Atomkern auf Bahnen.
    • positiv geladener Atomkern aus Protonen und Neutronen.
    • Anzahl der Elektronen = Anzahl der Protonen → elektrisch neutral.
    • Valenzelektronen.

    Elektrische Leitfähigkeit

    • Metalle als leitfähige Werkstoffe
    • Metallbindung, freie Elektronen als Ladungsträger

    Elektrisches Potential und Spannung

    • elektrisch neutrale Atome/Körper
    • Potentialdifferenz.
    • Spannung als Potentialdifferenz
    • Trennung ungleichnamiger elektrischer Ladungen.

    Elektrischer Strom und Spannung

    • elektrische Spannung, Stromfluss
    • technische Stromrichtung, Elektronenstromrichtung
    • Gleichstrom und Wechselstrom, Eigenschaften

    Spannungs- und Stromarten

    • Gleichspannung (DC)
    • Wechselspannung (AC)
    • Kennwerte von Wechselspannungen (Frequenz, Amplitude)

    Der einfache Stromkreis

    • Aufbau eines Stromkreises (Spannungsquelle, Verbraucher, Leiter)
    • Elektrischer Strom
    • Ladungsausgleich

    Der einfache Stromkreis (Fortsetzung)

    • Beschreibung der Quelle als Spannungsquelle, unabhängig vom Verbraucher
    • Beispiel (9 V-Batterie, Glühbirne, Verbindungsleitungen, Schalter)
    • Auswirkungen des Verbrauchers auf den Strom
    • Ohmsches Gesetz

    Der einfache Stromkreis (Fortsetzung)

    • Verbraucher begrenzen den Strom
    • Ohmsches Gesetz zur Beschreibung der Beziehung zwischen Spannung, Strom und Widerstand

    Der einfache Stromkreis (Fortsetzung)

    • Messung des elektrischen Widerstands mit einem Strommessgerät

    Der einfache Stromkreis (Fortsetzung)

    • Standardisierte Symbole zur Darstellung von Stromkreisen.
    • Vereinfachte Darstellung eines Stromkreises.

    Das ohmsche Gesetz

    • Beziehung zwischen Stromstärke (I), Spannung (U) und Widerstand (R).
    • R = U / I.
    • Einheit Ohm (Ω).

    Ohmsche Widerstände

    • Widerstandswerte verschiedener Materialien
    • Berechnung des Widerstands aus Materialeigenschaften (ρ), Länge (l), und Querschnittsfläche (A)

    Bauformen von Widerständen

    • Metallschichtwiderstände
    • Kohleschichtwiderstände
    • Drahtwiderstände
    • SMD-Widerstände

    Farbcode von Widerständen

    • Farbcodierung von Widerstandswerten
    • Die entsprechende Farbe für jede Ziffer
    • Die entsprechende Farbe für die Multiplikation/Toleranz

    E-Reihen

    • Standardisierte Widerstandswerte (E6, E12, E24, E48, E96 und E192), abhängig von der Toleranz

    Temperaturabhängigkeit von Widerständen

    • Widerstandsabhängigkeit von der Temperatur
    • Linearer Temperaturkoeffizient

    Messung elektrischer Größen

    • Multimeter (analoge, digitale und mit Messspeicher/Grafikdisplay)
    • Messmethoden für Strom, Spannung und Widerstand

    Die Kirchhoffschen Gesetze

    • Knotenregel, Maschenregel

    Serienschaltung von Spannungsquellen

    • Die einzelnen Pluspole sind mit den einzelnen Minuspolen verbunden.

    Hinweise zum Laborbericht

    • Richtlinien für die Dokumentation von Laborberichten

    Elektrische Grundschaltungen

    • Einführung in einfache Schaltungen (Serie, Parallel)

    Serienschaltung

    • Darstellung von Widerständen in Reihe
    • Berechnungen des Gesamtwiderstands und der Spannungsabfälle
    • Beispiele (Lichterketten)

    Parallelschaltung

    • Darstellung von Widerständen parallel
    • Berechnungen des Gesamtwiderstands und der Ströme
    • Beispiele

    Spannungsteiler

    • Anwendung bei verschiedenen Schaltungen, um Spannungen abzuleiten.
    • Berechnung der Spannungsabfälle in Spannungsteilerschaltungen
    • Anwendung als Bestandteil von Schaltungselementen
    • Anwendung bei UKW Radio

    Reale Spannungsquelle

    • Spannung und Strom; Unterschied zwischen idealer und realer Spannungsquelle
    • Einfluss des Innenwiderstands auf die Klemmenspannung

    Elektrische Arbeit (Energie)

    • Definition elektrischer Arbeit und Energie als Produkt von Spannung und Strom.
    • Einheit Wattsekunde (Ws) oder Kilowattstunde (kWh).

    Elektrische Leistung

    • Definition elektrischer Leistung, Verhältnis von Arbeit zu Zeit.
    • Berechnungen der Leistung in verschiedenen Schaltungen
    • Anwendung: Leistungsaufnahme eines Bügeleisens

    RC-Filter (Tiefpass)

    • Eigenschaften, Berechnung
    • Übertragungsfunktion, Grenzfrequenz
    • Anwendungsbeispiele, Simulation in LTspice

    RC-Filter (Hochpass)

    • Eigenschaften, Berechnung
    • Übertragungsfunktion, Grenzfrequenz
    • Anwendungsbeispiele

    RC-Filter (Bodediagramm)

    • Betrachtung über ein Bodediagramm
    • Beispiele für RC-Hoch- und Tiefpass-Filter
    • Darstellung von Betrag und Phase über Frequenz

    Halbleiter und Dioden

    Halbleiter

    • Silizium als wichtiges Halbleitermaterial
    • Elektronenpaarbindungen (kovalente Bindungen)
    • Thermische Anregung von Elektronen ins Leitungsband
    • Paarbildung und Rekombination

    Eigenleitung in Halbleitern

    • Freie Ladungsträger (Elektronen und Löcher) in Halbleitern
    • Abhängigkeit der Ladungsträger von der Temperatur
    • Stromfluss aufgrund von angelegter Spannung

    NTC-Widerstand

    • Temperaturabhängigkeit des Widerstands
    • Anwendungen als Temperatursensor

    Dotieren von Halbleitern

    • Dotierung mit Fremdatomen zur Erhöhung der Leitfähigkeit
    • n-Leiter und p-Leiter,
    • unterschiedliche Bauteilarten,

    pn-Übergang und Diode

    • pn-Übergang, Sperrschicht
    • Sperr- und Durchlassrichtung
    • Diodenkennlinien, Sperr- und Durchlassbereich

    Leuchtdiode (LED)

    • Aufbau und Funktionsweise

    Gleichrichterschaltungen

    • Umsetzung von Wechselspannung zu Gleichspannung.
    • Einweggleichrichter
      • Vereinfachte Darstellung (mit Diode).
    • Brückengleichrichter
      • Mehrere Dioden, um beide Halbwellen zu nutzen

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