Odbornánemčina

pre elektrotechnikov

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PROJEKTTEIL 1

Der Projektteil beschäftigt sich mit dem Schaffen und der Präsentation von Projekten zum Thema Materialen undWerkzeuge. Es wird die Bearbeitung und Präsentation der Projekte beurteilt.

Bearbeiten Sie das Projekt zu den Themen:

1. Bohren eines Loches in Holz, Eisen und in die Wand. Geben Sie das nötige Material und das nötige Werkzeug an und beschreiben Sie einfach das Herstellungsverfahren.

2. Konstruktion des Holzregals an die Wand. Geben Sie das nötige Material und das nötige Werkzeug an und beschreiben Sie einfach das Herstellungsverfahren.

3. Reparatur einer Schulbank (eines Schulstuhls). Geben Sie das nötige Material und das nötige Werkzeug an und beschreiben Sie einfach das Herstellungsverfahren.

4. Bearbeiten Sie das technische Angebot für die Einrichtung des Hobbyraumes.

5. Oberflächenbearbeitung der Gartenholzmöbel. Geben Sie das nötige Material und das nötige Werkzeug an und beschreiben Sie einfach das Herstellungsverfahren .

6. Sägen der verschieden Materialien (Holz, Eisen,...). Geben Sie das nötige Material und das nötige Werkzeug an und beschreiben Sie einfach das Herstellungsverfahren.

Umfang des Projekts ungefähr 10 – 20 Zeilen des Standardformats.

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PROJEKTTEIL 2

Der Projektteil beschäftigt sich mit dem Schaffen und der Präsentation von Projekten zum Thema Elektrotechnik. Es wird die Bearbeitung und Präsentation der Projekte beurteilt.

Bearbeiten Sie das Projekt zu den Themen:

1. Sie wollen einen Volleyballsportplatz bauen und brauchen einen rechten Winkel zu konstruieren. Geben Sie das Verfahren der Konstruktion an! Benutzen Sie die mathematischen Gesetze!

2. Erklären Sie das Messungsverfahren der Höhe eines Schornsteins. Geben Sie das Messungsverfahren an !

3. Rechnen Sie die Temperatur zwischen ° C und ° F und auch umgekehrt um! Beschreiben Sie das Verfahren!

4. Methodisch erläutern Sie das Umrechnen der Wärmeeinheit MJ in kW/Stunde.

5. Beschreiben Sie den einfachen elektrischen Kreis zu der Messung der elektrischen Bestandteile (Resistor, Spule, Kondensator).

6. Geben Sie das Verfahren der Resistorswahl nach dem Wert, der Konstruktion und Lastigkeit an! Was alles kann man aus der Beschreibung des Resistors erkennen?

7. Leiten Sie die Formeln für das Zylindervolumen, Prismavolumen und andere Körper ab!

Umfang des Projekts ungefähr 10 – 20 Zeilen des Standardformats.

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WERKZEUGE

Aufgabe 1: Antworten Sie!

• Wie sind Ihre Hobbys? • Was machen Sie in Ihrer Freizeit? • Haben Sie einen Hobbyraum?

Werkzeuge kann man teilen :

Handwerkzeuge Elektrische Werkzeuge

A B H

G

C I

D

E J F

A –Schlüssel B – Hammer C – Schraubenzieher D – Zange

E – Schere F – Handsäge G – elektrische Bohrmaschine

H – Kreissäge I – Stichsäge J – Kettensäge

Aufgabe 2: Beschreiben Sie die Handwerkzeuge und die elektrischen Werzeuge ! Was kann man mit den Werkzeugen machen?

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Werkzeugsarten :

I. Hammer: Schlosserhammer , Schieferhammer ,Gummihammer, Schreinerhammer

II. Zangen: Flachzange, Gripzange, Kombizange, Wasserpumpen - Zange . III. Feilen : Flachfeile, Dreiecksfeile, Rundfeile, Halbrundfeile

IV. Sägen : Bügelsäge, Fuchsschwanz, Laubsäge

V. Schraubwerkzeuge : Schraubenzieher,Kreuzschraubenzieher, Imbusschraubendreher

Schraubenverbindung :

Bohren in Holz Nagel Niet Schrauben mit Kopf : Zylinderschraube Halbrundschraube Senkschraube Linsensenkholzschraube Sechskantschraube Mutter

der Werkbank Leiter

Schraubstock

Fuchsschwanz Bügel Blatt Blatt

Handgriff

Zähne Handgriff gespannter Schrauben- Bügelsäge dreher

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Aufgabe 3: Beschreiben Sie die Handwerkzeuge auf den Bildern ! Was kann man mit den Werkzeugen machen?

Hinweis: Arbeit an den Maschinensägen ist mit grosser Verletzungsgefahr verbunden! Du sollst Sicherheitsregeln behalten!

Zweimal miss – einmal schneide!

Materialmessung

Bestandteile und Produkte müssen wir vor, während und nach Befertigung messen , um die vorgeschriebene Größe zu erreichen. Zur Messung messen wir unterschiedliche Messgeräte , z.B. Lineal, Messschieber, Zollstock, Mikrometer, Meterband. Die Messgeräte müssen genau sein. Durch die mangelhafte und falsche Messung entsteht ein Ausschuss. Das Internationale Einheitensystem, abgekürzt SI (von frz. Système international d’unités), ist das auf dem internationalen Größensystem (ISQ)basierende Einheitensystem. Die Längen-Einheit Meter (m) ist eine SI-Basiseinheit. In manchen Ländern der Welt (in Grossbritanien, in den USA) benutzt man die Einheit der Zoll (1“ = 25,4 mm). Der Messschieber misst mit Genauigkeit 0,1 mm und der Mikrometer mit Genauigkeit 0,01 mm.

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Mein erster Hobbyraum

Verkäuferin: Was wünschen Sie bitte?

Fritz: Ich möchte mir zu Hause einen kleinen Hobbyraum einrichten. Was können Sie mir bitte empfehlen?

Verkäuferin: Haben Sie schon ein Werkzeug?

Fritz: Nein, ich richte mir jetzt meine neue Wohnung ein.

Verkäuferin: Im Hobbyraum sollten Ihnen aus dem Handwerkzeug nicht fehlen : Schraubendreher und Kreuzschraubendreher der verschiedenen

Größen, Kombizange, verschiedene Feilen, Hammer, Bügelsäge und Fuchsschwanz .

Fritz: Gibt es bitte eine universale Säge für das verschiedene Material mit

wechselbaren Blättern?

Verkäuferin: Es gibt eine Bügelsäge für Holz, Eisen und Beton mit den wechselbaren Blättern.

Fritz: Ja, danke. Ich hätte gerne noch eine elektrische Bohrmaschine.

Verkäuferin: Welche Bohrer wünschen Sie bitte?

Fritz: In Holz mit Durchmesser 4; 6; 8 und 10 mm, in Eisen 3; 4; 5 und 6 mm und in Beton 8 und 10 mm.

Verkäuferin: Und eine Schraubenverbindung auch?

Fritz: Ja danke, ich hätte gerne das Universalset von Schrauben und Nägeln , das ich im Schaufenster gesehen habe.

Aufgabe 4:

• Lesen Sie zuerst den Dialog Mein erster Hobbyraum in Paaren. • Spielen Sie danach die ähnlichen Dialoge und die dick gedruckten Wörter können Sie

ändern • Führen Sie den Dialog weiter , fragen Sie nach dem Preis des Werkzeugs und auch

nach den anderen Geräten und Werkzeugen.

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Gewindearten

Metrisches – ,Whitworth – ,Trapez - ,Edisongewinde

M – G – Tr – E 8 – Durchmesser in mm 25 – Länge in mm

Das metrische Gewinde benutzt man vor allem im Maschinenbau . Die Abmessungen sind in mm angegeben. Die Abmessungen des Whitworth-Gewindes sind in Zoll angegeben. Man benutzt es bei der Instalation der Wasserleitung . Das Trapezgewinde benutzt man auf gespannte Verbindung . Das Edison- Rundgewinde benutzt man z.B. für elektrische Glühbirnen .

Preise der elektrischen Werkzeuge im Hobbyraum :

Die Preise der Hobbywerkzeuge sind niedriger als die Preise der proffesionellen Werkzeuge.

Bohrmaschine 17 € Kreissäge 65 €

Stichsäge 16 € Kettensäge 95 € Schleifstein 25 € Winkelschleifer 33 € Exzentersschleifstein 25 € Hobel 55 € Warmluftzweiteiler 55 € Werkzeugkasten

Aufgabe 5:

• Erzählen Sie nach dem Bild „Werkzeugkasten“: Welche Werkzeuge befinden sich im Kasten ?

• Vergleichen Sie die Preise der Werkzeuge :

1. Was ist am teursten? Was ist am billigsten? 2. Die Kettensäge ist die ... von allen. Die Kreissäge ist ... als der

Winkelschleifer. Der Hobel ist ebenso ...wie der Warmluftzweiteiler. Der Schraubstock ist ... als die Werkbank.

M8 × 25

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Aufgabe 6:

• Bezeichnen Sie im Text Bildrahmenreparatur die Präpositionen auf, an, in.

• Bilden Sie Sätze mit diesen Präpositionen! • Welches Werkzeug und Material braucht man bei der

Bildrahmenreparatur ?

Bildrahmenreparatur

Der alte Bildrahmen ist sehr schön, aber er ist völlig kaputt. Man legt ihn auf den Arbeitstisch und legt fest, was nötig ist, zu reparieren. Die Holzplatten, aus denen der Rahmen hergestellt ist, verbindet man mit Nägeln. Für das Hängen des Bildes an die Wand montiert man auf den Rahmen eine Ose. Man streicht den Rahmen mit einer Farbe oder mit einem Lack. Nach dem Abtrocknen legt man das Bild in den Rahmen ein und hängt an die Wand.

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MATERIALVERARBEITUNG

Materialmessung

Bestandteile und Produkte müssen wir vor, während und nach Herstellung messen, weil wir die vorgeschriebene Größe erreichen wollen.

Zur Messung können wir unterschiedliche Messgeräte verwenden, z.B. Lineal, Messschieber, Zollstock, Mikrometerschraube, Meterband.

Die Messgeräte müssen genau sein. Durch die mangelhafte und falsche Messung entsteht ein Ausschuss.

Der Messschieber misst mit Genauigkeit 0,1 mm und der Mikrometerschraube mit Genauigkeit 0,01 mm.

Zollstock, Lineal - hat den Maßstab mit Genauigkeit 1 oder 0,5 mm. Manche Lineale haben den mm- Maßstab und auch Zoll-Maßstab.

Messschieber - ermöglicht Außen- und Innenabmessungen , auch die Tiefe der Hohlräume mit Genauigkeit 0,1; 0,05 und 0,02 mm zu messen. Er wird für kleine Produkte geeignet.

Mikrometerschraube – ermöglicht kleine Außenabmessungen und Tiefen mit Genauigkeit 10 m und mit Schätzung 5 m zu messen.

Material sägen

Das Sägewerkzeug mit seinen Sägezähnen dringt in den Festkörper ein und durch Wegnahme dünner Späne (Sägespäne) teilt den Material. Man unterscheidet zwischen Handsägen und Maschinensägen.

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In dem Bügel ist ein Sägeblatt festgeklemmt. Bei einem Sägeblatt sind die Zähne abwechselnd nach rechts und links gebogen. Das Sägeblatt muß genügend festgeklemmt werden. Das Blatt könnte brechen oder durchreißen.

Das Sägeblatt nehmen wir nach den Materialeigenschaften aus.

Zu Sägen der weichen Materialien (Aluminium,Holz) nehmen wir eine Säge mit 10 – 16 Zähnen pro inch aus ; 1 inch = 25,4 mm.

Zu Sägen der harten Materialen (Stahl) nehmen wir eine Säge mit 16 – 25 Zähnen pro inch aus.

Zu Sägen der dünnen Materialien (Blech, Röhrchen) nehmen wir eine Säge mit 25 –32 Zähnen pro inch aus.

Bei einem Sägeblatt sind die Zähne nach vorne gebogen.

Material feilen

Feilen ist eine Metallverarbeitung durch Wegnahme dünner Späne mittels des Werkzeugs – einer Feile. Nach dem Material, dem Charakter der Oberfläche und der Schichtstärke nehmen wir eine Feilenart.

Feilenarten :

In Praxis gibt es eine große Menge von Feilenarten.

Man unterscheidet :

1.Handfeilen

2. maschinelles Feilen a) mit geradliniger Bewegung b) Kreisfeilen

Material schneiden

Schneiden ist ein spänenloses Trennverfahren für ein Material mittels zwei Messer. Das eine Messer ist fest und das andere Messer bewegt sich senkrecht nach unten.

Zerspannen ist ein spänenloses Trennverfahren mit einem Keil. Auf den Keil schlägt man mit einem Hammer.

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Bohrung Bohrung ist der technische Begriff für eine runde Vertiefung in ein Material. Bohrungen können auf sowohl mit der Hand mit einer Handbohrmaschine als auch auf einer Reihe Werkzeugmaschinen wie Bohrmaschine, Drehmaschine, Fräsmaschine erzeugt werden.

Ein Werkzeug zur Bohrung heißt ein Bohrer. Es gibt mehrere Bohrerarten nach der Konstruktion :

Holzbohrer – am häufigsten verwendet Tiefbohrer – für tiefe Löcher verwendet Zentrierbohrer – für die Herstellung eines Zentrierpunktes Betonbohrer - zum Bohren in Beton benutzt Wendeplattenbohrer - zum Bohren großer Bohrungen

Materialverbindung

Die Verbindung beschreibt die Methoden des Zusammensetzens von technischen Bauteilen aus ihren Einzelteilen.

Es handelt sich um feste oder bewegliche Verbindungen. Bewegliche Verbindungen sind Gelenke (zum Beispiel Dreh- oder Schiebegelenke).

Die Verbindungen können lösbar (zum Beispiel Schraubverbindung oder Klettverschluss) oder nicht lösbar (zum Beispiel Nietverbindung , Schweißung oder Klebung) sein.

Die Einteilung nach physikalischen Wirkprinzipien lautet: formschlüssig, kraftschlüssig und stoffschlüssig.

Zu den Verbindungstechnologien gehören :

• Schweißen • Nietung • Kleben • Löten • Schraubenverbindung

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Aufgabe 1:

a)Ordnen Sie die Texte und die richtigen Fragen zu:

b) Erklären Sie auf Deutsch die bezeichneten Wörter!

I II III

I. Außer der Unterteilung in lösbare und unlösbare Verbindungen gibt es eine weitere in der Technik verbreitete Unterteilung in die Bereiche Lötverbindungen und lötfreie Verbindungen.

II. Weiterhin sind andere Verbindungstechniken aus der Mechanik/Maschinenbau auch als elektrische Verbindungen geeignet (zum Beispiel Schraubverbindung, Niete).

III. Die elektrische Verbindungstechnik ist ein elementarer Bestandteil zur Herstellung von elektrischen Baugruppen und letztendlich elektrischen Geräten und sorgt für die Verbindung der Bauelemente untereinander sowie für die Anschlusstechnik zur Außenwelt. Ebenso finden sich innerhalb von Bauelementen teilweise eine Vielzahl von elektrischen Kontaktstellen, zum Beispiel bei Integrierten Schaltkreisen.

A/Welche Verbindungstechniken kann man in mehreren Bereichen finden? B/Welche Rolle spielen die Verbindugen in Elektrotechnik? C/Wie kann man Verbindungen unterscheiden?

Aufgabe 2: R oder F?

• Zur Verbindung können wir unterschiedliche Messgeräte verwenden , z.B. Lineal, Messschieber, Zollstock, Mikrometerschraube, Meterband.

• Feilen ist eine Metallverarbeitung mittels des Werkzeugs – einer Feile.

• In dem Bügel ist ein Blatt festgeklemmt.

• Schneiden ist ein Trennverfahren für ein Material mittels Messer.

• Zerspannen ist ein spänenloses Trennverfahren mit einem Keil. Auf den Hammer schlägt man mit einem Keil.

• Zu Sägen der harten Materialen(Stahl) nehmen wir eine Säge mit zwanzig Zähnen pro inch aus.

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ELEKTROTECHNISCHE MATERIALIEN

Stoffe bestehen aus Atomen. Das Atom besteht aus dem Atomkern und der Atomhülle. Im Kern befinden sich Protonen und Neutronen. Anzahl von Protonen bezeichnet man als Protonzahl (Z). Nach der Protonzahl sind die Atome in das periodische System geordnet. In der Natur gibt es Atomen mit der Protonzahl von Z = 1 (Wasserstoff H) bis Z = 92 (Uran U). Atomen mit einer höheren Protonzahl wurden künstlich hergestellt, z.B. Z = 94 (Plutonium Pu).

Protonen sind positive Ladungsträger. Die Atomhülle bilden negative Ladungsträger -Elektronen. Die Zahl der Elektronen gleicht in einem normalen Atom der Protonenzahl in seinem Kern, das heiβt der Protonzahl Z. In diesem Fall ist das Atom elektrisch neutral.

Stoffe haben unterschiedliche Innenstruktur und daher auch andere elektrische Leitfähigkeit. So teilen wir sie in:

Aufgabe 1:

Richtig oder Falsch ?

1. In der Natur gibt es die Atome mit der Protonenzahl von Z = 1 bis Z = 94 .

2. Atome mit der höheren Protonenzahl stellte man künstlich her.

3. Protonen mit höherer Protonenzahl stellte man künstlich her.

4. Die Protonenzahl gibt die Anzahl der Protonen in einem Atomkern an.

5. Die Protonenzahl gibt die Elektronenzahl in einem Atomkern an.

6. Die Protonenzahl gibt die Elektronenzahl in der Atomhülle an.

7. Die Stoffe bestehen aus Atomen.

8. Die Atome bestehen aus Elektronen, Protonen, Neutronen.

9. Die Atome bestehen aus Elektronen und Protonen.

10. Die Atome bestehen aus einer Atomhülle und einem Atomkern.

11. Der Atomkern besteht aus negativ geladenen Protonen und positiv geladenen Neutronen.

12. Der Atomkern besteht aus positiv geladenen Protonen und ungeladenen Neutronen.

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Leiter Isolatoren (Nichtleiter) Halbleiter

Als Leiter benutzt man Metalle. Sie haben groβe elektrische Leitfähigkeit (das Symbol ist γ), kosten nicht so viel und haben geeignete mechanische Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit. Am häufigsten benutzt man Kupfer, Aluminium, Silber, Gold, Platin. Metalle benutzt man gewöhnlich in Legierungen. So verbessert man ihre mechanischen Eigenschaften.

Kupfer (Cu) Kupfer reinigt man per Elektrolyse (der Kupfergehalt beträgt über 99,98 %). Kupfer hat rötlichbraune Farbe. Durch die Nässe und Korrosion bildet sich oberflächlich Patina. Die Farbe verändert sich, es ist grün. Kupfer ist nach Silber der zweitbeste Strom- und Wärmeleiter.

Kupfer verwendet man vor allem für Leiter (Leitungen, Wicklungen von Motoren und Transformatoren), Leiterplatten, Kommutatorlamellen usw. Kupfer-Legierungen benutzt man z.B. für Armaturen, Münzen, Rohrleitungen, Schmuck, Kessel, Musikinstrumente, Kunstgegenstände, Besteck. Die Euromünze (wie auch viele andere Münzwerkstoffe) ist z.B. eine Kupfer-Zink-Aluminium-Zinn Legierung (Cu89Al5Zn5Sn), genannt auch "Nordisches Gold".

Aluminium (Al) Aluminium ist das dritthäufigste Element und häufigste Metall in der Erdkruste. Es ist ein guter Strom- und Wärmeleiter. An der Luft bildet sich auf Aluminium eine Oxidschicht. Im Vergleich mit Kupfer ist Aluminium leichter, weicher, aber nicht so fest.

Aluminium benutzt man als Leiter, zur Herstellung von Kondensatoren und Kühlern der Halbleiterbauelemente.

Silber (Ag) Es ist oxidationsbeständig, man verwendet es zur Versilberung der Messingkontakte von Hi-Fi Anlagen und in der Hochfrequenztechnik.

Gold (Au) Gold verwendet man für Herstellung von:

kleinen und konstanten Übergangswiderständen in Hi-Fi Technik

Anschlussleitern in integrierten Schaltungen

Relaiskontakten

Konnektoren der effektiven Einrichtungen der Computertechnik.

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Kohlenstoff (C) Er hat kleinere Leitfähigkeit als Metalle, ist aber fest und beständig. Der Kohlenstoff verschmelzt nicht (erst bei 3847 ºC), deshalb ist er auch für Kontakte geeignet. Man verwendet Kohlenstoff Elektroden.

Legierungen Durch Legierung kann man Eigenschaften der Metalle beeinflussen, und zwar gröβere Festigkeit, Härte und niedrigeren Schmelzgrad. Leitfähigkeit wird durch Legierung kleiner.

Legierung aus Kupfer und Zink nennt man Messing. Eine Kupfer-Zinn Legierung – Bronze verwendet man zur Herstellung von Springfedern in Elektrogeräte und Kontakten in Steckverbinder.

Kupfer-Legierung mit Aluminium heiβt Aluminiumbronze. Benutzung für Konstruktionselemente, Schrauben, Lager usw.

Aluminium-Legierungen verwendet man als Konstruktionswerkstoffe, z.B. Duralumin. Für elektrotechnische Leitungen benutzt man Legierung Aldrey. Legierungen aus Kupfer und Nickel verwendet man für genaue Widerstände (Konstantan, Nickelin ….).

Isolatoren (Nichtleiter) Isolatoren sind nicht stromleitende Stoffe. In der Oberschicht ihrer Atomhülle befinden sich zwar Elektronen, sie ziehen sich aber schwer an. Zu den Isolatoren gehören Kunststoff (z.B. PVC, PA, PE, PS), Glimmer, Glas. Porzellan, Gummi, Papier usw. Isolatorenverwendung hängt von ihren elektrischen, thermischen und mechanischen Eigenschaften ab.

Isolatoren benutzt man zur elektrischen Trennung von Leitteilen, zum Schutz von Personen vor Stromeinschlag aber auch wie Dielektrikum in elektrischen Bauelementen (z.B. in Kondensatoren).

Halbleiter Ihre Leitfähigkeit ist zwischen der Leitfähigkeit der Leiter und Nichtleiter. Man kann sie durch das Einbringen von Fremdatomen oder durch physikalische Einflüsse (wie Licht, Wärme, elektrisches oder magnetisches Feld) beeinflussen.

Als Halbleitermaterialien verwendet man vor allem Germanium (Ge) oder Silizium (Si) in der Diamantstruktur oder Verbindungshalbleiter (z.B. Galliumarsenid).

Aufgabe 2: Ordnen Sie die Materialien in die Gruppen: Leiter(L), Isolatoren(I), Halbleiter(H) Muster: Nickelin(L)

Silizium, Germanium, Glimmer, Gummi, Papier, Keramiken, Porzellan, Nichtmetall, Gläser, Diamant, Konstantan, Neusilber, Kupfer, Silber, Aluminium, Gold, Platin

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Magnetische Materialien

Magnetmaterialien sind:

- magnetisch hart - magnetisch weich

Dauermagnete (Permanentmagnete) sind aus magnetisch harten Materialien erzeugt. Zu den bekanntesten gehören Ferromagnete und Magnete AlNiCo.

Dauermagnete verwendet man als Magnete in Gleichstrommotoren oder kleinen Dynamos, als Magnete in Messgeräten, Sensoren, Lautsprechern, Lautverstärkern usw.

Weichmagnete sind aus magnetisch weichen Materialien (Stahl). Ihre Wirkung dauert nur im magnetischen Feld und kurz danach. Ihre Verwendung ist in Elektromagneten, Relais usw.

Aufgabe 3: Beschreiben Sie das Bild

Aufgabe 4:

Richtig R oder falsch F? Korrigieren Sie die falschen Aussagen

Glas ist ein guter Leiter. Messing ist eine Kupfer-Aluminium-Legierung. PVC, PA, PE, PS sind Arten von Kunststoffen. Kupfer ist kein Wärmeleiter. Metalle sind korrosionsbeständig. Die Leitfähigkeit von Halbleitern kann man auch durch Wärme beeinflussen. Dauermagnete sind meistens aus Stahl. Stromleitende Stoffe nennt man Leiter.

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Aufgabe 5:

Wie viele Wörter erkennen Sie?

A K R E R O S I O N D L T K P O R Z E L L A N A E G O Z T S T I C H R L U P U L A D U N G S T Ä G E R M H L E I T E R E S T R O M L U M Z I N K A R A M T I E M S E N S O R E G A O R N I F N I C K E L O G N S S N P B E H V W A L N Z I T I E P M A G Ä I D E A L O U K U P F E R S E T H B F M I O A T O M H Ü L L E F E S T I G K E I T I B R R S C H A L T U N G R E T

Aufgabe 6: Antworten Sie :

• Wie kann man Stoffe nach der elektrischen Leitfähigkeit unterscheiden?

• Warum benutzen wir die Metalle in Legierungen ?

• Welche Metalle sind gute elektrische Leiter ?

• Welche Eigenschaften der Metalle können Sie erwähnen?

• Nennen Sie Kupferlegierungen, Aluminiumlegierungen, Nickellegierungen!

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MATEMATISCHE FORMELN UND GESETZE

Zahlen:

Ganze Zahlen :

0 null 10 zehn 20 zwanzig 30 dreißig 1 eins 11 elf 21 einundzwanzig 40 vierzig 2 zwei 12 zwölf 22 zweiundzwanzig 50 fünfzig 3 drei 13 dreizehn 23 dreiundzwanzig 60 sechzig 4 vier 14 vierzehn 24 vierundzwanzig 70 siebzig 5 fünf 15 fünfzehn 25 fünfundzwanzig 80 achtzig 6 sechs 16 sechzehn 26 sechsundzwanzig 90 neunzig 7 sieben 17 siebzehn 27 siebenundzwanzig 100 hundert 8 acht 18 achtzehn 28 achtundzwanzig 500 fünfhundert 9 neun 19 neunzehn 29 neunundzwanzig 1000 tausend

125: einhundert fünfundzwanzig 1 000 000: eine Million

Die ganzen Zahlen können entweder positiv oder negativ sein. Die positive Zahl ist grösser als null und befindet sich auf der rechten Seite der Zahlenachse. Die negative Zahl ist kleiner als null und befindet sich auf der linken Seite der Zahlenachse.

Kommazahlen (Dezimalzahlen): 3,14:drei Komma vierzehn Hundertstel 1,073: ein Ganze und dreiundsiebzig Tausendstel 0,2: null Ganze und zwei Zehntel

Rechenoperationen: Symbol Beispiel Addition + 3 + 8 = 11 drei plus acht ist gleich elf Subtraktion – 20 – 12 = 8 zwanzig minus zwölf ist gleich acht Multiplikation × 4 × 3 = 12 vier mal drei ist gleich zwölf Dividieren : 15 : 5 = 3 fünfzehn durch fünf ist gleich drei

Aufgabe 1:

Lesen Sie und rechnen Sie die Beispiele :

• 1,3 + 2,6 = • 256 - 154 = • 12,5 –10,3 = • 256 + 333 =

negative Zahlen null positive ZZZahl Zahlen ZaaaaaaZahlen

-9 -6 -3 0 3 6 9 12

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• 10 . 23 = • 33 . 20 = • 1000 : 200 = • 81 : 9 =

Aufgabe 2:

Wo befinden sich auf der Zahlenachse diese Zahlen : drei Komma vierzehn Hundertstel , ein Ganze und dreiundsiebzig Tausendstel, fünfzehn, minus achtzehn , plus elf , null Ganze und dreiundneunzig Zehntausendstel, ein Ganze und ein Zehntel

Potenz

Multipliziert man eine Zahl mit sich selbst, so nennt man die Quadrieren: Man schreibt

2 × 2 × 2 × 2 × 2 × 2 = 26 = 64

26 (lies : zwei hoch sechs oder die zweite Potenz von zwei ist vierundsechzig) ist die Potenz.

Wurzelziehen

Wurzelziehen ist die Umkehroperation des Quadrierens. Die Quadratwurzel ist immer eine positive Zahl. Beispiel 1:

Wenn x2 = 9 ist, gibt es zwei Lösungen: und , weil sowohl

32 = 9 als auch ( − 3)2 = 9.

Die dritte Wurzel von einer Zahl x schreibt man 3 x oder x1/3.

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Aufgabe 3:

Schreiben Sie : • eine Dezimalzahl • eine vierte Wurzel von einer Zahl y • die dritte Potenz von fünf • die zweite Potenz von null Ganze und sieben Zehntel• vier hoch zwei ist gleich sechzehn • eine ganze positive Zahl • eine ganze negative Zahl • Multiplikation von den Zahlen zwölf Ganze und drei Hundertstel und hundert • Subtraktion von den Zahlen tausend und neunhundert• Addition von zwei verschieden beliebigen Kommazahlen • Dividieren von den Zahlen neunhundert dreiunddreßig und zehn

Bruchzahlen

Der Bruch ist eine Zahl, die einen Teil des Ganzen darstellt.

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ein Halbes ein Drittel ein Viertel

Man spricht: ein Halbes, ein Drittel, ein Viertel, ein Fünftel, ein Sechstel, ein Siebtel…Der Bruch besteht aus dem Zähler und dem Nenner. Der Zähler bestimmt die Zahl von Teilen und der Nenner bestimmt die Zahl von Teilen im Ganzen.

Aufgabe 4: Schreiben Sie die Bruchzahlen auf Deutsch :

Beispiel 2: Der Bruch ¾ : der Zähler ist 3, das heißt 3 Teile; der Nenner ist 4, das heißt 4 Teile im Ganzen.

Beispiel 3: (Man spricht : Vier-Halbe gleich vier durch zwei gleich 2)

Aufgabe 5 :

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Wie spricht man ?

a)

b)

Das Prozent ist eine besondere Bruchart, in dem der Nenner immer 100 ist. Beispiel 5: 75 % = 75/100

Das Verhältnis ist auch ein Bruch . Beispiel 6: Der Bruch ¾ bedeutet das Verhältnis 3:4 (drei zu vier) oder Division (drei durch vier).

Zehnerpotenzen

Die Zehnerpotenzen verwendet man für die sehr grossen oder sehr kleinen Zahlen .

Beispiel 7: 1 000 000 = 1 Million Ohm = 1×106 = 1 M (megaohm) 0,000 000 015 F = 15 Milliardstel F = 15×10-9 F = 15 nF (nanofarad)

Multiplikation der Zehnerpotenzen - durch Addition der Exponenten Beispiel 8: 104 × 102 = 104+2 = 106

Division der Zehnerpotenzen - durch Subtraktion der Exponenten Beispiel 9: 108 : 102 = 108-2 = 106

Quadrieren der Zehnerpotenzen – durch Multiplikation der Exponenten Beispiel 10: (103)2 = 103×2 = 106

Aufgabe 6:

Schreiben Sie und rechnen Sie :

• a hoch drei mal a hoch vier = • a hoch drei durch a = • a hoch vier + a hoch vier = • die dritte Potenz von zehn =

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• die zweite Potenz von zehn = • die fünfte Potenz von zwei = • a hoch Null =

Aufgabe 7:

• Lesen Sie auf Deutsch Beispiele 4 –10. • Arbeiten Sie in Paaren und lesen Sie weitere Beispiele von Bruchzahlen,

Prozentzahlen, Verhältnissen und Zehnerpotenzen.

Satz des Pythagoras

Der Satz des Pythagoras ist einer der fundamentalen Sätze der Euklidischen Geometrie.

Er besagt, dass in allen ebenen rechtwinkligen Dreiecken die Summe der Flächeninhalten der Kathetenquadrate gleich dem Flächeninhalt des Hypotenusenquadrates ist.

Als Gleichung ausgedrückt lautet er

(rechtwinkliges Dreieck)

• a2 + b2 = c2,

a , b - die Längen der am rechten Winkel anliegenden Seiten, der Katheten c - die Länge der dem rechten Winkel gegenüberliegenden Seite, der Hypotenuse

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Trigonometrie im rechtwinkligen Dreieck

Besonders einfach ist die Trigonometrie des rechtwinkligen Dreiecks.

Da die Winkelsumme eines Dreiecks 180° beträgt, ist der rechte Winkel eines solchen Dreiecks der größte Innenwinkel. Ihm liegt die längste Seite (als Hypotenuse bezeichnet) gegenüber. Die beiden kürzeren Seiten des Dreiecks nennt man Katheten. Wenn man sich auf einen der beiden kleineren Winkel bezieht, ist es sinnvoll, zwischen der Gegenkathete (dem gegebenen Winkel gegenüber) und der Ankathete (benachbart zum gegebenen Winkel) zu unterscheiden.

Man definiert nun:

Die wichtigsten Formeln der Geometrie :

Zylindervolumen V = π.r2.h Quadervolumen V = a.b.c

Quadratfläche S = a2 Würfelvolumen V = a3Kreisumfang O = 2.π.r Kreisfläche S = π.r2

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Aufgabe 8:

R oder F?

• Im rechtwinkligen Dreieck gilt :Die Summe der Flächeninhalten der Kathetenquadrate ist gleich dem Flächeninhalt des Hypotenusenquadrates.

• Der Satz des Pythagoras ist einer der fundamentalen Sätze der analytischen Geometrie.

• Die Gleichung a2 + c2 = b2 ist der Satz des Pythagoras. • S = a2 ist die Formel für das Kugelvolumen. • V = π.r2.h ist die Formel für das Zylindervolumen. • O = 2.π.r und S = π.r2 sind die Formeln für den Kreisumfang und die Kreisfläche.

•

Das Ohmsche Gesetz

Als das Ohmsche Gesetz (benannt nach seinem Entdecker Georg Simon Ohm) bezeichnet man den bei bestimmten elektrischen Leitern vorliegenden linearen Zusammenhang zwischen Spannungsabfall U und hindurchfließendem elektrischen Strom I bei konstanter Temperatur . Mathematisch formuliert man diese Proportionalität als

(lies: U ist proportional zu I ) . Die Proportionalitätskonstante nennt man dabei Ohmscher Widerstand und normgerecht bezeichnet man mit dem Formelzeichen R, womit sich die Gleichung

ergibt. Um die Proportionalität von Spannung und Stromstärke bei konstantem Widerstand zu betonen, schreibt man auch

Der Ohmsche Widerstand ist ein wichtiger Sonderfall des allgemeineren elektrischen Widerstandes.

Elektrotechnische Aplikationen Manche elektrischen Parameter in den Wechselstromkreisen:

Kosinus des Winkels = Leistungsfaktor im Stromkreis

Ankathete = tätige Leistung (P)

Gegenkathete = taube Leistung (Q)

Hypotenuse = scheinbare Leistung (S)

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Aufgabe 9:

Lückentext – Was passt?

Das ohmsche Gesetz

Die wichtigsten _____(1)_____der Elektrotechnik sind Spannung, Strom und______(2)______.

Formelzeichen Einheit

(3) U V

(4) I A

Widerstand R

Erhöt man in einem einfachen Stromkreis die angelegte Spannung , so erhöht sich auch der in der Schaltung fließende Strom. Die Stromstärke I ist also ____(5)_______zur angelegten Spannung U: I ~ UErhöht man bei konstanter Spannung den Widerstand, so verringert sich die in der Schaltung fließende Stromstärke. Die Stromstärke I ist also ______(6)______________zum Widerstand R: I ~ 1/RFormelmässig besteht zwischen diesen 3 Grössen also folgender Zusammenhang:

Strom = _______(7)_______________

oder als Formel:

daraus abgeleitet ergeben sich die beiden Formeln:

Spannung = ______(8)____________________als Formel:

und

Widerstand = ______(9)__________________als Formel:

Widerstand mal Stromstärke, Strom , Widerstand, Spannung durch Stromstärke, proportional, Spannung, umgekehrt proportional ,Größen, Spannung durch Widerstand

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Ohmsches Gesetz Ohmsches Gesetz ist physikalisches Gesetz, es beschreibt Verhältnisse zwischen dem elektrischen Strom, der Spannung und dem Widerstand. Das Gesetz nennt man nach dem deutschen Physiker Georg Simon Ohm. Er hat im Jahre 1827 Ergebnisse der Messungen von Spannung und Strom im einfachen elektrischen Stromkreis mit einem Leiter von variabler Länge beschrieben.

Elektrischer Schaltplan zeigt das Ohm-Verhältnis zwischen Spannung (U),

Widerstand (R) und Strom (I).

R

I

U

Die Stromstärke I ist direkt proportional zur Spannung U und indirekt proportional zum Widerstand R.

Mathematische Darstellung dieses Gesetzes ist die Formel: RUI = , I ist der durch den Widerstand

flieβende Strom in Ampere, U ist die Potentialdifferenz im Widerstand in Volt gemessen und R ist der Widerstand in Ohm.

Das Ohmsche Gesetz kennt drei Formeln zur Berechnung von Strom, Spannung und Widerstand.

RUI = oder

IUR = oder IRU ⋅=

Das Gesetz gilt für lineare elektrische Stromkreise mit Gleichstrom und unter idealen Bedingungen – konstante Temperatur und konstanter Widerstand.

Aufgabe 1:

Berechnen Sie den Widerstand einer 3,5 V Glühbirne, durch sie flieβt der Strom 200 mA.

Aufgabe 2:

Ergänzen Sie die richtigen Modalverben

Das Ohmsche Gesetz gilt nur bei konstanter Temperatur. Die Temperatur ............... konstant sein. Das Gesetz kennt drei Formeln. Nach dem Gesetz ............... man drei Formeln bilden. Wir beschreiben Stromkreise mit Gleichstrom.

30

Hier ................ man keinen Wechselstrom benutzen. Der elektrische Schaltplan vereinfacht die Vorstellung. Der Schaltplan .............. Ihnen bei der Vorstellung helfen.

Kennen wir zwei Gröβen, berechnen wir auch die dritte Gröβe. Man ............ eine Gröβe berechnen, man ............ aber zwei Gröβen kennen.

Kirchhoff-GesetzeKirchhoff-Gesetze sind zwei in 1845 von Gustav Robert Kirchhoff formulierte Regeln. Sie beschreiben Strom- und Spannungsverhältnisse in einem Stromkreis.

1. Kirchhoffsches Gesetz (Knotenregel)

1. Die Summe aller Ströme an einem Knoten muss Null sein (zu- und abflieβende Ströme an einem Knoten müssen entgegengesetzte Vorzeichen haben).

2. In einem Knotenpunkt eines elektrischen Netzwerkes ist die Summe der zuflieβenden Ströme gleich der Summe der abflieβenden Ströme.

i1

i2 i3

i4

i5

Mathematische Darstellung: ∑ = 0i1. i1 + i2 + i3 + i4 + i5 = 0

Ströme i1 und i2 haben andere Richtung zum Knotenpunkt als Ströme i3, i4 a i5, deshalb haben sie entgegengesetzte Vorzeichen, man kann es so aufschreiben:

i1 + i2 – i3 – i4 – i5 = 0

2. i1 + i2 = i3 + i4 + i5

Parallelschaltung Jede Monozelle gibt 1,5 V, die aus vier Monozellen in Parallelschaltung bestehende Batterie gibt gleiche Spannung 1,5 V, aber bietet gröβere Stromabnahme als eine Monozelle.

31

3. Kirchhoffsches Gesetz (Maschenregel)

1. Summe aller Spannungen im geschlossenen Stromkreis (in einer Masche) ist gleich Null.

2. Summe der Spannungsabfälle im geschlossenen Stromkreis gleicht der Summe der Spannungen aus den Spannungsquellen.

i

Bat R2

R3

U0

U3

U1

U2

Mathematische Darstellung: ∑ = 0U1. U0 + U1 + U2 + U3 = 0

Spannung U0 hat andere Richtung als die anderen Spannungen, deshalb haben die Spannungen U1, U2 a U3 entgegengesetzte Vorzeichen, man kann diese Formel benutzen:

U0 – U1 – U2 – U3 = 0

2. U0 = U1 + U2 + U3 = i.R1 + i.R2 + i.R3

Reihenschaltung

Vier 1,5 V Monozellen in Serie eingeschaltet geben eine Spannung von 6 V.

Aufgabe 3:

Entscheiden Sie, welche Schaltungsart benutzt ist

a) Lampen L2 und L3 sind ... in Reihe geschaltet parallel geschaltet

32

b) Lampen L11 und L12 sind ... in Reihe geschaltet parallel geschaltet c) Lampen L6 und L9 sind ... in Reihe geschaltet parallel geschaltet d) Lampen L1 und L5 sind ... in Reihe geschaltet parallel geschaltet e) Lampen L7 und L8 sind ... in Reihe geschaltet parallel geschaltet

Aufgabe 4:

Schreiben Sie aus den angegebenen Wörtern richtige Sätze

aller Ströme, Die Summe, Null., an einem Knotenpunkt, gleicht

nennt, Masche, man, Einen geschlossenen Stromkreis,

in anderer Richtung, haben, entgegengesetzte Vorzeichen, Spannungen

gibt, gleiche Spannung, Batterie, wie, mit mehr Monozellen, jede Monozelle, in Parallelschaltung

Bei der Reihenschaltung, der Summe, aller Spannungen, gleicht, die Spannung

33

INTERNATIONALES EINHEITENSYSTEM

Das Internationale Einheitensystem, abgekürzt SI (von frz. Système international d’unités), ist das auf dem internationalen Größensystem (ISQ) basierende Einheitensystem.

Internationales Amt für Maß und Gewicht hat seinen Sitz in Sérves bei Paris, in dem das Urkilogramm und der Urmeter aufbewahrt werden.

SI - Basiseinheiten

Im SI sind die sieben Basiseinheiten definiert:

Einheit Symbol Größe

Meter m Länge

Kilogramm kg Maße

Sekunde s Zeit

Ampere A Stromstärke

Kelvin K Temperatur

Mol mol Stoffmenge

Candela cd Lichtstärke

Abgeleitete SI-Einheiten

22 kohärenten abgeleiteten SI-Einheiten wurden eigene Namen und Einheitenzeichen (Symbole) zugeordnet, die selbst wieder mit allen Basis- und abgeleiteten Einheiten kombiniert werden können. So eignet sich zum Beispiel : Newton , Joule ,Watt ,Ohm, Pascal, Volt, Coulomb…

Sonstige SI - Einheiten

Sonstige SI – Einheiten sind die Einheiten, die wegen ihrer Nützlichkeit und Erweiterung erlaubt sind : Grad Celsius , Stunde, Minute, Liter…

34

Zehnerpotenzen und SI-Präfixe

Für Maßeinheiten definiert das Internationale Einheitensystem entsprechende Vorsilben:

Abk. Name Ursprung Wert Name

T Tera gr. τέρας, téras 1012 1 000 000 000 000 Billion

G Giga gr. γίγας, gígas = riesig 109 1 000 000 000 Miliarde

M Mega gr. έγας, mégas = groß 106 1 000 000 Million

k Kilo gr. χίλιοι, chílioi = tausend 103 1 000 tausend

h Hekto gr. εκατόν, hekatón = hundert 102 100 hundert

da Deka gr. δέκα, déka = zehn 101 10 zehn

– ---- 100 1 eins

d Dezi lat. decimus = zehnstel 10-1 0,1 zehnstel

c Zenti lat. centesimus = hundertstel 10-2 0,01 hundertstel

m Milli lat. millesimus = tausendstel 10-3 0,001 tausendstel

Mikro gr. ικρός, mikrós = klein 10-6 0,000 001 millionstel

n Nano gr. νάνος, nános = Zwerg 10-9 0,000 000 001 milliardstel

p Piko ital. piccolo = zu klein 10-12 0,000 000 000 001 billionstel

Beispiel: 1 kV = 103 V = 1 000 V; 1 pF = 10-12 F = 0,000 000 000 001 F

Ampere Ampere (Symbol A) ist eine SI – Basiseinheit des elektrischen Stromes (I), die nach dem französischen Entdecker des elektrischen Stromes André Marie Ampère benannt wird.

Ein Ampere ist die Stärke eines zeitlich unveränderlichen elektrischen Stromes, der, durch zwei im Vakuum parallel im Abstand 1 Meter voneinander angeordneten, geradlinigen, unendlich langen Leitern von vernachlässigbar kleinem, kreisförmigen Querschnitt fließend, zwischen diesen Leitern pro Meter Leiterlänge die Kraft 2 × 10−7 Newton hervorrufen würde.

35

Volt Das Volt (Symbol V) ist die abgeleitete SI-Einheit der elektrischen Spannung (U) . Das Volt ist (seit 1897) nach dem italienischen Physiker Alessandro Volta benannt.

Die elektrische Spannung von einem Volt zwischen zwei Punkten eines homogenen, gleichmäßig temperierten Linienleiters liegt dann vor, wenn bei einem stationären Strom von einem Ampere zwischen diesen beiden Punkten die Leistung von einem Watt umgesetzt wird.

IPU = [V; W, A]

Ohm Ohm ist die abgeleitete SI-Einheit des elektrischen Widerstands mit dem Einheitenzeichen (großes griechisches Omega). Sie ist nach Georg Simon Ohm benannt. Das nach ihm benannte ohmsche Gesetz stellt einen einfachen Zusammenhang zwischen der angelegten Spannung (Einheit: Volt, V) und dem daraus resultierenden Strom (Einheit: Ampere, A) für sogenannte ohmsche Leiter dar.

IUR = oder

IUZ = [; V, A]

Siemens Siemens (Symbol S) ist die abgeleitete SI-Einheit der elektrischen Leitwert . Sie ist gleich dem Kehrwert des elektrischen Widerstandes . Sein Formelzeichen ist G (Gate), seine Maßeinheit S (Siemens). Sie ist nach einem deutschen Unternehmer und Industrriekaufmann Ernst Werner von Siemens benannt.

RG 1=

36

Watt Das Watt (Symbol W) ist die SI-Einheit der Leistung. Die Einheit ist nach dem schottischen Entdecker der Dampfmaschine James Watt benannt.

1 Watt ist gleich 1 Joule pro Sekunde: 1 W = 1 J/s = 1 Nm/s

In der Elektrotechnik gilt bei Gleichstrom und bei Wechselstrom, sofern keine Phasenverschiebung herrscht:

1 Watt = 1 Volt • 1 Ampere

Die elektrische Leistung, die in einem Bauelement mit dem Widerstand R umgesetzt wird, ist bei konstanten Größen das Produkt von elektrischer Spannung U und Stromstärke I:

Hertz Das Hertz ( Symbol Hz) ist die abgeleitete SI-Einheit für die Frequenz (f).

Die Einheit wurde nach dem deutschen Physiker Heinrich Rudolf Hertz benannt. Die Maßeinheit Hertz gibt die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde an, allgemeiner auch die Anzahl von sich wiederholendenVorgängen pro Sekunde. 1 Hertz gibt einfach „einmal pro Sekunde“ (1/s, s−1) an; 100 Hertz gibt “hundertmal pro Sekunde”an, usw. In der älteren Literatur werden auch Zyklen pro Sekunde (c/s) benutzt.

37

Farad Farad (Symbol F) ist die abgeleitete SI-Einheit für die elektrische Kapazität.

Ein Farad (1 F) ist diejenige Kapazität, die beim Anlegen einer Spannung von 1 Volt eine Ladungsmenge von 1 Coulomb (As)

speichert: : U

tIUQC .== .

Ein Kondensator der Kapazität 1 Farad lädt sich bei einem konstanten Ladestrom von 1 Ampere in 1 Sekunde auf die Spannung 1 Volt auf.

Die SI-Einheit Farad ist zu Ehren des englischen Physikers und Chemikers Michael Faraday genannt. Das Farad ist relativ eine große Einheit, in vielen elektrischen Stromkreisen werden die Kondensatoren von vielmals kleineren Werten pF – F verwendet.

Henry Henry (Symbol H) ist die abgeleitete SI-Einheit für die Induktivität. Die Einheit ist nach Joseph Henry(1797-1878) benannt , der die elektromagnetische Induktion entdeckte, unabhängig von Michael Faraday (1791-1867) .

Eine Spule hat eine Induktivität von 1 Henry, wenn bei gleichförmiger Stromänderung von 1 Ampere in 1 Sekunde eine Selbstinduktionsspannung von 1 Volt entsteht.

Aufgabe 1:Lesen Sie den Dialog zu zweit! Erklären Sie die Situation ! Spielen Sie die ähnlichen Dialoge!

38

Celsius – Fahrenheit

oC oF

20 68

Hallo! Wie geht es Dir? Danke, es geht mir gut. Es ist sehr warm, 30 Grad.

Ah! Das ist zu kalt! Was machst du denn? Ich liege gerade am Schwimmbad in Badehose und sonne mich.

Du bist so verrückt! Wenn es bei uns 30 Grad ist, zieht man sich einen Pelzmantel an!

Aufgabe 2:

Ergänzen Sie die fehlenden Größen oder Einheiten!

Im SI sind die sieben Basiseinheiten definiert:

Einheit Symbol Größe

Meter m

Kilogramm kg

s Zeit

Ampere A

K Temperatur

mol Stoffmenge

Candela cd

Aufgabe 3: Wo habe ich denn die Namen gehört? Ordnen Sie die Namen und die Bereiche zu: Ampére, Celsius, Hertz, Joule, Kelvin, Newton, Ohm, Pascal, Volta, Watt, Curie, Morse, Edison, Tesla, Boole, Gate, Nobel, von Neumann, Kirchhoff.

Chemie Elektrotechnik Physik/Mathematik Computer

Witz

1 m

1 mNewton Pascal

Pascalm

Newton 11

12 =

Aufgabe 4: Kreuzrätsel

Der größte Preis in Wissenschaft :

N e w t o n Einheit der Kraft O h m Kehrwert der Einheit Siemens B o o l e Begründer der logischen Algebra a m p E r e Einheit des Stromes V o L t a Fysiker, nach dem die Einheit der Spannung benannt

wurde - P a s c a l Einheit des Drucks C u R i e Familienname von Maria Sklodowska k e l v I n Einheit der Temperatur h e r t Z Einheit der Frekvenz t E s l a Einheit der magnetischen Induktion

39

Aufgabe 3: Wo habe ich denn die Namen gehört? Ordnen Sie die Namen und die Bereiche zu: Ampére, Celsius, Hertz, Joule, Kelvin, Newton, Ohm, Pascal, Volta, Watt, Curie, Morse, Edison, Tesla, Boole, Gate, Nobel, von Neumann, Kirchhoff.

Chemie Elektrotechnik Physik/Mathematik Computer

Witz

1 m

1 mNewton Pascal

Pascalm

Newton 11

12 =

Aufgabe 4: Kreuzrätsel

Der größte Preis in Wissenschaft :

N e w t o n Einheit der Kraft O h m Kehrwert der Einheit Siemens B o o l e Begründer der logischen Algebra a m p E r e Einheit des Stromes V o L t a Fysiker, nach dem die Einheit der Spannung benannt

wurde - P a s c a l Einheit des Drucks C u R i e Familienname von Maria Sklodowska k e l v I n Einheit der Temperatur h e r t Z Einheit der Frekvenz t E s l a Einheit der magnetischen Induktion

40

GRUNDELEMENTE DER STROMKREISEN

WiderstandSchaltzeichen für elektrischen Widerstand:

Widerstand ist ein zweipoliges elektronisches Bauelement, es widersteht einem elektrischen Strom, es produziert zwischen seinen Anschlüssen einen Spannungsabfall in Übereinstimmung mit dem Ohmschen Gesetz: U = I·R

Nach der Einstellmöglichkeit teilt man die Widerstände in Fest- und Stellwiderstand – Potentiometer, oder Trimmwiderstände, sie haben einen dritten (einstellbaren) mit einem Schleifer verbundenen Anschluss.

Einstellbare Widerstände kann man durch Drehen oder Verschieben einstellen.

Elektrische Widerstände unterscheiden sich auch nach der Art und Form des Widerstandsmaterials. Wir kennen Schichtwiderstände – für eine geringere Kapazität oder Drahtwiderstände – Leistungswiderstände.

Baureihen Widerstände erzeugt man in Reihen von ausgewählten Zahlen, sie teilen das Intervall 1-10 in 6 (12, 24, …) Teile. Es gibt Reihen E6 bis E192. Die Zahl hinter E gibt an, wie viele verschiedene Werte innerhalb einer Dekade gefertigt werden. So enthält die E6 - Reihe die Werte: 1 1,5 2,2 3,3 4,7 6,810 15 22 33 47 68100 150 220 330 470 6801k 1,5k 2,2k 3,3k 4,7k 6,8k... Den Stufensprungfaktor berechnet man für diese Reihe aus der 6. Wurzel aus 10 = 1,468. Die Widerstandswerte erhält man, indem man den Wert eines Widerstands mit dem Stufensprungfaktor multipliziert und dann rundet. Die Toleranz gibt an, wie weit der Widerstand von dem aufgedruckten Wert abweichen kann. Hat z.B. ein Widerstand mit einem Wert 200 eine Toleranz von 5%, so muss der Wert des Widerstands zwischen 190 und 210liegen.

15 18 22 27 ... Werte aus der Reihe E 12 ...

Toleranz ±10 %

EU US

41

Reihen von ausgewählten Zahlen für Werte der Bauelemente bezeichnet man En (E6 bis E192).

Widerstände E12 mit Farbkode

Einen anderen Widerstandswert kann man durch Zusammenschaltung erreichen.

Wir kennen: Reihen-, Parallelschaltung oder kombinierte (Reihen- und Parallelschaltungen).

Reihenschaltung (Serienschaltung)

In einer Reihenschaltung verbindet man das Ende des ersten Widerstandes mit dem Anfang des zweiten, das Ende des zweiten mit dem Anfang des dritten usw. Bei der Reihenschaltung gleicht der Gesamtwiderstand der Summe der Teilwiderstände. Für n Widerstände gilt:

nRRRRR ++++= ...321

Parallelschaltung

In einer Parallelschaltung verbindet man alle Anfänge und alle Enden der Widerstände miteinander. Der Gesamtwiderstand einer Parallelschaltung errechnet sich aus den Einzelwiderständen R1 bis Rn nach der Formel:

nRRRR1...111

21

+++=

Elektrischer Widerstand Elektrischer Widerstand ist eine physikalische Gröβe. Der elektrische Widerstand begrenzt den Strom in einer Schaltung. Elektrischer Widerstand ist physikalische Eigenschaft des Widerstandes. Nach dem Ohmschen Gesetz ist der Stromfluss der Spannung proportionalund der Widerstand ist eben die Proportionalkonstante in diesem Verhältnis.

U = k · I (Proportionsgleichung), wo k = R.

42

Aufgabe 1: Wählen Sie die richtige Antwort

Widerstände verwendet man in elektronischen Schaltungen zur …a) Spannungserhöhung und Stromsenkung b) Spannungssenkung und Stromsteigerung c) Spannungsteilung und Strombegrenzung

Je kleiner der Widerstandswert, desto ... a) ... kleiner der Strom. b) ... größer der Strom. c) ... härter der Strom.

In welcher Einheit gibt man den Widerstandswert an?a) Volt b) Ampere c) Ohm

Wie zeigt man den Widerstandswert auf dem Widerstand an? Durch ... a) ... Farbringe. b) ... den Strichcode. c) ... den Preis.

Welche zwei Arten von Widerständen unterscheidet man nach der Einstellmöglichkeit? a) Festwiderstände b) Stellwiderstände c) Reibungswiderstände

Kondensator

Elektrotechnisches Schaltzeichen:

Kondensator ist elektronisches Bauelement, sein wesentliches Merkmal ist elektrische Kapazität.

Er besteht aus elektrisch leitenden Flächen, den Elektroden mit einem Dielektrikum (Bereich mit isolierender Eigenschaft). Nach der Art des Dielektrikums unterscheidet man verschiedene Kondensatortypen.

Kondensatortypen

Die einfachste Form eines Kondensators ist der Plattenkondensator, er besteht aus zwei gegenüberliegenden Plattenleitern, dazwischen ist Isolator (Luft, Papier, Glimmer, ...). Die Kondensatorkapazität hängt von der Gröβe der Platten, ihrem Abstand und dem Dielektrikum ab. Je gröβer und näher die Platten sind, desto gröβer ist die Kapazität.

Kondensatoren liefert man (gleich wie auch Widerstände) nach der E-Reihe gestuften Nennwerten für die Kapazität – in Piko-Farad oder Nano-Farad. Gröβere Werte (Mikro-Farad, bzw. Mili-Farad) haben Elektrolytkondensatoren.

43

Elektrolytkondensatoren haben zwischen den Aluminiumplatten (Elektroden) ein saugfähiges Material (z.B. Papier) mit Elektrolyt getränkt. Aluminium-Kondensatoren kommen als Wickelkondensatoren in Becherform mit zwei Anschlüssen vor.

Kondensatoren benutzt man zur

- Trennung des Gleichspannungsanteils vom Wechselspannungsanteil, - Abstimmung von Kreisen (Resonanzkreise), - Herabsetzung von Spannungen, - Unterdrückung von hohen Störfrequenzen - Realisierung von Zeitschaltungen usw.

Einen anderen Kapazitätswert kann man durch Zusammenschaltung erreichen.

Wir kennen: Reihen-, Parallelschaltung oder kombinierte (Reihen- und Parallelschaltungen).

Reihenschaltung (Serienschaltung)

In einer Reihenschaltung verbindet man das Ende des ersten Kondensators mit dem Anfang des zweiten, usw. Die Gesamtkapazität der Reihenschaltung ist kleiner als die kleinste Einzelkapazität. Durch jeden weiteren Reihenkondensator sinkt die Gesamtkapazität. Für nKondensatoren gilt die Formel:

nCCCC1...111

21

+++=

Parallelschaltung

In einer Parallelschaltung verbindet man alle Anfänge und alle Enden der Kondensatoren miteinander. Bei der Parallelschaltung von n Kondensatoren addieren sich die Einzelkapazitäten zur Gesamtkapazität:

nCCCCC ++++= ...321

Kondensatoren mit veränderbarer Kapazität

Kapazität kann man meistens durch Drehen verändern. Nach der Konstruktion sind es zwei Platten (Elektroden), bzw. mehrere Elektroden, durch Drehen verstellt man die Platten und dadurch ändert sich auch der Kapazitätswert. Diese Kondensatoren benutzt man zur Abstimmung von Sendern.

Elektrotechnische Schaltzeichen:

C1 C2 C3 CnC

CnC C1 C2 C3

44

SpuleSchaltzeichen:

Spule ist ein passives elektrotechnisches Bauelement, ihre bedeutende Eigenschaft ist die Induktivität.

Spule besteht aus mindestens einem Wickel des elektrischen Drahts und einem Spulenträger. Spulen können einlagig oder mehrlagig sein. Physikalische Grundgröβe einer Spule ist Induktivität L (gemessen in Henry), sie hängt von der Spulengröβe, Anzahl der Wicklungen Nund Kernpermeabilität ab.

Permeabilität der Umgebung ist physikalische Gröβe, sie bestimmt die Durchlässigkeit der Umgebung (des Materials) für magnetische Felder. Will man die Spuleninduktivität vergröβern, benutzt man in der Spule einen Eisenkern (Ferritkern).

Der Leiter in einer Spule soll möglichst kleinen Widerstand haben, sonst kommt es zu groβen Wärmeverlusten. Deshalb benutzt man als Material Kupfer am häufigsten. Windungen muss man isolieren, meistens mit einer Schicht des Isolierlacks.

Spule benutzt man in der Elektrotechnik:

zur Erzeugung des Magnetfeldes, die Spule dient als Elektromagnet (z.B. Steuerung von Geräten, elektrische Klingel, Elektromotor usw.)

zum Erschaffen der Strominduktion, die Spule dient als Induktor (z.B. in LC-Schaltungen, Radiotechnik usw.)

zur Spannungstransformation in Transformatoren, Induktion erzeugt magnetisches Wechselfeld in der Primärspule, das erzeugt in der zweiten Spule eine Spannung.

Aufgabe 2:

Ordnen Sie den physikalischen Gröβen ihre Einheit, Formel- und Einheitszeichen zu

Physikalische Gröβe Formelzeichen Einheit Einheitszeichen

Spannung U H Farad Strom R Ampere Widerstand C A Henry Kapazität I F Ohm Induktivität L V Volt

45

Aufgabe 3

Wie heiβen die Wörter richtig?

MIALUNIUM Aluminium TRÄLENSPUGER _________________ CHENZEISCHALT _________________ HENDRE _________________ LIPERTÄTMEABI _________________ KAZITÄTPA _________________ TUNGSCHAL _________________ KONSATORDEN _________________ KUMLEKTRIDIE _________________ TENMETIOPOTER _________________ MENTBAUELE _________________ DERSTANDWI ________________

46

ELEKTRISCHER STROMKREIS

U

I

R

S Ein elektrischer Stromkreis ist Zusammenschaltung elektrischer Bauelemente. Sie bilden einen geschlossenen Transportweg für die elektrische Energie. Elektrischer Stromkreis ist eine leitende Verbindung verschiedener Bauelemente, z.B. Widerstände (R), Kondensatoren, Spulen, Schalter (S) usw. Sie bilden einfache oder komplizierte Kombinationen und verbinden sich mit Stromquellen (U).

Strom flieβt durch den geschlossenen Weg von der Quelle zum Verbraucher und zurück. So einen geschlossenen Weg nennt man elektrischer Stromkreis.

Elektrischer Stromkreis ohne Knoten ist einfach. Elektrischer Kreis ist ein Netz mit geschlossenen Maschen. Er ermöglicht das Durchflieβen des Stromes. Elektrischer Stromkreis kann auch aktive elektronische Bauelemente erhalten.

Definitionen Knoten In den Knoten verzweigt der Strom. (Auf

dem Bild sind 4 Knoten: A, B, C und D)

Masche1

Masche2

Masche3

Knoten A Knoten C

Knoten D

Zweig

Knoten B

Bauelement

Zweig Verbindung zwischen 2 Knoten (Auf dem Bild sind 6 Zweige: zwischen den KnotenA-B; B-C; A-D; A-C; B-D; C-D)

Masche Eine in sich geschlossene Kette von Zweigen. Die Zweige einer Masche bilden einen einfachen geschlossenen Stromkreis. (Auf dem Bild sind 3 Maschen.)

Bauelement Einzelne Kreiselemente, sie bilden den elektrischen Stromkreis. (Auf dem Bild sind 9 Bauelemente: 3×DC Quelle und 6×Widerstand.)

In der Elektrotechnik kann man die Bauelemente in die Reihe oder parallel schalten.

Bei der Reihenschaltung schaltet man einzelne Elemente hintereinander, durch einzelne Bauelemente flieβt der gleiche Strom. Widerstände auf einzelnen Elementen addiert man.

Bei der Parallelschaltung schaltet man Bauelemente nebeneinander, an allen Bauelementen liegt die gleiche Spannung an. Der Strom teilt sich in einzelnen Knoten auf.

Serienschaltung Parallelschaltung kombinierte Schaltung

U

I R1

U1

R2U2 U

I

R1 R2 R3

I1 I2 I3

U

I

R1 R3

I1 R2 I2

47

Aufgabe 1:

Beschreiben Sie die Schemas oben

a) Knoten b) Zweige c) Maschen d) Bauelemente e) Schaltungsart

Aufgabe 2:

Ergänzen Sie den passenden Artikel

Bauelemente bilden ………….. geschlossenen Transportweg für ……….. elektrische Energie. Durch ………… Weg flieβt Strom von der Quelle zum Verbraucher. ………… Stromkreis bilden also ……….. Kreiselemente. ………… Stromkreis kann auch ………… aktive elektronische Elemente erhalten. ………… Strom verzweigt in Knoten. ……….. Verbindung zwischen 2 Knoten nennt man ……….. Zweig. ……… Kette von Zweigen ist ………. Masche.

Aufgabe 3:

Bilden Sie Wörter

nik ein bin chen ge Ma tei ver rück fach ten Zwei

er li zu sche Tech tung de mög den lei Schal len

Aufgabe 4:

Ergänzen Sie nach dem Muster Schalter schalten Bildung verbinden schalten Fluss kombinieren verbrauchen Addition Spannen Leitung

48

PROJEKTTEIL 3

Der Projektteil beschäftigt sich mit dem Schaffen und der Präsentation von Projekten zum

Thema Elektrische Energie. Es wird die Bearbeitung und Präsentation der Projekte beurteilt.

Bearbeiten Sie ein Projekt zu den Themen:

1. Wählen Sie eine Einrichtung mit Akkumulator aus, beschreiben Sie seine Anwendung,

Akkumulatorparameter und seine Lebensdauer.

2. Bearbeiten Sie Projekt zu einem von angegebenen Kraftwerken. (Charakteristik,

Gliederung, Aufbau, Funktionsweise, Vor- und Nachteile, Einfluss auf die Umwelt)

Atomkraftwerk

Wasserkraftwerk

Windkraftwerk

Solarkraftwerk

geothermisches Kraftwerk

Gezeitenkraftwerk

Biomasseheizkraftwerk

3. Machen Sie ein Projekt über einem beliebigen Kraftwerk.

(Typ, Lage, Charakteristik, Leistung und Kraftwerkparameter)

4. Einfluss einzelner Typen von Kraftwerken auf die Umwelt.

(Vergleichen Sie einzelne Typen aufgrund ihrer Umweltbelastungen, Umweltschutz,

zukünftige Entwicklung)

5. Beschreiben Sie Übertragung und Verteilung der elektrischen Energie in Ihren Haushalt.

6. Bei der Elektroinstallation in einem neuen Haus wurde Ihr Mitarbeiter durch Stromeinfall

verletzt. Beschreiben Sie die Rettung.

Projektumfang - 10 bis 20 Zeilen, Standard-Format

49

PROJEKTTEIL 4

Der Projektteil beschäftigt sich mit dem Schaffen und der Präsentation von Projekten zum

Thema Halbleitertechnik. Es wird die Bearbeitung und Präsentation der Projekte beurteilt.

Bearbeiten Sie ein Projekt zu den Themen:

1. Auf dem Internet oder in einem Katalog der Halbleiterbauelemente wählen Sie eine

Diode aus. Beschreiben Sie deren Typ, ihre Beschreibung, Parameter und Anwendung.

2. Auf dem Internet oder in einem Katalog wählen Sie einen Gleichrichter aus.

Beschreiben Sie Typ, Parameter und Anwendung des Gleichrichters.

3. Auf dem Internet oder in einem Katalog der elektronischen Bauelemente wählen Sie

einen Transistor aus. Beschreiben Sie Typ und Beschreibung des Transistors, seine

Parameter und Anwendung.

4. Transistor als Teil der elektrotechnischen Einrichtung. Auf der ausgewählten

Einrichtung mit einem Transistor beschreiben Sie Funktion und Anwendung des

Transistors.

Projektumfang - 20 bis 30 Zeilen, Standard-Format

50

GLEICHSTROMQUELLE

Die Elektroeinrichtungen brauchen für ihre Tätigkeit die elektrische Energie.

Die Energie ist von den Spannugs- und Stromquellen geliefert. Die meisten

Elektroeinrichtungen brauchen für ihre Tätigkeit eine Gleichstromquelle.

Die Mobilelektroeinrichtungen können von den Batterien speisen:

- Primärenergiequellen – trockene Zellen

- Sekundärenergiequellen - Akkumulatoren

Im Gegensatz dazu erzeugt eine Wechselspannungsquelle eine sich

zeitlich periodisch verändernde Spannung. Zu diesen Quellen gehören z.

B. Generatoren, Transformatoren, Signalgeneratoren und ebenfalls Netzgeräte. Auch das

elektrische Energieversorgungsnetz stellt eine Wechselspannungsquelle dar.

Primärenergiequellen

Eine galvanische Zelle, galvanisches Element oder galvanische Kette ist eine chemische

Quelle der elektrischen Spannung.. Sie wird in Batterien (Primärbatterien) und

Akkumulatoren (Sekundärbatterien) verwendet. Jede Kombination von zwei verschiedenen

Elektroden und einem Elektrolyten bezeichnet man als galvanisches Element. Sie dienen als

Gleichspannungsquellen.

Der Name der Zelle Elektrodematerial Elektrolyt

51

Volt - Zelle Kupfer und Zink Schwefelsäure

Trockene Zelle Braunstein und Zink Salmiak

Alkali-Zelle Braunstein und Zink Kali

Zink-Silber -Zelle Silber und Zink Kali

Lihtium-Zelle Braunstein und Lithium Kali

Aufgabe 1: Bilden Sie Wörterpaare : Muster : Elektrode - Elektrolyt

Gleichstromquelle - ...

Gleichspannungsquelle - ...

Spannungsquelle - ...

Primärenergiequälle - ...

Batterien - ...

Kathode - ...

Transformator - ...

Aufgabe 2 : Richtig oder falsch?

a) Die Elektroeinrichtungen arbeiten auch ohne elektrische Energie.

b) Die Mobilelektroeinrichtungen arbeiten nur mit den Batterien .

c) Die Primärenergiequellen sind trockene Zellen und

Akkumulatoren.

d) Die Akkumulatoren sind Sekundärenergiequellen.

e) Generatoren und Transformatoren sind Wechselspannungsquellen.

f) Die galvanische Zelle ist eine Quelle auf basis der Elektrolyse.

Sekundärquellen der elektrischen Energie - Akkumulatoren

Ein Akkumulator ist eine Gleichstromquelle auf Basis der Elektorlyse. Er ist

wiederaufladbar.. Er ist eine Quelle der elektromotororischen Spannung nach der Elektrolyse

oder nach dem Aufladung.

52

Lebensdauer

- 3 Jahre – die meisten Akkumulatoren, etwa 1000 Ladezyklen

- 6 Jahre – Blei- und Nickel-Kadmium – Akkumulatoren – Kapazität senkt gradweise

Die Lebensdauer senkt

- die hohe Wärme 35 °C und mehr

- die lange Entladung

- häufige Uberladung

Die Akkumulatoren eignen sich als eine Hilfsenergiequelle.

Der Bleiakkumulator ist ein Bestandteil jedes Fahrzeugs als eine Starterquelle.

Die Akkus eignen sich in Verbrauchelektronik ( in Notebooks, Digitalfotoapparaten,

Mobiltelefonen u.ä.).

Teilung:

Bleiakkumulator

Alkali -Akkumulator

Nickel - Kadmium - Akkumulator

Nickel - Metallhydrid - Akkumulator Bleiakkumulator

Lithium - Akkumulator

Lithium - Polymer - Akkumulator

Lithium-Ionen-Zelle für die

Digitalfotoapparate

Ni-MH –Zellen Format AA

53

Batterien

Batterien sind üblich mit galvanischen Zellen und Akkumulatoren verbunden.

Die häufigsten Typen von Batterien:

- AA - von 1,2V oder 1,5V Bleistiftbatterien

- AAA - von 1,2V oder 1,5V Bleistiftbatterien

-

- Knopfbatterien

- Batterien von 9V

- Akkumulator von 12V oder 6V

Knopfbatterie

Typen AA , AAA Batterie von 9V

Akkumulator

für

Fahrzeuge

Wortschatz

e Gleichstromquelle

e Elektroeinrichtung

e Tätigkeit

e elektrische Energie

e Spannungsquelle

e Stromquelle

54

e Primärenergiequelle

e Sekundärenergiequelle

e Wechselspannungsquelle

r Akkumulator

e Zelle

r Generator

r Transformator

r Signalgenerator

s Netzgerät

s elektrische Versorgungsnetz

e galvanische Zelle

s galvanische Element

e galvanische Kette

e Primärbatterie

e Sekudärbatterie

e Elektrode

r Elektrolyt

e Elektrolyse

e Anode

e Kathode

e Lösung

e Aufladung

e Entladung

e Uberladung

e Hilfsenergiequelle

r Bestandteil

e Verbrauchelektronik

brauchen

speisen

liefern

verändern

gehören

darstellen

verwenden

bezeichnen

erzeugen

verbinden

trocken

zeitlich

periodisch

verschieden

55

KRAFTWERKE

Kraftwerke dienen zur Transformation verschiedener Formen der natürlichen Energie in Strom.

Kraftwerke sind Energieproduzenten für das Vertriebsnetz. Die elektrische Energie ist für die

menschliche Tätigkeit die beste und allseitige Form der Energie. Sie ist der Hauptenergieeingang

für Haushalte und Industrie. Wirtschaftlich ist es günstig, Kraftwerke mit hoher Leistung in

geeigneten Standorten zu bauen und den Strom zu den Verbrauchern zu schicken. Der

Energieverbrauch während des Tages schwankt, nachts ist er geringer als tagsüber.

Kraftwerke teilt man in:

Wärmekraftwerk - Wärme produziert den Dampf für die

Dampfturbine, sie treibt den Generator an

Atomkraftwerk - Wärme gewinnt man durch Kernspaltung

Alternative Kraftwerke erwerben die elektrische Energie aus erneubaren natürlichen Quellen:

Wasserkraftwerk - Wasser wirft die den Generator treibende

Wasserturbine an

Windkraftwerk - den Generator treibt eine Schraube an, die

Schraube dreht sich mithilfe des Luftstroms

Solarkraftwerk – nutzt die Solarenergie

56

geothermisches Kraftwerk - Wärme kommt aus dem Erdinneren

Wärmekraftwerke

Bei der Stromerzeugung im Wärmekraftwerk ist Verbrennung von Kohle, Gas oder Heizöl die

Hauptquelle.

Kohle transportiert man in den Kohlespeicher (1), hier trocknet, zerpulvert man sie. Der Pulver

verbrennt im Kessel (2). Beim Verbrennen wandelt sich das Wasser in Dampf um. Der Dampf treibt

die Turbine an. Sie ist mit dem Generator (4) verbunden. Der zum Antrieb benutzte Dampf

verflüssigt und das Wasser folgt in den Kühlturm (5). Nach dem Erkühlen benutzt man es wieder.

Beim Verbrennen von Kohle entströmen in die Luft Schadstoffe, vor allem CO2 (3). Im Generator

erfolgt die Umwandlung der Wärmeenergie in die Elektroenergie. Die entstandene Elektroenergie

führt man durch das Trafosystem (6) über das Verteilungsnetz bis zu den Endverbrauchern.

Aufgabe 1:

Ergänzen Sie die passenden Ausdrücke im Kreuzworträtsel

1 2

3 4

5 6

7 8

9

1. man erzeugt sie durch die Umwandlung der Wärmeenergie

2. die Dampfturbine treibt ihn an

3. er bekommt die Elektroenergie über das Verteilungsnetz

4. dank ihm dreht sich die Schraube im Windkraftwerk

5. hier erkühlt das Wasser im Wärmekraftwerk

6. sie treibt den Generator im Wasserkraftwerk an

7. hier verbrennt die zerpulverte Kohle

8. sie benutzt man im Atomkraftwerk

9. man benutzt sie oft im Wärmekraftwerk

Aufgabe 2:

Erklären Sie Ihrem Freund aus Deutschland, wie das Wärmekraftwerk funktioniert

Benutzen Sie bei Ihrer Erklärung diese Wörter:

der Kohlespeicher, der Dampf, erkühlen, das Trafosystem, entströmen, verflüssigen,

verbrennen, der Generator

Aufgabe 3:

Beantworten Sie die Fragen

a) Wie teilt man Kraftwerke?

b) Wozu dienen Kraftwerke?

c) Wie ist der Verbrauch der Elektroenergie während des Tages?

57

Aufgabe 1:

Ergänzen Sie die passenden Ausdrücke im Kreuzworträtsel

1 2

3 4

5 6

7 8

9

1. man erzeugt sie durch die Umwandlung der Wärmeenergie

2. die Dampfturbine treibt ihn an

3. er bekommt die Elektroenergie über das Verteilungsnetz

4. dank ihm dreht sich die Schraube im Windkraftwerk

5. hier erkühlt das Wasser im Wärmekraftwerk

6. sie treibt den Generator im Wasserkraftwerk an

7. hier verbrennt die zerpulverte Kohle

8. sie benutzt man im Atomkraftwerk

9. man benutzt sie oft im Wärmekraftwerk

Aufgabe 2:

Erklären Sie Ihrem Freund aus Deutschland, wie das Wärmekraftwerk funktioniert

Benutzen Sie bei Ihrer Erklärung diese Wörter:

der Kohlespeicher, der Dampf, erkühlen, das Trafosystem, entströmen, verflüssigen,

verbrennen, der Generator

Aufgabe 3:

Beantworten Sie die Fragen

a) Wie teilt man Kraftwerke?

b) Wozu dienen Kraftwerke?

c) Wie ist der Verbrauch der Elektroenergie während des Tages?

d) Wo verbraucht man den Strom am meisten?

e) Welche natürlichen Quellen benutzt man bei der Produktion der elektrischen Energie?

f) Welche Kraftwerke kennen Sie?

g) Wie ist der Einfluss der Kraftwerke auf die Umwelt?

58

ÜBERTRAGUNG UND VERTEILUNG DER ELEKTRISCHEN

ENERGIE

In Kraftwerken erzeugt man elektrische Energie, die kommt zu den Verbrauchern durch

Stromleitungen und Elektroanlagen. Kraftwerke, Leitungen, Elektroanlagen und Verbraucher

bilden das Elektrisierungssystem.

Verteilung der elektrischen Energie sichert die Übertragung, Distribution, Speisung und

Elektroinstallation der Elektroenergie. Diese Aufgaben sichert man durch:

Auβenleitung

Kabelleitung

Innenleitung

Fernmeldeleitung – Fernübertragung sichert Leitungsübertragungsnetz mit groβer

Hochspannung. Leitungen verbinden einzelne Quellen und Trafostationen.

Atomkraftwerk Elektroleitung

Trafostation Hausenergieverbraucher

59

Distributionssystem

In der Trafostation transformiert sich die Hochspannung zu der Spannung von 110 kV.

Einen Teil der Elektroenergie leitet man in groβe Betriebe der Schwerindustrie. Der Rest geht

in die Städte, Gemeinde und Leichtindustrie, hier transformiert man sie zur Spannung von 22

kV. Die letzte Transformation in Niederspannung von 230 V und 400 V erfolgt in einzelnen

Betrieben, Gemeinden und Stadtvierteln. In die Haushalte kommt der Niederspannungsstrom,

er zündet z.B. die Glühbirne oder treibt den Elektromotor des Staubsaugers an.

Zur Übertragung und Verteilung der Elektroenergie dienen normierte

Dreiphasenspannungssysteme mit einer Frequenz von 50 Hz und der Bauspannung:

Niederspannung ist der Spannungbereich von 50 V bis 1000 V. Ab 1000 V spricht man von

Hochspannung und unter 50 V von Kleinspannung.

Aufgabe 1:

Ergänzen Sie die Verben

Elektrische Industrie ______________ man in Kraftwerken.

Durch Stromleitungen _____________ sie zu den Verbrauchern.

Kraftwerke ____________ mit Leitungen, Elektroanlagen und

Verbrauchern das Elektrisierungssystem.

Die Hochspannung _______________ sich in der Trafostation.

Einen Teil ______________ man in die Betriebe der Schwerindustrie.

Der Rest ____________ in die Städte und Gemeinde .

Nach der Transformation _____________ hier Spannung von 22kV.

In den Städten ______________ dann die letzte Transformation in Niederspannung.

Die ______________ man in Haushalten.

Der Niederspannungsstrom _____________ z.B. den Elektromotor des Staubsaugers ___.

60

Aufgabe 2:

Beschreiben Sie einzelne Spannungsbereiche

a) Aufteilung

b) Verwendung

Aufgabe 3:

Machen Sie das entsprechende Substantiv

telefonieren das Telefon

spannen

transformieren

erzeugen

leiten

übertragen

verbrauchen

verteilen

verbinden

quellen

distribuieren

61

ELEKTROINSTALLATION

Zum Hausanschluss gehören die Abzweigung am Versorgungsnetz außerhalb des Gebäudes, die Mauerdurchführung am Gebäude, sowie die Leitungen innerhalb des Gebäudes.

Während der Elektroinstallation Nach der Elektoinstallation

Haupthausleitung fängt im Verteilerkasten an und endet bei der Zweigleitung zu dem letzten

Stromzähler auf dem höchsten Stock. Der

Verteilerkasten sichert sich mit den

Sicherungen.im Verteilerkasten. Senkrechter Teil

geht durch die einzelnen Stockwerke und heißt die

steigende Hauptleitung. Haupthausleitung hat

gewöhnlich die gleiche Leiteranzahl wie der

Hausanschluss. Die Leiter müßen die gleiche

Querschnittfläche der ganzen Länge entlang haben.

Die Leitung kann durch den Aufzugsschacht leiten.

Verteilerkasten.

62

Installation der Leiter in den Wohnungen

Man installiert die versteckten Leitungen unter dem Verputz, Steckdosen, Schalter und

Anzapfungen, die in den Wohnräumen sind. Installation leisten wir nach den Regeln . Die

Regeln bestimmen die Installationszzonen. In die Zonen kann man die Elektroleitungen

legen. Bei der Montage

oder den Reparaturen

kann man ebenso den

Leitungsbeschädigungen

vorbeugen. Die Regeln

gelten nicht für die

Oberflächenleitungen.

Für Boden und Decken

bestimmt man nicht die

Installationszzonen . Installationszzonen

Elektroinstallation im Badezimmer

Anschluss der elektrischen Geräte, Beleuchtung und Elektroinstallation müssen sich nach den

Installationszonnen leisten.

Steckdosen und Schalter sind außer

dem Waschenraum zuläßig. Bis zu

einer Höhe von 1,2 m über dem

Fußboden kann man sie an den

Kanten des Raumes verlegen. Wenn

sie niedriger sind, soll die Weite

mindestens 0,2 m betragen.

Bis zu einer Höhe von 1,8 m über

dem Fußboden kann man eine

Beleuchtung installieren.

Beleuchtungen ohne eine Schutzhaube

sind nicht zuläßig.

63

Aufgabe 1: Ordnen Sie die Uberschrifte zu den Texten zu!

A/ Einrichtung des Badezimmers nicht zur Hygiene sondern auch zur Erholung

B/ Gefahr im Badezimmer wegen der Feuchtigkeit

C/ Geräte darf man nicht mit Feuchtigkeit in Berührung bringen

1. In Räumen mit Badewanne und Dusche besteht für Menschen auf Grund der zumindest vorübergehend feuchten Umgebungsbedingungen ein höheres Risiko als in der sonst üblichen trockenen Umgebung, durch elektrische Anlagen und Einrichtungen gefährdet zu werden. Deswegen gelten besondere Anforderungen für die elektrischen Anlagen in diesen Räumen.

2. Ein Badezimmer, umgangssprachlich kurz als Bad bezeichnet, ist das Zimmer einer Wohnung oder eines Wohnhauses, in dem sich Personen baden oder duschen können. Dies kann sowohl aus hygienischen Gründen als auch zur Erholung geschehen. Normales Inventar in einem Badezimmer sind eine Badewanne oder eine Dusche und ein Waschbecken sowie Seifen, Bürsten, Handtücher und Armaturen. Heutzutage ist meistens auch eine Toilette Bestandteil des Badezimmers, in vielen Ländern ebenfalls ein Bidet.

3. Sie sind in Deutschland Gegenstand der Norm Sicherheitsbestimmung DIN VDE 0100-701 (VDE 0100-701) .Nach dieser wird das Bad in Schutzbereiche unterteilt. Geräte für Netzanschluss darf man nicht mit Wasser in Berührung bringen und nicht in der Nähe von Wasser benutzen, das in Badewanne, Waschbecken oder anderen Gefäßen enthalten ist.

1 2 3

64

STROMUNFALL

Als Stromunfall, Elektrounfall oder auch elektrischer Schlag bezeichnet man eine Verletzung durch Einwirkung des elektrischen Stromes auf den Menschen . Die Beschädigung kann verschiedene Formen haben :

Offensichtliche Formen : klaffende Wunden, Verbrennungen,

Muskelnkrämpfe, Herzanhalten

Verheimlichte Formen : Herzschlagunregelmäßigkeiten,

Elektrolyse des Blutes, Beschädigung des Nervensystems und des

Gehirns

Gefahr des Stromunfalls

Einflussfaktoren des elektrischen Stromes auf den Menschenkörper sind

abhängig von :

1. der Größe des Stromes:

Mit der steigenden Spannung sinkt der Widerstand des Körpers und der Strom steigt.

2. der Richtung des Stromes:

Der schlimmste Weg des Stromes ist durch das Gehirn und das Herz. Am wenigsten ist der

Kreis „Bein-Bein schädlich.

3. der Zeit der Stromwirkung:

Mit der steigenden Zeit sinkt der Widerstand des Menschenkörpers und der Strom steigt.

4. der Frequenz des Wechselstromes:

Der Strom mit der Frequenz 50 Hz ist am gefährlichsten. Das Herz arbeitet mit der Frequenz

1 Hz. Das Herz ist nicht fähig die Frequenz 50 Hz zu akzeptieren. Es entsteht Fibrillation.

65

Erste Hilfe

Generell ist das Schema der Rettungskette der Ersten Hilfe .

Hierbei ist unter anderem wichtig:

Spannungsfreiheit :

den Leiter durchhauen den Verletzten wegziehen stromführende Kabel wegziehen

Mundhöhlekontrolle :

Beseitigung der Unreinlichkeiten Kontrolle der Zunge

Atmenkontrollle:

mit Anblick an die Brust mit dem Gehör

Stabilisierte Lage :

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Künstliche Beatmung – Atemspende :

• Die einfachste Form der Beatmung ist

die Atemspende

• die Mund-zu-Mund-Beatmung

• die Mund-zu-Nase-Beatmung

Ein Schlag ins Gebiet des Herzen

Pulstastung:

Halsschlagaderpuls

Undirekte Herzdruckmasagge:

Schock

Der Schock bezeichnet ein lebensbedrohliches Zustand.Der Patient hat :

• blaue Lippen • einen abwesenden Blick • überspannte Reaktionen • Angstschweiß • Fieber • Schüttelfrost

Erste Hilfe beim Schock:

die Gegenschocklage - der Patient liegt auf dem Rücken, die Beine sind höher

5 Regeln : Ruhe, Wärme, Wasser, Transport und den Schmerz lindern

67

Erste Hilfe bei Verbrennungen:

• mit einer sterilen Wundauflage abgedeckt • Mineralwasser anbieten

Die Notrufnummer in ganz Europa :

112

Aufgabe 1:

Lückentext : Was passt?

Wie kann man bei einem Stromunfall erste Hilfe leisten?

• Bei Hochspannungsunfällen müssen Sie an Ihre eigene Sicherheit denken! Es besteht die _________, dass der _______über einen so genannten Lichtbogen zu Ihnen überspringt! Halten Sie einen ausreichenden Sicherheitsabstand von mindestens fünf_______!

• Rufen Sie sofort den____________! Wählen Sie die __________112! • Die Erste _______leistet man bei Hochspannungsunfällen erst nach Unterbrechung

des ___________durch Fachpersonal !

(Notrufnummer, Strom, Gefahr, Stromkreises, Metern, Rettungsdienst , Hilfe)

Aufgabe 2 :

Ordnen Sie dem Muster nach : A + 5

• A :Spannungsfreiheit

• B :Mundhöhlekontrolle

• C :Atmenkontrollle

• D :Atemspende

• E :Erste Hilfe beim Schock

1. 5 Regeln : Ruhe, Wärme, Wasser, Transport und den Schmerz lindern

2. die Mund-zu-Mund-Beatmung

3. Kontrolle der Zunge

68

4. mit dem Gehör

5. den Leiter durchhauen

A 5 B C D E

Aufgabe 3:

Welche Formen der Beschädigung gehören zu den offensichtlichen Formen(O) und welche zu den verheimlichten Formen(V)?

• Herzschlagunregelmäßigkeiten

• Beschädigung des Nervensystems und des Gehirns

• Muskelnkrämpfe

• klaffende Wunden

• Elektrolyse des Blutes

• Verbrennungen

69

DIODE

Diode ist ein elektrisches Halbleiterbauelement. Strom führt sie nur in einer Richtung. Sie leitet den Strom an. Das Schaltzeichen hat Form eines Pfeils, er zeigt die Stromrichtung. Die Diode hat einen Übergang PN mit zwei Anschlüssen und einem Gehäuse.

Den Anschluss des p-Leitungsbereiches nennt man Anode und bezeichnet mit dem Buchstaben A. Den Anschluss des n-Leitungsbereiches nennt man Katode und bezeichnet mit dem Buchstaben K.

Schlieβen wir an die Diode Gleichstromquelle so an, dass + auf A und – auf K ist, flieβt Strom durch die Diode, die Diode ist stromleitend.

Beim verkehrten Anschlieβen der Quelle flieβt durch die Diode kein oder sehr kleiner Strom, die Diode ist stromsperrend.

Diodentypen

Gleichrichterdiode Schottkydiode Detektordiode Leuchtdiode (LED) Kapazitätsdiode (Varicap) Zenerdiode Tunneldiode

70

Kennzeichnung der Dioden

GA 201 KA 206 KAY 11

KB 105 A KY 701 KY 130/80

KYZ 30 KYX 20 KZ 140

ZZ 45 KZY 03 LQ 100.....

Der erste Buchstabe bestimmt das Ausgangsmaterial:

G – Germanium (Kennbuchstabe in Westeuropa A) K – Silizium (Kennbuchstabe in Westeuropa B) L – Gallium-Arsenid, ... (Kennbuchstabe in Westeuropa C)

Der zweite Buchstabe bestimmt Eigenschaften, Benutzung des Bauelementes:

A - Detektordiode (kleine Spannung, Strom, höhere Frequenzen) B - Kapazitätsdiode (durch Änderung der Spannung ändert sich die Kapazität) P - Fotodiode Y - Gleichrichterdiode (groβe Spannung, Strom ) Z - Zenerdiode (stabilisiert die Spannung) Q - Leuchtdiode (LED)

Der dritte Buchstabe bestimmt die Typenbezeichnung

Weitere Eigenschaften der Dioden findet man im Katalog der Halbleiterbauelemente. Hersteller auβerhalb Europas haben andere Kennzeichnungen.

Schaltzeichen

Aufgabe 1:

Beschreiben Sie die einzelnen Diodentypen nach den Schaltzeichen

Aufgabe 2:

Beantworten Sie die Fragen

71

a) Welche Funktion haben die Dioden? b) Was bedeuten die Buchstaben in der Kennzeichnung der Dioden? c) Wann flieβt durch die Diode Strom? d) Was bezeichnet man mit den Buchstaben A und K? e) Sind in der ganzen Welt gleiche Kennzeichnungen der Dioden? f) Wann ist die Diode stromsperrend? g) Was zeigt der Pfeil im Schaltzeichen einer Diode?

Gleichrichter

Gleichrichter benutzt man zur Umwandlung von Wechselspannung (Strom) in Gleichspannung (Strom). Elektronische Einrichtungen brauchen für ihren Gang auch Gleichspannung. Für die Distribution der elektrischen Energie ist aber Wechselstrom günstiger.

Einweggleichrichter

Der Einweggleichrichter ist am billigsten und einfach. Man verwendet ihn bei nicht so hohen Anforderungen. Den Einweggleichrichter bildet eine Gleichrichterdiode. Sie schaltet man in den Weg des wechselnden Eingangssignals ein.

Mittelpunktgleichrichter

Der Mittelpunktgleichrichter ist vollkommener aber auch komplizierter als der Einweggleichrichter. Er benötigt zwei Gleichrichterdioden und einen Transformator mit doppelter Sekundärwicklung.

72

Brückengleichrichter, oder auch Graetzschaltung genannt

Er braucht keinen speziellen Transformator mit Sekundärwicklung, das ist sein Vorteil. Ein Nachteil sind aber vier Gleichrichterdioden.

1. Nennen Sie die Vor- und Nachteile einzelner Gleichrichter

2. Ergänzen Sie den Text sinngemäβ

Die elektronischen Einrichtungen brauchen für ihren Gang auch Gleichspannung. Zur ........................ der Wechselspannung in Gleichspannung dienen ........................... . Man unterscheidet den .........................., den ........................ und den ............................. . Ein Mittelpunktgleichrichter braucht eine ........................, er ist viel ....................... als der Mittelpunktgleichrichter und der ............................. . Ein ........................... benötigt nicht nur zwei Dioden, sondern auch einen ............................. . Der muss speziell sein, er muss eine doppelte .......................... haben. Noch komplizierter ist der ........................... . Er braucht zwar keinen speziellen .........................., sondern .................... .......................... .

3. Bilden Sie Fragen

Wenn wir die Diode mit + auf K und – auf A schlieβen. Wann ist die Diode stromsperrend?

Den Einweggleichrichter benutzt man bei nicht so hohen Anforderungen.

Sein Nachteil sind vier Dioden.

Mit dem Buchstaben K bezeichnet man die Katode.

Der erste Buchstabe bestimmt das Ausgangsmaterial.

Der Transformator des Mittelpunktgleichrichters muss eine doppelte Sekundärwicklung haben.

Ich kenne z.B. Gleichrichterdiode, Tunneldiode, Schottkydiode, Leuchtdiode.

Gleichrichterdiode schaltet man in den Weg des wechselnden Eingangssignals ein.

73

TRANSISTOR

Ein Transistor ist ein Halbleiterbestandteil als Verstärker, Schalter, Stabilisator und

Modulator der elektrischen Spannung und des elektrischen Stroms geeignet.

Transistoren sind Grundbestandteile in der Computer- und Autoindustrie, in den

Telekommunikationen ,im Gesundheitswesen und Flugwesen.

a) erster Transistor b) gegenwärtiger Transistor

Transistortypen

dem Material nach: Kiesel-Transistor Galliumarsenid-Transistor Germanium-Transistor

der Innenstruktur nach : Bipolartransistor Sperrsch