Elektronik

Der Brückengleichrichter

Prinzip Nachdem die Schüler die Gleichrichterwirkung einer Diode kennen gelernt haben, soll ihnen durch diesen Versuch die Arbeitsweise der in der Praxis vorrangig verwendeten Brückenschaltung verständlich gemacht werden. Sie sollen die Erkenntnis gewinnen, dass durch die Verwendung von 4 Dioden in einer Brückenschaltung erreicht werden kann, dass der Strom während jeder Halbperiode des Wechselstromes in der gleichen Richtung durch den Arbeitswiderstand fließt. Da für Schülerexperimente i.Allg. kein Oszilloskop und kein Wechselspannungsgenerator mit extrem kleiner Frequenz zur Verfügung stehen, um die Stromrichtung deutlich zu machen, wird das Verhalten der Brückenschaltung im Wechselstromkreis durch Umpolung einer Gleichstromquelle simuliert. Es wird empfohlen, die Schüler zu einer Voraussage über das Verhalten der Schaltung nach der Umpolung der Stromquelle anzuregen. Neben der richtigen Antwort sind folgende Aussagen denkbar: • Nach der Umpolung der Spannung fließt kein Strom, weil die Dioden den Strom nur in einer Richtung hindurchlassen. • Nach der Umpolung der Spannung fließt auch der Strom in entgegengesetzter Richtung. Vorteile • Keine zusätzlichen Kabelverbindungen zwischen den Bausteinen nötig - übersichtlicherer und schnellerer Aufbau • Kontaktsicherheit durch puzzelartig verzahnbare Bausteine • Hartvergoldete, korrosionsbeständige Kontakte • Doppelter Lernerfolg: Elektrischer Schaltplan auf der Ober- und reele Bauteile auf der Unterseite sichtbar

Der Brückengleichrichter

Der npn- und der pnp-Transistor

Der npn-Transistor

Prinzip Dieser Versuch soll zu der Erkenntnis führen, dass durch einen Transistor nur dann ein Kollektorstrom fließt, wenn die richtige Polung der Kollektorspannung gewählt wird und auch eine Basisspannung mit richtiger Polung anliegt. Bei einem npn-Transistor müssen Kollektor und Basis mit dem Pluspol verbunden werden. Hierbei ist der Emitter in beiden Fällen die Bezugselektrode.  Den Schülern muss vor der Durchführung des Versuches die Bezeichnung der Transistorelektroden sowie die Bedeutung des Begriffs npn-Transistor bekannt sein. Der Vergleich der Basisstromstärke, die sich aus der Größe des Basiswiderstandes und der angelegten Spannung abschätzen lässt, mit der Kollektorstromstärke, die die Glühlampe zum Leuchten bringt, erlaubt außerdem die Schlussfolgerung, dass ein geringer Basisstrom genügt, um den Transistor leitend zu machen. Vorteile • Keine zusätzlichen Kabelverbindungen zwischen den Bausteinen nötig - übersichtlicherer und schnellerer Aufbau • Kontaktsicherheit durch puzzelartig verzahnbare Bausteine • Hartvergoldete, korrosionsbeständige Kontakte • Doppelter Lernerfolg: Elektrischer Schaltplan auf der Ober- und reele Bauteile auf der Unterseite sichtbar

Der Transistor als Gleichstromverstärker

Prinzip Bei einem Transistor bewirkt eine kleine Änderung des Basistromes eine große Kollektorstromänderung. In diesem Versuch wird die Abhängigkeit zwischen Kollektor- und Basisstrom untersucht und die Steuerkennlinie grafisch dargestellt. Aus dem Anstieg der Steuerkennlinie lässt sich der Stromverstärkungsfaktor des Transistors bestimmen. Vorteile • Keine zusätzlichen Kabelverbindungen zwischen den Bausteinen nötig - übersichtlicherer und schnellerer Aufbau • Kontaktsicherheit durch puzzelartig verzahnbare Bausteine • Hartvergoldete, korrosionsbeständige Kontakte • Doppelter Lernerfolg: Elektrischer Schaltplan auf der Ober- und reele Bauteile auf der Unterseite sichtbar

Der Transistor als Schalter

Der Transistor als Schalter

Prinzip Die Entwicklung der Computertechnik und die zunehmende Digitalisierung bei der Übertragung und Verarbeitung von Informationen sind verbunden mit einer Steigerung des Einsatzes von Transistoren in Schaltfunktionen. Dieser Versuch soll den Schülern das Grundprinzip der Arbeitsweise eines Transistors als elektronischer Schalter verdeutlichen. Es wird empfohlen, die Unterschiede zwischen mechanischen und elektronischen Schaltern sowie die Vorteile des elektronischen Schalters herauszuarbeiten. Dazu gehören die geringe erforderliche Steuerleistung, das Fehlen von Kontakten, die einem Verschleiß unterliegen, sehr kurze Schaltzeiten im Bereich von Nanosekunden sowie geringe Abmessungen und damit Einbeziehungsmöglichkeiten in integrierte elektronische Schaltkreise. Vorteile • Keine zusätzlichen Kabelverbindungen zwischen den Bausteinen nötig - übersichtlicherer und schnellerer Aufbau • Kontaktsicherheit durch puzzelartig verzahnbare Bausteine • Hartvergoldete, korrosionsbeständige Kontakte • Doppelter Lernerfolg: Elektrischer Schaltplan auf der Ober- und reele Bauteile auf der Unterseite sichtbar

Der Transistor als Spannungsverstärker

Der Transistor als Spannungsverstärker

Prinzip Bei diesem Versuch lernen die Schüler die Anwendung des Transistors zur Wechselspannungsverstärkung kennen. Das von dem Transfomator des Netzgeräts erzeugte magnetische Streufeld induziert in einer Spule eine geringe Wechselspannung. Ihr direkter Nachweis mit einem Kopfhörer ist wegen der geringen Höhe der Wechselspannung nicht überzeugend. Um die erforderliche Spannungsverstärkung zu erreichen, wird diese Wechselspannung der durch einen Spannungsteiler erzeugten Basisvorspannung überlagert und steuert den Kollektorstrom periodisch um den durch die Vorspannung eingestellten mittleren Wert. Die Schwankungen des Kollektorstromes erzeugen im Kopfhörer Spannungsschwankungen, die als Brummton wahrgenommen werden. Durch diesen Versuch werden die Schüler außerdem an das gegenwärtig häufig diskutierte Problem des Elektrosmogs herangeführt. Es wird nachgewiesen, dass elektrische Geräte in ihrer Umgebung magnetische Felder erzeugen, wenn sie in Betrieb gesetzt werden. Vorteile • Keine zusätzlichen Kabelverbindungen zwischen den Bausteinen nötig - übersichtlicherer und schnellerer Aufbau • Kontaktsicherheit durch puzzelartig verzahnbare Bausteine • Hartvergoldete, korrosionsbeständige Kontakte • Doppelter Lernerfolg: Elektrischer Schaltplan auf der Ober- und reele Bauteile auf der Unterseite sichtbar

Der Transistor-Zeitschalter

Prinzip Verzögerungsschaltungen finden gegenwärtig einen breiten Anwendungsbereich für die Einschaltverzögerung in Alarmanlagen. Ihr Grundprinzip beruht auf dem den Schülern bekannten Zeitverhalten der Lade- und Entladevorgänge von Kondensatoren. Die ansteigende oder abfallende Kondensatorspannung steuert den Transistor in den leitenden oder gesperrten Schaltzustand, sobald die Basis-Emitter-Spannung den erforderlichen Schwellenwert erreicht bzw. unterschritten hat. Vorteile • Keine zusätzlichen Kabelverbindungen zwischen den Bausteinen nötig - übersichtlicherer und schnellerer Aufbau • Kontaktsicherheit durch puzzelartig verzahnbare Bausteine • Hartvergoldete, korrosionsbeständige Kontakte • Doppelter Lernerfolg: Elektrischer Schaltplan auf der Ober- und reele Bauteile auf der Unterseite sichtbar

Der Transistor-Zeitschalter

Die Arbeitspunktstabilisierung