Das Neue Werkbuch Elektronik - Leseprobe

29.09.201114:13 UhrSeite 1ELEKTRONIKRüdiger KleinDas neueWerkbuchElektronikElektronik Schritt für Schritt – von den Grundlagenbis zum Expertenwissen.Aus dem Inhalt: Grundgesetze der ElektrotechnikSie interessieren sich für die Geheimnisse der Elektronik?Sie haben technisches Verständnis und möchten tiefer in dieMaterie einsteigen? Sie möchten professionelles Wissenerwerben, sei es für den beruflichen Einsatz oder für privateZwecke? Der Gleichstromkreis Der Wechselstromkreis Grundlagen der Messtechnik Grundlagen der HalbleitertechnikWenn Sie eine oder mehrere dieser Fragen mit „ja“ beantwortenkönnen, ist dieses Werkbuch genau richtig für Sie. Hier bleibenkeine Fragen offen: In 17 aufeinander aufbauenden Kapitelnwerden Sie systematisch und umfassend an die technischenZusammenhänge herangeführt. Das Lernspektrum reicht von denphysikalischen Grundlagen der Elektrizität bis zu anspruchsvollenPraxisanwendungen in Elektronik und Digitaltechnik. AusführlicheErläuterungen sowie Schemadarstellungen von Schaltplänenmachen es Ihnen leicht, den Inhalt nachzuvollziehen und umzusetzen. Standardschaltungen mitHalbleiterdioden undBipolar-Transistoren Operationsverstärker Sende- und Empfangstechnik Digitaltechnik Grundlagen der Mikrocomputertechnik Elektroakustische Wandler Grundlagen der RegeltechnikDamit ist das Buch ein idealer Begleiter für Studium, Ausbildung undBeruf, aber auch für das persönliche Bastelhobby. Die Lerninhaltehaben sich in langjähriger Praxis bestens bewährt: Sie sind bewusstleicht verständlich gehalten. Die Erläuterungen sind praxisorientiertund fast immer von anschaulichen Versuchen begleitet. Darstellungen mathematischer Zusammenhänge erfolgen nur miteinfachen Formeln; auf die Berechnung mit komplexen Größenwird verzichtet.Damit Sie Ihren Erfolg überprüfen können, schließt sich an jedesKapitel eine Reihe von Übungsaufgaben an. So erarbeiten Siesich zielsicher einen Wissensschatz, der Sie Schritt für Schrittzum Experten macht.FRANZISFRANZISFRANZISISBN 978-3-645-65094-6ISBN 978-3-645-65094-6Euro 29,95 [D]Besuchen Sie uns im Internet www.franzis.deDas neue Werkbuch Elektronik65094-6 U1 U4KleinELEKTRONIKRüdiger KleinKOMPLETT NEU!Das Standardwerk der Elektronikauf über 780 SeitenDas neueWerkbuchElektronikDas komplette Know-how der Elektronik aktuell erklärtMit über 1.350 Stichworten, über500 Abbildungen & 200 Tabellen

65094-6 Titelei29.09.201114:13 UhrSeite 1Rüdiger KleinDas neue Werkbuch Elektronik

65094-6 Titelei29.09.201114:13 UhrSeite 3FRANZISELEKTRONIKRüdiger KleinDas neueWerkbuchElektronikDas komplette Know-how der Elektronik aktuell erklärt

65094-6 Titelei29.09.201114:13 UhrSeite 4Bibliografische Information der Deutschen BibliothekDie Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie;detaillierte Daten sind im Internet über http://dnb.ddb.de abrufbar.Alle in diesem Buch vorgestellten Schaltungen und Programme wurden mit der größtmöglichen Sorgfalt entwickelt, geprüft undgetestet. Trotzdem können Fehler im Buch und in der Software nicht vollständig ausgeschlossen werden. Verlag und Autor haften inFällen des Vorsatzes oder der groben Fahrlässigkeit nach den gesetzlichen Bestimmungen. Im Übrigen haften Verlag und Autor nurnach dem Produkthaftungsgesetz wegen der Verletzung des Lebens, des Körpers oder der Gesundheit oder wegen der schuldhaftenVerletzung wesentlicher Vertragspflichten. Der Schadensersatzanspruch für die Verletzung wesentlicher Vertragspflichten ist auf denvertragstypischen, vorhersehbaren Schaden begrenzt, soweit nicht ein Fall der zwingenden Haftung nach dem Produkthaftungsgesetz gegeben ist. Für die Mitteilung etwaiger Fehler sind Verlag und Autor jederzeit dankbar. Internetadressen oder Versionsnummern stellen den bei Redaktionsschluss verfügbaren Informationsstand dar. Verlag und Autor übernehmen keinerlei Verantwortungoder Haftung für Veränderungen, die sich aus nicht von ihnen zu vertretenden Umständen ergeben. Evtl. beigefügte oder zumDownload angebotene Dateien und Informationen dienen ausschließlich der nicht gewerblichen Nutzung. Eine gewerbliche Nutzung ist nur mit Zustimmung des Lizenzinhabers möglich. 2011 Franzis Verlag GmbH, 85540 Haar bei München, www.franzis.deAlle Rechte vorbehalten, auch die der fotomechanischen Wiedergabe und der Speicherung in elektronischen Medien. Das Erstellenund Verbreiten von Kopien auf Papier, auf Datenträgern oder im Internet, insbesondere als PDF, ist nur mit ausdrücklicher Genehmigungdes Verlags gestattet und wird widrigenfalls strafrechtlich verfolgt.Die meisten Produktbezeichnungen von Hard- und Software sowie Firmennamen und Firmenlogos, die in diesem Werk genanntwerden, sind in der Regel gleichzeitig auch eingetragene Warenzeichen und sollten als solche betrachtet werden. Der Verlag folgt beiden Produktbezeichnungen im Wesentlichen den Schreibweisen der Hersteller.Satz: DTP-Satz A. Kugge, Münchenart & design: www.ideehoch2.deDruck: Bercker, 47623 KevelaerPrinted in GermanyISBN 978-3-645-65094-6

5Inhaltsverzeichnis1Elektrotechnik Grundlagen. 151.1Grundbegriffe in der Elektrotechnik .15Woher kommt der Name Elektrizität? .151.1.1Positiv und negativ .151.1.21.1.3Atome, Moleküle, Elektronen, Ionen .15Aggregatzustände .161.1.4Beispiele des Atomaufbaus .161.1.51.1.6Leiter, Nichtleiter (Isolator) und Halbleiter .16Erscheinungsformen der Elektrizität .171.2Elektroskop .171.2.11.2.2Das elektrische Pendel .18Spannungsquellen .191.2.3Die elektrischen Wirkungen .221.31.3.1Wärmewirkung .22Chemische Wirkung des elektrischen Stromes.221.3.2Magnetische Wirkung des elektrischen Stromes.231.3.31.3.4Wirkungen des elektrischen Stromes auf den menschlichenKörper .24Aufgabenkatalog .261.41.4.1Ungebundene Aufgaben .26Multiple-Choice-Aufgaben .261.4.22Elektrotechnik Grundgesetze . 292.1Der elektrische Strom .29Stromdichte .302.1.1Die elektrische Spannung.302.22.3Der elektrische Widerstand.312.3.1Leiterwiderstand .32Der Temperaturkoeffizient .322.3.22.4Das ohmsche Gesetz .342.5Arbeit und Leistung in der Mechanik.36Die Arbeit W .362.5.12.5.2Die Leistung P .362.6Arbeit und Leistung in der Elektrotechnik .37Der Wirkungsgrad.402.72.8Aufgabenkatalog .402.8.1Ungebundene Aufgaben .40Multiple-Choice-Aufgaben .412.8.23Der Gleichstromkreis . 513.1Reihenschaltung ohmscher Widerstände.513.1.1Allgemeines .51Reihenschaltung von 3 ohmschen Widerständen .513.1.23.1.3Reihenschaltung eines Innen- und Außenwiderstandes.53

haltung ohmscher Widerstände.54Der ohmsche Spannungsteiler.56Der unbelastete Spannungsteiler .57Der belastete Spannungsteiler .57Anpassung – Belastungsfälle bei Spannungserzeugern.58Leerlauf .59Kurzschluss.59Leistungsanpassung .59Spannungs- und Stromanpassung.59Das elektrische Feld .61Der Kondensator.61Laden und Entladen des Kondensators – Die Zeitkonstante .69Laden und Entladen des Kondensators über einen ohmschenWiderstand.70Reihen- und Parallelschaltung von Kondensatoren .77Reihenschaltung zweier Kondensatoren .77Parallelschaltung von Kondensatoren.79Der Magnetismus .80Erscheinungen des magnetischen Feldes .80Dauermagnet (Permanentmagnet) .83Der magnetische Kreis.83Bauformen der Spule.89Magnetische Kraftwirkung – Magnetische Induktion.96Selbstinduktionskoeffizient – Induktivität .101Die Spule im Gleichstromkreis.102Aufgabenkatalog .107Ungebundene Aufgaben .107Multiple-Choice-Aufgaben .108Der Wechselstromkreis . 1214.1Allgemeines .121Wichtige Basisgrößen der Wechselstromtechnik .1234.1.14.2Der kapazitive Blindwiderstand .1304.3Die kapazitive Blindleistung .135Der verlustbehaftete Kondensator .1374.44.4.1Reihenschaltung von Kapazität C und Widerstand R .1374.4.2Parallelschaltung von Kapazität C und Widerstand R .140Der induktive Blindwiderstand .1444.54.6Die induktive Blindleistung.1484.7Die induktive Kopplung .149Reihen- und Parallelschaltung von Induktivitäten ohne4.7.1gegenseitige magnetische Beeinflussung (ohne Kopplung) .1494.7.2Spulen mit gegenseitiger magnetischer Beeinflussung.151Der Transformator.1554.84.9Elektromagnetische Verträglichkeit .1594.9.1Allgemeines .159Ziel der EMV .1594.9.24.10Die verlustbehaftete Spule .1604.10.1Reihenschaltung von Induktivität L und Widerstand R.160Parallelschaltung von Induktivität L und Widerstand R.1644.10.2

.54.124.12.14.12.2Frequenzabhängige Schaltungen.166Allgemeines .166LC-Schwingkreise .166Siebschaltungen .178LC-Bandfilter-Schaltungen.187Mechanische Filter-Schaltungen.194Aufgabenkatalog .197Ungebundene Aufgaben .197Multiple-Choice-Aufgaben .1995Grundlagen der Messtechnik . 2055.1Messtechnik-Grundlagen.2055.1.1Allgemeines .205Was ist Messen?.2055.1.2Direkt anzeigende Messgeräte.2065.1.35.2Erweiterung des Messbereiches bei Spannungs- undStrommessern.210Erweiterung des Spannungsmessbereiches.2125.2.15.2.2Erweiterung des Strommessbereiches .214Messfehler bei der Spannungs- und Strommessung .2165.3Messfehler bei der Spannungsmessung .2165.3.15.3.2Messfehler bei der Strommessung Brückenschaltung .2205.45.5Arbeiten mit dem Oszilloskop.222Allgemeines .2225.5.1Darstellung elektrischer Signale auf dem Bildschirm des5.5.2Oszilloskops .223Das Oszilloskop PM 3200.2295.5.3Übungen mit einem einfachen Oszilloskop.2305.5.45.5.5Das zweikanalige triggerbare Oszilloskop.231Messen mit dem Tastkopf.2335.5.65.6Aufgabenkatalog .2365.6.1Ungebundene Aufgaben .236Multiple-Choice-Aufgaben .2365.6.26Grundlagen der Halbleitertechnik . 2416.1Begriffe der Halbleitertechnik .2416.2Anwendungen der Störstellenleitung beiHalbleiterwiderständen .244NTC-Widerstände.2446.2.16.2.2PTC-Widerstände .246VDR-Widerstände den .249Der pn-Übergang .2496.3.16.3.2Ausführungsformen von Halbleiterdioden .2506.4Der Bipolar-Transistor.257Funktionsprinzip .2586.4.16.4.2Die Kennlinien des Bipolar-Transistors .2617

6.6.16.6.26.6.36.6.46.6.56.76.7.16.7.2Der Ausgangswiderstand – der Ausgangsleitwert .265Das Vierquadrantenfeld.265Spannungen und Ströme des Bipolar-Transistors .266Weitere Transistor-Bauformen und -Typen .267Der Feldeffekttransistor .268Der Doppelbasistransistor (Doppelbasisdiode, UnijunctionTransistor UJT) .270Mehrschichtelemente der Halbleitertechnik .270Die Vierschichtdiode .270Die Zweirichtungs-Thyristordiode (DIAC).274Die Triggerdiode .274Der Thyristor.275Der Triac .280Aufgabenkatalog .281Ungebundene Aufgaben .281Multiple-Choice-Aufgaben .2827Standardschaltungen mit Halbleiterdioden und Bipolar-Transistoren . 2877.1Gleichrichterschaltungen mit Halbleiterdioden.287Einweggleichrichtung ngs-Verdopplung, Spannungs-Vervielfachung .293Bipolar-Transistor-Schaltungen .2977.2Stabilisierung des Arbeitspunktes .2977.2.17.2.2Grundschaltungen des Bipolar-Transistors .299Dimensionierungs-Einflüsse beim Bipolar-Transistor .3097.2.3Ermittlung von Spannungsverstärkung Au und Phasenwinkel7.2.4φ im Vierquadrantenfeld .

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