Transistorschaltungen ?
Hallo,
Ich komme bei dieser Physikhausaufgabe nicht weiter.
Die Aufgabe lautet:
Lars vergisst des Öfteren, die Topfpflanze zu gießen. Deshalb möchte er eine Schaltung bauen, die bei trockener Erde automatisch eine Warnlampe einschaltet. Seine Schaltung funktioniert aber nicht (-> Bild 07). Finde den Fehler. Zeichne den korrekten Schaltplan.
Ich weiß leider überhaupt nicht wie der richtige Schaltplan aussehen soll und würde mich freuen wenn mir jemand helfen könnte.
Danke im Voraus:)
5 Antworten
Finde den Fehler.
Hinweis: Die Batterie war nach ganz kurzer Zeit schon leer, und sie könnte bis dahin etwas warm geworden sein.
Das ist nicht der Fehler, aber es ist eine direkte Folge des Fehlers.
Tipp: Zeichne mal den Strom ein, der den Weg des geringsten Widerstandes nimmt.
Wie wäre es denn dann richtig ?
Der Strom teilt sich IMMER auf. Siehe Kirchhofsche Regeln bzw Parallelschaltung von Widerständen. Ich habe es etwas übertrieben dargestelllt, um Dich auf den Kurzschluss zu bringen. :-)
Und bei den Strompfaden "Direkt über einnen Kupferleiter zurück zum anderen Pol der Batterie" und "Durch Blumentopf, Transistor und Lampe zur Batterie" ist diese Vereinfachung legitim. :)
Trotzdem hat heilaw da natürlich Recht. :)
Hmmmmm. Der Kurzschluss, der den Pluspol mit dem Minuspol verbindet ( ganz links zu sehen) wird noch einen Teil Restspannung übrig lassen ( wegen der widerstandsbehafteten Leitung - aber nicht lange - dann ist nämlich die Batterie leer (grins).
LG
Ich hab leider echt keine Ahnung wie du das meinst.. 😞
Ich weiß nicht genau. Aber ich glaube er fließt durch beide Abzweigungen nur verschieden stark, abhängig vom Widerstand.
Ich weiß nicht genau. Aber ich glaube er fließt durch beide Abzweigungen nur verschieden stark, abhängig vom Widerstand.
Genau. Der Großteil fließt den Weg des geringsten Widerstandes. :)
Erkennst Du diesen Weg auf der Zeichnung?
Schade.
Die Elektronen fließen aus dem Minuspol munter in die Leitung und wollen zum Pluspol. Zuerst geht es (in der Zeichnung) nach unten. Dann um die Ecke, und dann kommen sie endlich zu einer Verzweigung. Sie schauen nach rechts und sehen am Ende der Leitung einen Transistor, so ein fieses Viech mit Sperrschicht und so. Die Elektronen beraten kurz und kommen zu dem Ergebnis, dass das ein Hindernis auf dem Weg zum Pluspol ist. Was würden die Elektronen sehen, wenn sie nicht nach rechts zum Transistor abbiegen, sondern geradeaus weiterfließen würden?
(Das war jetzt total unwisseschaftlich geschildert. :) Elektronen können weder sehen noch sich beraten. Also schreib das bloß nicht so als Begründung zu Deinen Hausaufgaben oder in der Klassenarbeit. :-) )
Die Elektronen würden zu einer weiteren Abzweigung kommen.
Rechts wäre der Blumentopf und gerade aus eine weitere Abzweigung
Ja. "Blumentopf" klingt auch fies. Da ist der Kupferdraht geradeaus echt verlockender.
Was sehen sie an der nächsten Abzweigung?
Rechts die Lampe und geradeaus den Pluspol
Genau. Und da sie geradeaus den Pluspol sehen, werden sie auch diesen Weg nehmen.
Werden die Elektronen einen anderen Weg nehmen, wenn man den Blumentopf gießt oder ihn verdörren lässt?
Vielleicht wenn die Erde nass ist, würde der Strom durch den Kupferdraht fließen.
Hm, der Widerstand des Blumentopfes würde geringer werden. Und dahinter sitzt wieder dieser dämliche Transistor mit seinen verschiedenen Schichten und so.
Da ist der niederohmige Kupferdraht doch viel verlockender...
Wenn Du Dir den Weg ansiehst, den die Elektronen von Minus nach Plus genommen haben: Wie nennt man das technisch?
Aus einer elektrischen Quelle und einem Stromverbraucher, die durch Leitungen mit einander verbunden sind.
Aus einer elektrischen Quelle und einem Stromverbraucher, die durch Leitungen mit einander verbunden sind.
Sicher? Was ist denn in unserem Fall der Verbraucher?
Moment. Die Elektronen sind doch vom Minuspol zur 1. Verzweigung geflossen, von dort dann zur 2. und 3. Verzweigung und dann zum Pluspol. Die Lampe haben sie ausgelassen.
Es gibt also garkeinen Verbraucher da die Lampe ausgelassen wird. Und dadurch wird die Batterie überhitzt.
Genau. Du hast da einen enormen Kurzschluss.
Leitung wird heiß, Batterie überhitzt und irgendwas brennt oder platzt oder schmilzt oder verdampft dann.
Brauchst Du noch mehr Denkanstöße oder kennst Du die Lösung?
Was müsste man machen um dies zu verhindern ? Die Glühlampe woanders hinstellen ?
Die Glühlampe steht da schon richtig.
Es geht ja erstmal darum, den Kurzschluss zu verhindern und dafür zu sorgen, dass die Lampe leuchtet, wenn die Erde zu trocken ist.
würde es was bringen wenn man die Verbindung oben links weglässt? Dann wäre keine direkte Verbindung mehr zwischen minus und Pluspol
würde es was bringen wenn man die Verbindung oben links weglässt? Dann wäre keine direkte Verbindung mehr zwischen minus und Pluspol
Vorteil: Dann wäre der Kurzschluss weg. :)
Nachteil: Die Lampe würde nie leuchten.
Mmh ok und wieso würde die Lampe nicht leuchten ? 😅
- Die Lampe leuchtet, wenn Strom durch sie fließt.
- Dieser Strom fließt, wenn der Transistor leitend ist und nicht sperrt. (Und natürlich auch, wenn die Batterie nicht kurzgeschlossen ist usw)
- Damit der Transistor nicht sperrt, muss die Basisspannung groß genug sein und ein muss ein Basisstrom fließen.
- Eiun Basisstrom fließt nur, wenn die Erde feucht genug ist und damit leitet.
- Jetzt sehe ich, dass ich einen doofen Fehler gemacht habe. :-( Wir wollen ja, dass die Lampe leuchtet, wenn die Erde trocken ist.
- Trotzdem waren die meisten meiner Erklärungen (Kurzschluss etc) richtig. :)
- Wir haben also jetzt 2 Probleme: Einen Kurzschluss, und eine Lampe, die auch nach Lösung des Problems falsch leuchten würde.
Widmen wir uns erstmal dem noch vorhandenen Kurzschluss:
In so belassen ist nicht gut. Und die Leitung auftrennen ist auch nicht gut. Wir brauchen am Blumentopf (und an der Basis des Transistors) eine Spannung. Wie kriegen wir das am besten hin?
Würde man mit einem Widerstand den Kurzschluss verhindern können ?
Oder man baut eine Sicherung ein
Die Sicherung würde auslösen und der Strom wäre wieder weg. Bringt also nichts. ;)
Würde man mit einem Widerstand den Kurzschluss verhindern können ?
Bingo!
EIN Widerstand ist ja schon mal EIN Anfang.
Wo müsste man ihn denn einbauen ? Und wie würde man es schaffen das die Lampe dann leuchtet wenn die Erde trocken ist ?
Wo müsste man ihn denn einbauen ?
Man müsste dafür sorgen, dass an der Basis (bzw an Basis und Blumentopf) eine gewisse Spannung anliegt.
Diese Spannung muss größer sein als 0 Volt und kleiner als die Batteriespannung.
Das hätte dann den Effekt, dass der Transistor je nach Trockenheit durchschaltet oder sperrt.
Reicht dafür EIN Widerstand?
Und wie würde man es schaffen das die Lampe dann leuchtet wenn die Erde trocken ist ?
Da kommen wir im Anschluss zu. :)
(Gleich gibt es Essen. Es kann sein, dass ich erst später antworte.
Aber ich antworte...)
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Damit der Transistor leitet muss die Spannung 0,7 V betragen oder ?
Wie schafft man es denn das an der Basis eine gewisse Spannung anliegt ? Mit einem Netzgerät?
Reicht dafür EIN Widerstand?
Anscheinend nicht .. aber wozu bräuchte man denn mehr ?
Guten Appetit und vielen Dank für deine Hilfe :)
Damit der Transistor leitet muss die Spannung 0,7 V betragen oder ?
Ja, das haut hin. (Ebenfalls vereinfacht gesagt.)
Wie schafft man es denn das an der Basis eine gewisse Spannung anliegt ? Mit einem Netzgerät?
Das wäre eine Möglichkeit. Lars hat aber klein Netzgerät, sondern nur diese eine Batterie. Was gibt es denn für Möglichkeiten, diese SPANNUNG zu TEILEN?
Reicht dafür EIN Widerstand?
Anscheinend nicht .. aber wozu bräuchte man denn mehr ?
Wenn Du EINEN Widerstand hast, kannst Du nur die Spannung zwischen seinen beiden Enden abgreifen. Also + und - von der Batterie.
Du brauchst aber eine kleinere Spannung. Was gäbe es da für Möglichkeiten?
Guten Appetit und vielen Dank für deine Hilfe :)
Man braucht also zwei Widerstände und schaltet sie in Reihe ?
Man braucht also zwei Widerstände und schaltet sie in Reihe ?
Ja. Das wäre dann ein klassischer Spannungsteiler.
Und was wird zwischen den Widerständen noch angeschlossen?
Wesentlich mehr Möglichkeiten zum Raten gibt es ja nicht. 😉
Wenn man die Pflanze zwischen die beiden Widerstände anschließt, wäre das dann alles ?
Vom + nach - ist, wenn du den ganz äußeren Weg nimmst, kein Widerstand eingebaut. Du hast somit einen Kurzschluss. Da muss also ein Widerstand eingebaut werden.
Wieso würde denn ein Kurzschluss passieren? Wo müsste der Widerstand eingezeichnet werden? Und sonst ist alles richtig an dem Schaltplan außer das der Widerstand fehlt?
Vergiss das mit dem Widerstand. Bei der 07 unten links muss die Lampe hin (also das X). Das in der Mitte mit dem Pfeil ist ein transistor. der Leitet nur Strom bei einer Gewissen Spannung, die links angelegt wird. Wenn die Erde trocken ist, ist der Widerstand sehr hoch und die Spannung fällt ab. Somit liegt keine oder eine zu geringe Spannung an, damit der Transistor schaltet. Es kann also kein Strom über. Die rechte Leitung (da wo zuvor die Lampe war) fließen. Der Strom geht somit den anderen Weg über die Lampe--> sie leuchtet. Wenn die Erde nass ist, ist der Widerstand gering und es liegt eine höhere Spannung an dem Transistor an. Er leitet jetzt den Strom. Somit fließt der meiste Strom über die rechte Leitung, da dort der Widerstand sehr gering ist. Die Lampe bekommt kaum Strom ab und leuchtet deswegen nicht.
Das ist eine Idee wie man das lösen könnte. Ich bin davon ausgegangen dass der Pluspol die Elektronenquelle ist(also technische Stromrichtung)
So:. Bei trockener Erde bekommt T Basisstrom und L leuchtet. Ist die Erde feucht, fließt der meiste Strom an der Basis vorbei und L geht aus
Bei trockener Erde leuchtet die Lampe hier eben NICHT.
Das Verhalten ist genau umgekehrt wie beschrieben.
Wäre das Problem denn behoben wenn man rechts und links neben die Pflanze 2 Widerstände anschließt ?
Das stimmt so nicht, das würde ja heisen, der Strom fließt nur durch einen nierigen Widerstand und den hochohmigen läst er links liegen.