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@@ -5,7 +5,7 @@ Die Messbrücke besteht immer aus zwei Spannungsteilern, die parallel geschaltet
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In dem Sonderfall, dass die Spannungsteilerverhältnisse links und rechts gleich groß sind, fließt durch das Messinstrument, im sogenannten Brückenzweig, kein Strom.
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Die Widerstandswerte können unterschiedliche Werte aufweisen, wichtig ist, dass das Spannungsteilerverhältnis links und rechts gleich sein muss.
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In einer Formel dargestellt lautet dieser Zusammenhang: $\frac {R_1}{R_2} = \frac {R_3}{R_4}$
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In einer Formel dargestellt lautet dieser Zusammenhang: $\frac{R_1}{R_2} = \frac{R_3}{R_4}$
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[question:AD111]
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<tip>
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@@ -8,7 +8,7 @@ Schwieriger ist die Berechnung einer Reihenschaltung von 3 Kondensatoren.
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Bei der folgenden Aufgabe hat die kleinste Kapazität den Wert 22 pF.
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Die Gesamtkapazität muss deshalb kleiner als 22 pF sein. Da in der Lösung zwei Ergebnisse unter 22pF zu finden sind, ist keine Abschätzung möglich, sondern es ist eine Rechnung notwendig.
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$\frac{ 1 }{ C_{ G } } = \frac{ 1 }{ C_{ 1 } } + \frac{ 1 }{ C_{ 2 } } + \frac{ 1 }{ C_{ 3 } }$
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$\frac{1}{C_{G}} = \frac{1}{C_{1}} + \frac{1}{C_{2}} + \frac{1}{C_{3}}$
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(siehe Formelsammlung Seite 236 unten - Stichwort: Kondensatoren in Reihenschaltung )
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@@ -19,7 +19,7 @@ $\frac{ 1 }{ C_{ G } } = \frac{ 1 }{ C_{ 1 } } + \frac{ 1 }{ C_{ 2 } } + \frac{
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Man gibt die Kapazitätswerte immer mit der 1/x - Taste in den Taschenrechner ein und muss am Schluss nochmals 1/x drücken.
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</tip>
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C1 mit 0,1 nF muss in Picofarad umgewandelt werden. Dies ergibt 100pF.
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$\frac{ 1 }{ C_{ G } } = \frac{ 1 }{ 100 } + \frac{ 1 }{47 } + \frac{ 1 }{22 }$
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$\frac{1}{C_{G}} = \frac{1}{100} + \frac{1}{47} + \frac{1}{22}$
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[question:AD104]
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@@ -10,7 +10,7 @@ Durch die Paralelschaltung stehen sich mehr Platten gegenüber und somit erhöht
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Bei einer Parallelschaltung von gleich großen Kondensatoren verdoppelt sich die Kapazität, die Spannungsfestigkeit bleibt gleich. Selbstverständlich kann man die Gesamtkapazität berechnen. Die Formel finden wir in der Formelsammlung:
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$C_{ G } = C_{ 1 } + C_{ 2 } + C_{ 3 } + ...$
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$C_{G} = C_{1} + C_{2} + C_{3} + ...$
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<tip>
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Die Gesamtkapazität ist bei der Parallelschaltung immer größer als die kleinste Einzelkapazität.
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@@ -39,7 +39,7 @@ Als Verständnistest kann die nächste Aufgabe verwendet werden.
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Bei einer Reihenschaltung von Kondensatoren, wie in Abbildung [ref:e_3C-parallel] gezeigt, erhöht sich die Spannungsfestigkeit, allerdings verringert sich die Kapazität. Selbstverständlich kann man wieder die Gesamtkapazität berechnen. Diese ist sehr ähnlich zur Parallelschaltung von Widerstanden:
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$\frac{ 1 }{ C_{ G } } = \frac{ 1 }{ C_{ 1 } } + \frac{ 1 }{ C_{ 2 } } + \frac{ 1 }{ C_{ 3 } }$
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$\frac{1}{C_{G}} = \frac{1}{C_{1}} + \frac{1}{C_{2}} + \frac{1}{C_{3}}$
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[picture:823:e_3C-parallel:Reihenschaltung von 3 Kondensatoren]
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@@ -66,7 +66,7 @@ Wenn alle Kondensatoren gleiche Kapazitätswerte haben, dann kann man die Gesamt
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Bei der Reihenschaltung von Kondensatoren in der folgenden Aufgabe findet man $\unit{\mu\farad}$ und $\unit{\nano\farad}$ als Vorsilbe. Es ist sehr sinnvoll, $\qty{200000}{\nano\farad}$ zuerst in $\qty{200}{\mu\farad}$ umzuwandeln. Bei einer Reihenschaltung kann man nun die Formel aus der Formelsammlung anwenden.
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$C_{ G } =\frac{1}{ \frac{ 1 }{ 100 \ µF } + \frac{ 1 }{ 50\ µF } + \frac{ 1 }{ 100\ µF }}$
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$C_{G} = \frac{1}{\frac{1}{100 \ µF} + \frac{1}{50\ µF} + \frac{1}{100\ µF}}$
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[question:ED120]
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@@ -90,7 +90,7 @@ Die weiteren Aufgaben ähnlich und leicht lösbar.
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%Lösungshilfen:
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%*ED 118:* Reihenschaltung von 22 nF, 0,033 µF = 33 nF und 15 000 pF = 15 nF.
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%$\frac{ 1 }{ C_ G } = \frac{ 1 }{22 } + \frac{ 1 }{33} + \frac{ 1 }{ 15 }$
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%$\frac{1}{C_G} = \frac{1}{22} + \frac{1}{33} + \frac{1}{15}$
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%Eigentlich muss man nicht rechnen, denn es gibt nur ein Ergebnis, das kleiner als 15 nF ist.
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%*ED 120:* 50 µF
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%*ED 122:* $C_2$ = 1 µF und $C_3$ = 1 µF in Parallelschaltung ergibt zusammen 2 µF. Dazu $C_1$ = 2 µF in Reihe %ergibt die Hälfte , also 1 µF.
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@@ -15,7 +15,7 @@ Eine kleine Formel hilft nun bei der Berechnung. U = I * R = 2mA * 15 kOhm
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Dieses Mal ist die Gesamtspannung angegeben und der Strom durch $R_3$ ist gesucht. Da alle Widerstände wieder 10 kOhm betragen, ergibt sich ein Gesamtwiderstand wie in der vorherigen Aufgabe.
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Der Gesamtstrom lässt sich mit der bekannten Formel $I = \frac {U}{R}$ ermitteln.
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Der Gesamtstrom lässt sich mit der bekannten Formel $I = \frac{U}{R}$ ermitteln.
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Durch $R_3$ fließt wieder die Hälfte des Gesamtstroms, da $R_2$ und $R_3$ gleich groß sind.
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@@ -11,11 +11,11 @@ Man spricht deshalb vom Basis-Spannungsteiler. Das Schauen wir uns im Kapitel Ve
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Dieser Zusammenhang kann in verschiedenen Formeln dargestellt werden, welche wir in der Formelsammlung finden.:
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$\frac{ U_{ 1 } }{ U_{ 2 } } = \frac{ R_{ 1 } }{ R_{ 2 } }$
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$\frac{U_{1}}{U_{2}} = \frac{R_{1}}{R_{2}}$
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oder
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$\frac{ U_{2} }{ U_g } = \frac{ R_{2} }{ R_{1} + R_{2} }$
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$\frac{U_{2}}{U_g} = \frac{R_{2}}{R_{1} + R_{2}}$
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% TODO implementiere Attention in CSS!
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@@ -31,17 +31,17 @@ Laut Fragestellung ist $R_1$ 5-mal größer als $R_2$, also muss an ihm auch ei
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Diesen Zusammenhang kann man als Formel angeben.
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$\frac{ U_{ 1 } }{ U_{ 2 } } = \frac{ 5\cdot R_2 }{ R_2 }$
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$\frac{U_{1}}{U_{2}} = \frac{5 \cdot R_2}{R_2}$
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Die $R_2$ kürzen sich weg und es Ergibt sich:
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$\frac{ U_{ 1 } }{ U_{ 2 } } = \frac{ 5 }{ 1 }$
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$\frac{U_{1}}{U_{2}} = \frac{5}{1}$
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Nach etwas umformen erhalten wir das Ergebnis:
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$ U_{ 1 } =U_{ 2 } \cdot \frac{ 5 }{ 1 }$
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$U_{1} = U_{2} \cdot \frac{5}{1}$
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$ U_{ 1 } = 5 \cdot U_{ 2 }$
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$U_{1} = 5 \cdot U_{2}$
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[question:ED102]
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@@ -49,11 +49,11 @@ Bei dieser Frage besteht der umgekehrte Zusammenhang wie bei der Frage ED 101. L
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Dieser Zusammenhang in einer Formel dargestellt lautet nun:
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$\frac{ U_{ 1 } }{ U_{ 2 } } = \frac{ 1 }{ 6 }$
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$\frac{U_{1}}{U_{2}} = \frac{1}{6}$
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$U_{ 1 } = U_{ 2 } \cdot {\frac{ 1 }{ 6 }}$
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$U_{1} = U_{2} \cdot {\frac{1}{6}}$
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$U_1 =\frac{U_2}{6}$
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$U_1 = \frac{U_2}{6}$
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[question:ED103]
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@@ -61,8 +61,8 @@ Bei dieser Frage sind konkrete Widerstandswerte angegeben, die zur Ermittlung de
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Selbstverständlich kann dieses Ergebnis auch mit der Formel aus der Formelsammlung berechnet werden:
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$\frac{ U_{ 2 } }{ U_g } = \frac{ R_{ 2 } }{ R_{ 1 } + R_{ 2 } }$
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$\frac{U_{2}}{U_g} = \frac{R_{2}}{R_{1} + R_{2}}$
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und diese dann nach $U_2$ umgestellt:
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$U_{ 2 } = \frac{ R_{ 2 } }{ R_{ 1 } + R_{ 2 } } \cdot U_{ g }$
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$U_{2} = \frac{R_{2}}{R_{1} + R_{2}} \cdot U_g$
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@@ -19,16 +19,16 @@ Angenommen: Alle Widerstände haben einen Wert von 1 kOhm und die Gesamtspannung
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*unbelasteter Fall:*
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Ohne Rechnung ist sofort zu sehen: An jedem Widerstand können 6 V gemesen werden.
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Der Gesamtwiderstand $R_{ges}$ beträgt: 2 kOhm
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$\dfrac{ U_{ges1 } }{ U_{ 2 } } = \frac{R_{ges }}{R_{2}}$
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Der Gesamtstrom $I_1$ beträgt: $I_1$ = $ \frac {U_B}{R_{ges}}$
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$I_1$ =$ \frac {12\ \text{V}}{2\ \text{k}\Omega}$ = 6 mA. Dieser Strom fließt auch durch $R_2$.
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$\dfrac{U_{ges1}}{U_{2}} = \frac{R_{ges}}{R_{2}}$
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Der Gesamtstrom $I_1$ beträgt: $I_1$ = $\frac{U_B}{R_{ges}}$
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$I_1$ =$ \frac{12\ \text{V}}{2\ \text{k}\Omega}$ = 6 mA. Dieser Strom fließt auch durch $R_2$.
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Die Verlustleistung ist an beiden Widerständen gleich groß: $P_1$ = $P_2$ = 6 V $\cdot\ 6 \text{mA}$ = 36 mW
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*belasteter Fall:*
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Die Parallelschaltung von $R_2$ und $R_L$ ergibt einen Ersatzwiderstand von 500 Ohm.
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Der Gesamtwiderstand des Spannungsteilers beträgt nun 1, 5 kOhm. Jetzt wirkt eine Spannungsteiler mit 1 kOhm zu 500 Ohm und dementsprechend teilt sich die Gesamtspannung auf.
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2/3 der Gesamtspannung kann an $R_1$ und 1/3 der Gesamtspannung kann an 500 Ohm gemessen werden.
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Formel: $\frac {U_1}{U_{ges}} = \frac {R_{1}}{R_{ges}} \ \ \ U_1 = U_{ges} * \frac {R_1}{R_{ges}}$
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Formel: $\frac{U_1}{U_{ges}} = \frac{R_{1}}{R_{ges}} \ \ \ U_1 = U_{ges} * \frac{R_1}{R_{ges}}$
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$U_1$ = 12 V * ${\frac {1 \ \text{k}\Omega}{1,5\ \text{k}\Omega}}$
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$U_1$ = 8 V und am 500 Ohm Ersatzwiderstand 12 V - 8 V = 4 V.
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