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Thema: E-Technik-Aufgabe

  1. #1
    Moderator Avatar von chmul
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    E-Technik-Aufgabe

    Mein Liebling macht gerade einen E-Technik Grundkurs innerhalb einer Fortbildung. Deshalb brütet sie jetzt regelmässig über ihren Aufgaben. An einer ist sie gestern gescheitert. Ich habe Ihr über die Schulter geschaut und sie dann gebeten, sie solle mir die Aufgabe per WhatsApp schicken. Schließlich habe ich auf dem Technischen Gymnasium mein Abi gemacht und dazu gehörte auch ein Leistungskurs in Elektrotechnik

    Und bei der Aufgabe ging es ja um primitivste Schaltungen, derer ich sicher problemlos Herr würde. Also habe ich mich in der Mittagspause daran gemacht, die Aufgabe schnell zu lösen. Vielleicht hätte mein Tonfall etwas weniger überheblicher ausfallen sollen. Mein Abi liegt immerhin schon über 30 Jahre zurück. Und ich scheine recht viel vergessen zu haben. Erinnern kann ich mich nur noch, dass ich nie besonders gut war in diesem Fach.

    Aber dafür habe ich ja Euch. Ich werde daheim auch zugeben, dass ich es nicht war, der die Aufgabe gelöst hat.

    Wir haben einen einfachen Stromkreis mit 24 V, in dem eine Lampe und ein Widerstand in Reihe geschaltet sind. Der Widerstand selbst hat 200 Ohm, für die Lampe ist ein Widerstand von 100 Ohm angegeben. Die Aufgabenstellung lautet:

    An der Lampe soll ein Strom von 0.11 A fließen, was tun Sie?

    Hat jemand eine Idee? Gerne auch mit Berechnung.

    Danke schon mal ...
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  3. #2
    assimiliert Avatar von Duftie
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    AW: E-Technik-Aufgabe

    Der banale Ansatz:

    Entweder die Spannung auf 33V erhöhen (bekommt der Lampe wohl nicht) oder den Widerstand verringern.

    R (Widerstand) = U (Spannung) / I (Strom)

    Der Widerstand müsste insgesamt also rechnerisch 218,181818 Ohm betragen. Abzüglich des Widerstandes der Lampe müsste also ein ~120 Ohm Widerstand anstelle des 220 Ohm Widerstandes eingesetzt werden.

    Die vermutlich gesuchte Antwort:
    Parallel zum Widerstand einen zweiten Widerstand von 300 Ohm verbauen.

  4. #3
    Moderator Avatar von chmul
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    AW: E-Technik-Aufgabe

    Jetzt wird es interessant. Ich habe eben entdeckt, dass ganz unten auf dem Blatt die Lösung steht: Rx = 289 Ohm

    Ich versteh's nicht. Gut, dass ich das auch nicht muss.

  5. #4
    Evolutionär Avatar von Desperado
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    AW: E-Technik-Aufgabe

    Das soll die Lösung sein? Kann ich mir nicht vorstellen. Wie es zu diesen 289 Ohm kommen soll, ist ja damit nicht geklärt und außerdem kämen mit 289 Ohm gerechnet ja 0,083 A raus und nicht 0,11 A.

  6. #5
    Moderator Avatar von Norbert
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    AW: E-Technik-Aufgabe

    Außerdem lässt die Fragestellung, wenn sie denn genau so stimmt, mehrere Lösungsmöglichkeiten zu, es wird aber nur eine zudem noch falsche* genannt und vielleicht auch nur diese akzeptiert.
    Man sollte also anstelle des Widerstandes den Lehrer austauschen.

    Hier noch eine dritte Lösung, die ich bevorzugen würde, da man damit die vom Widerstand verbratene Verlustleistung vermeidet:

    Den Widerstand gegen ein Stückchen Kupferdraht ersetzen (kann man hier mal der Einfachheit halber mit 0 Ohm annehmen).
    Spannung auf U = I * RLampe = 0,11 A * 100 Ω = 11 Volt senken.


    *edit:
    Doch nicht falsch, es fehlt bei der Lösungsangabe nur, dass der 289 Ohm Widerstand parallel zum vorhandenen geschaltet und nicht getauscht werden muss.

    Rg = R1 * R2 / (R1 + R2) = 200 Ω * 289 Ω / (200 Ω + 289 Ω) = 118,2 Ohm (die Parallelschaltung)
    I = U / ( Rg + RL) = 24 V / (118,2 Ω + 100 Ω) = 0,11 A (leicht gerundet)

    Das Ganze jetzt nur umgekehrt mit R2 als Unbekannte rechnen, um von der Aufgabenstellung zur Lösung zu kommen.
    Geändert von Norbert (30.09.20 um 21:59 Uhr)

  7. #6
    Moderator Avatar von chmul
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    AW: E-Technik-Aufgabe

    Danke Norbert. Ich nehme an, dass genau das das Ziel war. Einen weiteren Widerstand reinzuhängen, wie es auch Duftie schon angedeutet hatte.

    Vielen Dank an alle Beteiligten.

    EDIT: Ich konnte es tatsächlich ausrechnen!
    Geändert von chmul (01.10.20 um 07:28 Uhr)

  8. #7
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    AW: E-Technik-Aufgabe

    An der Lampe soll ein Strom von 0.11 A fließen, was tun Sie?
    Wenn das die Frage zur Aufgabenstellung ist, dann gibt es mehr als eine richtige Lösung.

    100+200 Ohm = 300 Ohm, bei 24V -> 80mA
    24V, 110mA -> Rges = 24/,11 = 218,2 Ohm -> -100 Ohm Lampe -> ~120 Ohm Widerstand. Siehe Duftie.

    Zu Norbert:
    Ulampe = ,11A *100 Ohm = 11 Volt, 24-11 = 13V an R -> R = 13V/,11A = 118,2 (~120Ohm)
    Parallelschaltung:
    Rges = R·Rx/(R+Rx)

    118,2 = 200*Rx/(200+Rx)
    118,2*200+118,2*Rx = 200*Rx
    118,2*200 = Rx*(200-118,2)
    118,2*200 = Rx*(81,8)
    (118,2*200)/81,8 = Rx
    118,2*200/81,8 = 289 Ohm parallel

    Praktikabel wäre aber nur 120Ohm, weil die in der E10-Reihe verfügbar sind, aber keine 290, nur 270 oder 300. 287 Ohm erst ab der E48-Reihe (https://de.wikipedia.org/wiki/E-Reihe) und damit praktisch nicht verfügbar, ausser man wickelt den selbst aus Konstantan selbst.
    https://de.wikipedia.org/wiki/Konstantan

    Duftie Teil 2
    300Ohm * ,11A = 33 Volt.

    Vierte Lösungsmöglichkeit: Man ersetzt R durch einen veränderbaren Widerstand (ugs auch Poti/Potentiometer* genannt).

    *Poti wäre aber falsch, weil "Potential" eine Spannung/einen Spannungsgteiler beschreibt und keinen veränderlichen Widerstand


    Zusatzfrage: Warum hat es R überhaupt? Beim aktuellen Spannungsteiler RL/R = 1/2 kommt an der Lampe immer ein Drittel der Speisespannung an, damit kann man die Lampe in einem relativ sicherem Arbeitsbereich betreiben. Würde man ohne R arbeiten, würden größere Änderungen direkt an der Lampe anliegen und ggf das Leuchtmittel zerstören. Praktische Anwendung eines Vorwiderstands, sei es wie hier eine Lampe, oder eine LED oder oder bei einem gegebenen Strom. Die Zerstörung würde aber indirekt erfolgen, die Zerstörung wird über die aufgenommene Leistung herbeigeführt, Wendel bzw Medienträger können nur eine bestimmte Leistung (Wärme ist auch eine Leistung) abführen ohne zur Zerstörung zu führen. Im Falle einer Wendel werden Elektronen abgegeben, im zulässigen Leistungsbereich nahezu kein Material. Durch zu hohe Leistung wird neben dem auch Wendelmaterial abgespalten und deswegen "brennen" Leuchtmittel mit Wendel "durch". Ähnlich auch bei LED (und allen Halbleitern), wenn das Trägermaterial die Wärmeleistung des Halbleiters nicht mehr abführen kann. Bei beiden steigt die Leistung exponential mit der angelegten Spannung bei festen Widerstandswert, wobe bei Halbleitern sich der Widerstand veringert, die meisten kennen das bei einer CPU - Übertaktung führt zu mehr Wärme, die abgeführt werden muss, zwangsweise, sonst endet das in einer endlosen Spirale und damit die Zerstörung der CPU
    Eine Glühwendel arbeitet anders herum, gut beschrieben hier:
    http://dschirdewahn.de/Gluebirne_Ohm.pdf

  9. #8
    Moderator Avatar von chmul
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    AW: E-Technik-Aufgabe

    Es ging bei dieser Aufgabe (wie gesagt, wir befinden uns hier ganz am Anfang einer Grundlagenschulung) vermutlich um den Kniff mit der Formel für zwei parallel geschaltete Widerstände. Trotzdem Danke für den Input.

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