[GM] Bauteile für die Elektrotechnik

Widerstände

Widerstände sind Bauteile mit beabsichtigten ohmschen Widerstandswerten (Formelzeichen R). Ihre Ausführungsformen sind

  1. Draht-
  2. Schicht- und
  3. Halbleiterwiderstände.

Der Wert errechnet sich aus \( R = \frac{l}{ \gamma \cdot A } \)

Die Länge l des Drahtes oder der Strombahn in der Schicht, sowie das verwendete Leitermaterial (Leitwert) γ und sein Querschnitt A bestimmen

  1. den Ohmwert und
  2. den Leistungswert.

Es wird größenbedingt mit sehr kleinen Querschnitten (dünnen Schichten = Schichtwiderstand) gearbeitet. Wichtig für den praktischen Einsatz ist der Leistungsumsatz in Wärme. Wir müssen also nicht nur den Ohmwert, sondern auch den Wattwert beachten.

Festwiderstände

Bauformen von Festwiderständen sind:

  1. Metall- oder Kohleschichtwiderstände,
  2. Drahtwiderstände
Drahtwiderstand

Kennzeichnung

... mit vier oder fünf Ringen, je nach Reihe

Kennzeichnung von Widerständen

Kennlinie

...eine Strom-Spannungs-Kennlinie zeigt über ihre Steilheit die Größe des Widerstandes.

Kennlinie von Festwiderständen

Veränderbare Widerstände

...sind von Hand einstellbare Widerstände. Man nennt sie je nach Bauart auch "Trmmer", "Schiebe- oder Stellwiderstand" oder "Potenziometer".

Kennlinie

Sie zeigt die Charakteristik beim Einstellen des Potenziometers. Die einfachste Variante ist die lineare Charakteristik, was in der Praxis so ausschaut:

Kennlinie von Stellwiderständen

Veränderliche Widerstände

Sie können über physikalische Größen wie

  1. Temperatur
  2. Licht
  3. Spannung
beeinflusst werden. So werden sie zum "Elektrischen Messen physikalischer Größen eingesetzt.

Kennlinien

PTC-Widerstand NTC-Widerstand
Kennlinie von PTC-Widerständen Kennlinie von NTC-Widerständen

Spulen

Spulen sind Induktivitäten (Formelzeichen L). Ihre Eigenschaften hängen von der quadratischen Windungszahl (aufgewickelter Kupferlackdraht) und dem magnetisierten Kern (Spulenfaktor AL = Herstellerangabe) ab.

Der Wert der Induktivität ergibt sich aus: \( L = N^2 \cdot A_L \)

 
    N .... die Windungszahl der Spule
    AL ... Die Spulenfaktor des Kernes (Vom Hersteller angegeben, damit man nicht soviel rechnen muss.)

Es gibt viele Bauarten:

  1. Ringspulen
  2. Formspulen

Kernmaterial ist

  1. geschichtetes (lamelliertes) legiertes Eisenblech
  2. Ferritkern

Für unseren Spulenkern im Labor gilt:
Laborkern SU39a \( A_L = \frac{\mu \cdot A_{FE} }{ l_m } = \frac{ 0,75 \cdot 0,000144 m^2 }{ 0,0148m } = 0,000.001.598 H = 1600 nH\)

Ferritkerne können beliebig ausgeführt werden.

Formkerne Ringkerne
FerritkernKennwerte für Formkerne Ringkern
Kennwerte für Formkerne Kennwerte für Ringkerne

Kondensatoren

Kondensatoren sind Ladungsspeicher deshalb spricht man auch von einer Kapazität. Die Kapazität C hängt vom dielektrischen Effekt der Zwischenisolation ε ("epsilon" = Di-Elektrizitätszahl), von der Plattenfläche A und von der Dicke der Zwischenisolation d ab.

Der Wert der Kapazität errechnet sich aus \( C = \epsilon \cdot \frac{A}{d} \)

Kondensatoren im Vergleich

Metall-Papier-Kunststofffolienkondensatoren

Folienkondensator

... sind bei Kurzschlüssen zwischen den Metallschichten selbstheilend.

Elektrolytkondensatoren

Wickelkondensator

Superkondensatoren

... sind durch elektrochemische Prozesse im Elektrolyten den Akkus ähnlich aber wesentlich schneller geladen.