1 00:00:05,120 --> 00:00:05,640 Das war's für heute. 2 00:00:05,640 --> 00:00:08,540 Vielen Dank für's Zuhören! 3 00:00:09,530 --> 00:00:15,530 Rein- und Parallelschaltung. Ergänzt um Ohmsches Gesetz und Kirchhofsche Maschenregel. 4 00:00:20,230 --> 00:00:26,290 An Berechnungen braucht man für das Grundverständnis der Elektronik zunächst erstaunlich wenig. 5 00:00:26,410 --> 00:00:33,610 Im Wesentlichen zwei Gesetze samt Formel. Das ist einmal das Ohmsche Gesetz. 6 00:00:34,270 --> 00:00:38,970 Das Ohmsche Gesetz beschreibt den Zusammenhang zwischen Spannung und Strom. 7 00:00:39,216 --> 00:01:00,536 Und da stellt man fest, dass Strom und Spannung zueinander proportionale Größen sind und die Proportionalitätskonstante ist der Widerstand, der elektrische Widerstand R, so dass man zum Ohmsche Gesetz in der bekannten Form kommt, URI, als Merkhilfe Spannung ist Strom mal Widerstand, USR mal I. 8 00:01:00,536 --> 00:01:05,256 Mit diesem Gesetz kann man erstaunlich viele Berechnungen anstellen. 9 00:01:06,696 --> 00:01:07,956 Und das trägt in der 10 00:01:08,272 --> 00:01:16,272 Grundlagen der Elektronik erstmal sehr weit. Ergänzt man das Umschnittgesetz dann noch um eine der Kirchhoffschen Maschenregeln, 11 00:01:18,052 --> 00:01:23,892 dann ist man mit dem Verständnis genauso gut bedient wie mit dem Großteil der Berechnung. 12 00:01:24,292 --> 00:01:34,212 Was sagt die Kirchhoffschen Maschenregel? Ganz einfach, die Summe der auf einen Knoten zu fließenden Ströme ist gleich der aus dem Knoten ab fließenden Ströme. 13 00:01:34,640 --> 00:01:39,560 Anders formuliert, zu fließende Ströme minus ab fließende Ströme ergibt Null. 14 00:01:40,500 --> 00:01:44,300 Das ist nun nicht überraschend, denn Strom kann ja nicht einfach verschwinden. 15 00:01:44,560 --> 00:01:46,460 Und nichts anderes besagt diese Maschenregel. 16 00:01:47,000 --> 00:01:58,160 Das ist insbesondere dann wichtig, wenn es um komplexere Bauteile geht oder um Berechnung innerhalb von Reihen und Parallelschaltungen. 17 00:01:58,600 --> 00:02:03,360 Als Bauteilbeispiel kann beispielsweise der Transistor hergenommen werden. 18 00:02:03,392 --> 00:02:10,712 Wenn man sich da drei Ströme anschaut in die Basis, den Kollektor und den Emitter und die dazugehörigen Spannungen, 19 00:02:10,972 --> 00:02:17,572 dann ist das manchmal hilfreich, wenn man die Maschenregel hernimmt und sich fragt, welcher Strom fließt da wohin und 20 00:02:17,572 --> 00:02:24,532 warum ergeben sich gewisse Zusammenhänge, ob anschaulich oder formeltechnisch formuliert, ist dabei nicht so relevant. 21 00:02:26,452 --> 00:02:28,872 Und da ist die Maschenregel sehr hilfreich. 22 00:02:28,872 --> 00:02:31,992 Also, Umschussgesetz, URI und ... 23 00:02:32,256 --> 00:02:37,816 Kirchhoffschen Maschenregel, Summe der zufließenden gleich Summe der abfließenden Ströme. 24 00:02:40,856 --> 00:02:47,236 Dann kommen wir auch zu den beiden Arten, wie man Bauelemente in der Elektronik verschalten kann, nämlich per Reihen- oder Parallelschaltung. 25 00:02:48,136 --> 00:02:49,296 Hier zunächst der Überblick. 26 00:02:50,316 --> 00:02:53,896 Auf der Folie sehen Sie eine Reihenschaltung, eine Parallelschaltung. 27 00:02:55,656 --> 00:02:56,556 Wichtig ist, 28 00:02:56,576 --> 00:03:04,296 im Hinterkopf zu behalten, ist es, dass eine Reihenschaltung an Spannungsteilern darstellt und auf der Ebene der Logik 29 00:03:04,296 --> 00:03:13,736 oder mit der Schalterschaltung visualisiert einem "und"-Gatter entspricht. Während die Parallelschaltung ein Stromteil darstellt und auf der Ebene der Logik 30 00:03:13,736 --> 00:03:18,536 einem "oder"-Gatter entspricht. 31 00:03:22,336 --> 00:03:25,436 Steigen wir in die Details ein, der Reihenschaltung. 32 00:03:27,788 --> 00:03:41,308 Es ist sehr hilfreich in der Elektronik und der Digitaltechnik sich Zusammenhänge und manchmal auch Schaltungen selbst als Schalterschaltung darzustellen. 33 00:03:41,548 --> 00:03:46,048 Eine Reihenschaltung entspricht dem Hintereinanderschalten von Bauelementen. 34 00:03:47,048 --> 00:03:54,288 Sie sehen hier zwei Widerstände hintereinander geschaltet, in Reihe geschaltet, deswegen dann einmal Reihenschaltung. 35 00:03:54,288 --> 00:03:55,648 Was zwei? 36 00:03:56,064 --> 00:04:03,064 Hintereinander geschalteten offenen Schaltern entspricht, wenn man nun auf der Ebene der Logik sich bewegt. 37 00:04:04,944 --> 00:04:12,664 Elektrisch, elektrotechnisch gesehen stellt die Reihenschaltung einen Spannungsteiler dar. 38 00:04:12,944 --> 00:04:18,664 Und das ist jetzt wichtig, sich ganz klar zu machen, weil das praktisch in jeder Schaltung vorkommt. 39 00:04:19,364 --> 00:04:24,744 Wenn wir die Schaltung betrachten, haben wir zwei Widerstände hintereinander geschaltet, das heißt, es ist klar, 40 00:04:24,744 --> 00:04:24,804 wenn man auf der Ebene der Logik sich bewegt. 41 00:04:24,804 --> 00:04:24,824 Wenn man auf der Ebene der Logik sich bewegt. 42 00:04:24,824 --> 00:04:24,844 Wenn man auf der Ebene der Logik sich bewegt. 43 00:04:24,844 --> 00:04:24,864 Wenn man auf der Ebene der Logik sich bewegt. 44 00:04:24,864 --> 00:04:24,964 Wenn man auf der Ebene der Logik sich bewegt. 45 00:04:24,964 --> 00:04:25,004 Wenn man auf der Ebene der Logik sich bewegt. 46 00:04:25,004 --> 00:04:25,024 Wenn man auf der Ebene der Logik sich bewegt. 47 00:04:25,088 --> 00:04:36,628 Das wenn von links der Strom i in die Schaltung, in die Reinschaltung hinein fließt, fließt er in gleichem Maße durch alle Bauelemente bis zum Ende durch. 48 00:04:37,408 --> 00:04:49,768 Das heißt, der Strom teilt sich nicht auf. Die Spannung aber, wenn sie an den beiden Polen hier messen, also ganz links und ganz rechts, dann haben sie eine Spannung u anliegen, zum Beispiel 5 Volt. 49 00:04:49,768 --> 00:04:53,028 Und die teilt sich in Abhängigkeit von 50 00:04:54,000 --> 00:05:02,340 einigen Faktoren, insbesondere den Widerstand der einzelnen Bauelemente auf die einzelnen in der Reinschaltung verschalteten Bauelemente. 51 00:05:02,380 --> 00:05:11,420 In dem Fall hier sind die beiden Widerstände. Am ersten Widerstand fällt die Spannung U1 ab und am zweiten Widerstand die Spannung U2. 52 00:05:11,940 --> 00:05:18,220 Und es gilt der Zusammenhang, dass die Teilspannung als Summe betrachtet die Gesamtspannung ergeben. 53 00:05:18,320 --> 00:05:21,980 Also hier entsprechend U gleich U1 plus U2. 54 00:05:21,980 --> 00:05:22,700 Ja. 55 00:05:23,776 --> 00:05:33,376 In der Elektrotechnik oder Elektronik besser gesagt, da haben Sie es immer mit Schaltplänen zu tun und das ist gar nicht so ohne, wenn Dinge rotiert sind. 56 00:05:33,836 --> 00:05:39,216 Auf der rechten Seite finden Sie die übliche Darstellung als Spannungsteiler. 57 00:05:40,316 --> 00:05:47,416 Und zwar haben Sie entweder am oberen oder unteren Widerstand an eine Last hängen. 58 00:05:47,656 --> 00:05:51,456 Stellen Sie sich hier zum Beispiel eine Lampe vor oder ein Relais oder irgendwas anderes, halt an eine Last. 59 00:05:54,152 --> 00:05:58,192 Wenn Sie da ein Ersatzschaltbild schalten, haben Sie eine Parallelschaltung. 60 00:05:58,712 --> 00:06:08,572 Hier ist eine Reihenschaltung und wenn das einfach nur als Last gilt, dann liegt für die Last am Widerstand die Spannung U2 an, 61 00:06:08,672 --> 00:06:13,372 während in der kompletten Reihenschaltung die Gesamtspannung U anliegt. 62 00:06:13,652 --> 00:06:21,992 Das heißt, Sie greifen hier über den Widerstand eine Teilspannung U2 von der Gesamtspannung U ab. 63 00:06:22,128 --> 00:06:25,768 Weil das vielleicht für die Last gerade so sinnvoll ist. 64 00:06:30,788 --> 00:06:36,148 Bei der Parallelschaltung verhält es sich genau andersrum zur Reinschaltung. 65 00:06:36,368 --> 00:06:43,108 Dort sind Zweige, wie der Name schon sagt, parallel zueinander geschaltet. 66 00:06:43,788 --> 00:06:48,228 In der Zeichnung haben Sie zwei Widerstände parallel zueinander geschaltet. 67 00:06:48,752 --> 00:06:53,752 Und es sind nicht die Spannungen, die sich hier aufteilen, sondern die Ströme. 68 00:06:54,232 --> 00:07:03,772 Die Spannung, Gesamtspannung U, liegt sowohl an dem oberen Zweig als auch im gleichen Maße unverändert am unteren Zweig an. 69 00:07:04,252 --> 00:07:12,072 Hier nochmal rotiert dargestellt, dann sieht man das vielleicht besser. Solche Rotationen haben große Auswirkungen für das Verständnis. 70 00:07:12,072 --> 00:07:16,452 Es ist aber auch unmittelbar klar, dass an diesen Zweigpunkten hier... 71 00:07:18,728 --> 00:07:26,088 ...die Strommenge, die reinfließt oder rausfließt, sich aufzweigt, sich verteilt auf die einzelnen Zweige. 72 00:07:26,328 --> 00:07:34,308 Das heißt, hier fließt die Gesamtstrommenge I hinein und dann geht ein Teil des Stroms nach oben, I1, und ein Teil des Stroms nach unten, I2. 73 00:07:35,048 --> 00:07:42,708 I1 läuft hier über den oberen Zweig, kommt am Knoten wieder an. I2 läuft über den unteren Zweig, kommt am Knoten an. 74 00:07:42,976 --> 00:07:51,916 Und I1 und I2 fließen im Knoten zusammen und dann geben wir die Gesamtstrommenge I, die ursprünglich in die Schaltung, in die Parallelschaltung hineingeflossen ist. 75 00:07:52,456 --> 00:07:59,656 Also I ist gleich I1 plus I2. Ja, das ist die Kirchhoffschen Maschenregel. Nichts anderes besagt hier. 76 00:08:01,336 --> 00:08:07,076 Also, eine Parallelschaltung ist ein Stromteiler, eine Reinschaltung ist ein Spannungsteiler. 77 00:08:07,076 --> 00:08:12,676 Auf Ebene der Logik ist die Reinschaltung ein Ungratter, die Parallelschaltung ein Ungratter. 78 00:08:12,704 --> 00:08:22,524 Oder Gatter. Im wirklichen Leben haben Sie selten reine Reihen oder Parallelschaltungen, 79 00:08:22,564 --> 00:08:32,444 sondern einen Mix. In diesem Beispiel haben wir drei Reinschaltungen vorliegen. Einmal 80 00:08:32,444 --> 00:08:37,804 die beiden Widerstände im Eingangsbereich, Widerstand und Schalter im Ausgangsbereich. 81 00:08:38,048 --> 00:08:43,568 Und Widerstand und Leuchttiode im oberen Zweig sind hintereinander, also in Reihe geschaltet. 82 00:08:44,948 --> 00:08:50,128 Der obere Zweig und der untere Zweig mit dem Widerstand sind aber zueinander parallel geschaltet. 83 00:08:51,668 --> 00:08:56,148 Wenn Sie da jetzt ein Ersatzscheibbild zu bauen würden, würden Sie hier raus einen, 84 00:08:56,148 --> 00:08:58,268 aus dem linken Zweig einen Widerstand machen. 85 00:08:59,328 --> 00:09:05,188 Hier wird es so bleiben und aus dem oberen da können Sie, das würden Sie auch so lassen. 86 00:09:05,520 --> 00:09:10,860 Das heißt, Sie haben hier Parallelschaltung, Reinschaltung, Reinschaltung, Reinschaltung. 87 00:09:12,200 --> 00:09:19,920 Das ist der Normalfall und Ersatzschaltbilder helfen oftmals die Komplexität zu reduzieren 88 00:09:19,920 --> 00:09:23,120 und die Grundstrukturen wieder zu erkennen.