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Elektronik Advanced

Gymnasium / Matura- bzw. Abitur-Niveau (ca. 16–19 Jahre).

15:32

Folge 1

Kirchhoff: Reihe & Parallel – Advanced

Das lernst du

  • Knotenregel und Maschenregel – mit Vorzeichen und Umlaufsinn
  • Herleitung von Reihen- und Parallelformel, Leitwert in Siemens
  • Spannungsteiler- und Stromteilerregel
  • Innenwiderstand von Messgeräten: strom- und spannungsrichtig messen
  • Reale Quellen: Leerlauf- und Klemmenspannung, Innenwiderstand messen, Zellen in Reihe und parallel
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14:58

Folge 2

Wheatstone-Brücke & Thévenin – Advanced

Das lernst du

  • Belasteter Spannungsteiler: Formel, Kurve und Faustregel für den Querstrom
  • Netzwerke mit zwei Quellen: Zählpfeile, Knoten- und Maschengleichungen, Lösung und Probe
  • Wheatstone-Brücke: Abgleichbedingung, Nullabgleich, Pt100 und Küchenwaage
  • Ersatzspannungsquelle: Leerlaufspannung und Innenwiderstand bestimmen
  • Warum ein Spannungsteiler kein Netzteil ist
  • Fünf typische Prüfungsfallen
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12:38

Folge 3

Leistung & Wirkungsgrad – Advanced

Das lernst du

  • P = U·I = I²·R = U²/R herleiten und richtig einsetzen
  • Leistungsanpassung: P_max = U₀²/(4R_i) – und warum der Wirkungsgrad dann nur 50 % ist
  • Warum Stromnetze bewusst nicht angepasst sind
  • Belastbarkeit, Derating und das belastete Potentiometer
  • Leitungswiderstand R = ρl/A und warum man Kabeltrommeln abrollt
  • So misst der FI-Schutzschalter – und wie heiss ein Längstransistor wird
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16:32

Folge 4

Kondensator: Ladekurve – Advanced

Das lernst du

  • C = Q/U und C = ε₀·εᵣ·A/d – warum ein Farad riesig ist
  • Dielektrikum, Elko, Keramik und Superkondensator
  • Energie W = ½·C·U² aus dem U-Q-Diagramm
  • Ladekurve u(t) = U₀·(1 − e^(−t/τ)) aus der Maschenregel herleiten
  • 63 %, Tangente, Halbwertszeit t½ = τ·ln 2 – und Zeiten mit dem Logarithmus berechnen
  • Reihe und parallel, Ladeelko und Brummspannung im Netzteil
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14:50

Folge 5

Induktionsgesetz & Trafo – Advanced

Das lernst du

  • Fluss Φ = B·A und Induktionsgesetz U = −N·ΔΦ/Δt
  • Lenzsche Regel = Energieerhaltung: Kupferrohr und Wirbelstrombremse
  • Selbstinduktion U = −L·ΔI/Δt – warum Relais eine Freilaufdiode brauchen
  • u(t) = û·sin(ωt), ω = 2πf und û = N·B·A·ω
  • Effektivwert U_eff = û/√2 über die Leistung hergeleitet
  • Idealer Trafo: Spannungen wie N, Ströme umgekehrt – und warum Hochspannung
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13:47

Folge 6

Bändermodell & Diodengleichung – Advanced

Das lernst du

  • Bändermodell: Leiter, Halbleiter, Isolator – Si 1,12 eV, Eigenleitung
  • Störstellenleitung: Donator- und Akzeptorniveaus
  • Raumladungszone, Diffusionsspannung ≈ 0,7 V und die Kapazitätsdiode
  • Diodengleichung I = I_S·(e^(U/U_T) − 1): × 10 pro 60 mV, r_d = U_T/I, −2 mV/K
  • LED-Farbe: λ/nm ≈ 1240/(E/eV) – warum Blau mehr Spannung braucht
  • Vorwiderstand mit Toleranzen für den ungünstigsten Fall – Strom und Leistung
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12:24

Folge 7

Brummspannung & Ladeelko – Advanced

Das lernst du

  • Spannung am Ladeelko: √2 · U_eff minus zwei Diodenspannungen – und was im Leerlauf passiert
  • Brummspannung ΔU ≈ I/(f_P·C) herleiten: 100 Hz hinter der Brücke, 50 Hz beim Einweg
  • Ladeelko dimensionieren: 0,5 A, 2 V Brumm → 2500 µF → 4700 µF, 25 V
  • Ladestromspitzen: warum die Diode kurz über 3 A führt und der Trafo Reserve braucht
  • Sperrspannung: Brücke û, Einweg mit Elko fast 2û
  • Oszilloskop mit AC-Kopplung und warum Schaltnetzteile so klein sind
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13:14

Folge 8

Z-Diode dimensionieren – Advanced

Das lernst du

  • Z-Kennlinie: I_Z,min, differentieller Widerstand r_Z, I_Z,max = P_tot/U_Z
  • Vorwiderstand aus zwei Grenzfällen: 162 Ω ≤ R_V ≤ 196 Ω → 180 Ω
  • Glättungsfaktor G ≈ 1 + R_V/r_Z und Stabilisierungsfaktor
  • Freilaufdiode rechnerisch: 5000 V ohne Diode, τ = L/R mit Diode
  • Fotodiode linear, Solarzelle mit Punkt grösster Leistung (MPP)
  • Schottky-Diode: halb so viel Verlust – und ihre Nachteile
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15:10

Folge 9

Transistor-Kennlinien – Advanced

Das lernst du

  • Kennlinienfeld: Sperrbereich, aktiver Bereich, Sättigung
  • Arbeitsgerade U_b = I_C · R_L + U_CE und Arbeitspunkt
  • Übersteuerungsfaktor: Basisstrom mit B_min richtig dimensionieren
  • Verlustleistung: 0,1 W gesättigt, 1,5 W halb durchgeschaltet
  • Speicherzeit und Schaltverluste
  • Darlington gegen MOSFET – und warum Logic-Level
  • Emitterfolger und Längsregler: U_aus ≈ U_Z − 0,7 V
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12:39

Folge 10

Netzteil dimensionieren – Advanced

Das lernst du

  • Scheitelwert, Brückenverluste und Trafo-Bemessung
  • Brummspannung ΔU ≈ I/(f·C) und die Wahl des Ladeelkos
  • Referenz 10,7 V aus Z-Diode und Siliziumdiode, Darlington → 9,3 V
  • Verlustleistung und Kühlkörper: Wärmewiderstände in Reihe
  • Träge Sicherung, Kontroll-LED, Kurzschluss-Problem
  • Wirkungsgrad, Festspannungsregler 7809, Schaltnetzteil, Sicherheit
  • Rückblick auf die ganze Advanced-Reihe
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