Physikklausur Benötige Hilfe 

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Paniomania

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Ein Par Aufgaben meiner endlos langen Physikklausur verstehe ich nicht ganz:

1.) In einer Reihenschaltung befniden sich eine Spule, L = 20mH, ein Widerstand R = 100 Ohmen,´und ein Kondensator C= 1mikroF, die Versorgungsspannung beträgt U = 12V, f = 50 Hz
a) Berechnen Sie den Strom, der durch die Schaltung fließt.
b) Was passiert mit dem kapazitiven Widerstand, wenn der Kondensator größer wird? Wie ändert sich dann der Gesamtstrom?
c) Machen sie eine Aussage über die Spannung UL wenn die Induktivität größer wird.

2.) Welche Leistung ist mit einer Solarzelle zu erzielen, die bei Leerlauf eine Spannung von U = 2,4 V, bei R = 1kOhmen U = 2,2V und bei R = 500 Ohmen U = 1,6 V abgibt. Was bedeutet der MPP, wo liegt er?

3.) Eine Resonanz tritt auf bei f = 550 kHz (Deutschlandfunk), die Spule hat eine Induktivität von L = 0,15 mH. Auf welchen Wert muss dazu der Kondensator eingestellt werden? (C=?)

4.) Wann schaltet ein Transistor durch? Wie liegt der Unterschied, ob ein Transistor als Verstärker oder als Schalter arbeitet? Skizzieren Sie ein Ausgangskennlinienfeld.

5.) Skizzieren Sie eine Aplitudenmodulation von f = 200 Hz auf f1 = 1000 Hz, Beschreiben Sie wie eine Demodulation wirkt.

6.) Skizzieren Sie für eine Dimmerschaltung den Zustand, dass ein Viertel der Leistung zur Verfügung steht, sagen Sie dazu, wann der TRIAC durchschaltet.

7.) Erstellen Sie für folgende Aussagenlogik die Schaltung und die Umwandlung in der Bool'schen Algebra nach de Morgan:

S=(A (Klammer nach unten geöffnet) B) (Klammer nach oben geöffnet) ( A (Klammer nach unten geöffnet) C)

Wäre sehr nett, wenn mir jemand dabei helfen könnte bzw. Lösungsansetze posten könnte.

Mfg
Panio
 
Was genau verstehst du denn nicht?


Gerade bei 1. musst du ja mit den gegebenen Werten C und L nur die kapazitiven und Induktiven Widerstand ausrechnen, mit R dazu hast du dann Z!

Dann is Z=U/I Somit hättest du I für erstens.

Und wenn du dann die Gleichungen dortstehen hast sind auch b) aund c) kein Problem mehr.

Wenn dus garnicht verstehst kann ichs auch mal für dich durchrechnen!
 
Dies geht doch schon ziemlich weit in die Elektrotechnik, ist schon eher eine Elektrotechnikklausur als eine (allgemein) Physikklausur!
Ich versuche mal bei ein paar Dingen zu helfen:

1.)Nur meine Rechenergebnisse (Korrektur):
a.) 3.77 mA
b.) Xc wird kleiner --> Z wird kleiner --> I wird größer
c.) Xl wird größer --> Ul wird größer

2.) MPP=Maximum Power Point. Ist der Punkt, an dem die Solarzelle ihre maximale Leistung abgibt. Da hier nur 3 Punkte gegeben sind und ich nicht glaube dass man den Graph approximieren soll, liegt hier beim letzten gegebenen Punkt die maximale Leistung vor, nämlich: I=U/R mit 500 Ohm und U = 1,6 V --> 3,2mA --> Pmax = U * I = 5,12mW (die Leistungen der anderen Punkte ist geringer, selbst kontrollieren)

3.) Egal ob Reihen-oder Parallelschwingkreis die Formel für die Resonanzfrequenz ist:

f0=1/(2*pi*sqrt(L*C)) --> C=1/(4*pi^2*L*f0^2) mit eingesetzten Werten C = 558.2434 pF

4.) Grundsätzlich arbeitet ein Transistor im Verstärkerbetrieb um seinen Arbeitspunkt herum. Als Schalter im gesperrten Zustand bzw. voll durchgesteuert (gesättigt). Hierzu mehr: Ausgangskennlinie, Schalter etc. http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0208031.htm

Verstärkerbetrieb hier: http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0303311.htm

5.) Mir ist nicht klar, was von f auf f1 gemeint ist! Demoduliert wird auf jeden Fall so --> Gleichrichtung des AM-Signals, dann Herausfiltern der Trägerfrequenz, dann Entfernen des Gleichanteils --> Informationsspannung bleibt übrig!
Hierzu mehr: http://www.elektronik-kompendium.de/sites/kom/0401181.htm

6.) Für Dimmerschaltungen gibt es verschiedene Schaltungsarten: Phasenanschnitt-, Phasenabschnitt- und Schwingungspaketsteuerung.

Ich wähle hier den Klassiker Phasenanschnittsteuerung: Hier gut erklärt + Schaltbild http://de.wikipedia.org/wiki/Phasenanschnittsteuerung

Durchsteuern des DIAC und damit auch des TRIAC bei jeweils 135° (-180° da Nulldurchgang) und 315° (-360° da Nulldurchgang) --> ganz grob 1/4 der max. Leistung (eigentlich ein gutes Stück weniger) . Genauer hier: http://www.dewetron.de/artikel/phasenanschnitt_f.pdf Tabelle Palpha/P0 oder Rechnen mit Formel über Tabelle (sollst aber nur skizzieren).

Laut Tabelle (genauer) angeschnitten bei: 115° und 295°

Gerechnet mit Formel aus pdf: 113.83° und 293.83°

7.) S = (A and B) or (A and C)

Schaltung:

/=nicht
de Morgan angewendet:
S= /(A and B) and /(A and C)
weitere Auflösung
S = (/A or /B) and (/A or /C)

Wenn noch weitere Fragen zu den Lösungen, dann per PN oder hier im Thread melden!
 
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Also aufgabe 1) und 2) sind jetzt für mich klar, nach langer recherche, den Rest versteh ich 0 mir fehlt einfach das Verständnis dafür.
 
eine weitere Frage wäre.
5) Zeigen Sie an Hand einer Diodenkennlinie das Prinzip der Demodulation auf.

Was ist eien Diodenkennlinie und das Prinzip der Demodulation verstehe ich gar nicht.

und zu 6.

6) Skizzieren Sie für eine Dimmerschaltung den Zustand, dass die Hälfte der Leistung zur Verfügung steht, sage Sie dazu, wann der TRIAC durchschaltet.

Wie zeichne ich die "hälfte" oder den "viertel" ein?

EDIT: und wie läuft das ab mit einer "Logiktabelle" einer Schaltung? Wie fange ich an soetwas zu "lösen"?

mfg
 
Zuletzt bearbeitet von einem Moderator:
Bezieht sich diese Frage auf die 7.): EDIT: und wie läuft das ab mit einer "Logiktabelle" einer Schaltung? Wie fange ich an soetwas zu "lösen"?

Wenn ja, dann:

Klammer nach unten geöffnet = UND (AND)
Klammer nach oben geöffnet = ODER (OR)

Also
S=(A (Klammer nach unten geöffnet) B) (Klammer nach oben geöffnet) ( A (Klammer nach unten geöffnet) C)
ist gleich
S = (A and B) or (A and C)

um diesen Logikbezug lösen zu können, muß man zuerst die Logikgatter (Bausteine wie: UND, OR, NOR, XOR usw.) verstehen!

x AND y = ist nur WAHR (1), wenn ALLE Variablen WAHR sind. Bsp.: 0 and 1 = 0; 1 and 1 = 1
x OR y = ist nur FALSCH (0), wenn ALLE Variablen FALSCH sind. Bsp.: 0 or 1 = 1; 0 or 0 = 0

Hier die vollständige Logiktabelle zu jedem Gatter (UND,OR,NOT usw.): Logikgatter ? Wikipedia

Dann eine Tabelle aufstellen für alle möglichen Werte (hier Binärlogik: nur 0 oder 1) der Eingangsvariablen (A,B,C) im Bezug zu der/den Ausgangsvariablen (S).

Für die erste Zeile der Tabelle das Beispiel: S = (0 and 0) or (0 and 0) | Klammern zuerst --> S = (0) or (0) = 0
Für die zweite Zeile der Tabelle das Beispiel: S = (1 and 0) or (1 and 0) | Klammern zuerst --> S = (0) or (0) = 0 usw.



6.)Skizzieren Sie für eine Dimmerschaltung den Zustand, dass die Hälfte der Leistung zur Verfügung steht, sage Sie dazu, wann der TRIAC durchschaltet.
Wie zeichne ich die "hälfte" oder das "viertel" ein?

AUCH NUR DAS GRUNDSÄTZLICHE

Ich wähle wiederum die Phasenanschnittsteuerung

neu1l.jpg


Nur wenn der LEUCHTENSTROM fließt kann die Lampe brennen. Der Strom der durch den VARIABLEN WIDERSTAND und den KONDENSATOR fließt kann man vernachlässigen. Dieser TRIAC ist auch ein "Ventil" wie die Diode. Ab einer gewissen GATE-Spannung (hier Anschluss zwischen Widerstand und Kondensator) lässt er den LEUCHTENSTROM fließen. Diese GATE-Spannung muß eine gewisse Schwelle im positiven ODER negativen überschreiten. Ab wann diese GATE-Spannung überschritten wird hängt vom einstellbaren Widerstand und dem Kondensator ab. Je kleiner der Wert des Widerstandes eingestellt ist, umso schneller wird die Zündspannung am GATE erreicht, da sich der Kondensator schneller auflädt. Nach jedem Nulldurchgang (da Sinuskurve) macht der TRIAC wieder zu.

Zur Leistung:
neu1v.jpg


Die blaue Kurve stellt Strom und Spannung dar (in Wirklichkeit mit meistens verschiedenen Amplituden). Dir grüne Kurve das Produkt aus Strom und Spannung = elektrische Leistung. Die Leistung hat also die doppelte Frequenz. Beides wird bei der Phasenanschnittsteuerung nur angeschnitten, bedeutet nach dem Nulldurchgang eingeschaltet.

Schau dir doch hier http://de.wikipedia.org/wiki/Phasenanschnittsteuerung die Grafiken an. Die Fläche unter der Leistungskurve muß 1/4 bzw. 1/2 der gesamten entsprechen. Außerdem steht in der Frage nur skizzieren Sie!

5.) Zeigen Sie an Hand einer Diodenkennlinie das Prinzip der Demodulation auf.

Was ist eien Diodenkennlinie und das Prinzip der Demodulation verstehe ich gar nicht.

EINFACHSTE BEISPIEL (muß für Klausur reichen, mehr irritiert nur!)


neu1g.jpg


Eingang AM:
04012511d.jpg

DEMODULIERTES AM:
04012513.jpg


Warum? siehe Diodenkennlinie:
02011131.jpg


Prinzipiell: Sperrbereich: dort sperrt die Diode den Stromfluss (im Beispiel: alles was negativ ist)
Durchlassbereich: ab einer gewissen Spannung (+0.7V lässt die Diode den Strom fließen) --> Diode ist ein Ventil!

Daher ist nach der Demodulation nur noch der positive Teil des amplitudenmodulierten Signals zu sehen!

Man demoduliert um die Informationen zu erlangen (z.B. Radio: Ich muß was hören). Die Infos stecken in den einhüllenden Kurven (hier die obere und untere blaue Sinuskurve). Das Trägersignal ist die rote Sinuskurve in der Mitte. Da die blauen Kurven aber genau entgegengesetzt verlaufen, heben sie sich auf (du kannst nichts hören). Nach der Demodulation ist nur noch eine blaue Kurve zu sehen (dort steckt die Sprache drin und die Membrane im Kopfhörer bewegt sich nun --> du hörst etwas). Die rote Kurve ist von der Frequenz viel höher und, da der Mensch nur bis 20kHz hört, nicht zu hören.
 
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Vielen Dank erstmal für deine ausführliche Hilfestellung, leider erscheint mir das mit dem "und" "oder" immernoch nicht logisch ...
Außerdem habe ich im Internet nach einer Ausführlichen Definition / Ablaufplan von Demodulation gesucht, finde leider nur komplizierten Kram. Vllt. kannst du mir ja mal schnell erklären, was es damit auf sich hat =)
 
Ich will hier keinen Roman verfassen :). Deshalb frag bitte präziser was du wissen willst!
 
was bezeichnet man unter "modulation" was genau passiert da?
[kurz und bündig reicht];-)

"Und" "Oder" ... bedeutet was? Außerdem wollte ich folgendes Fragen, der triac schaltet ab einem gewissen wert um, so steht es in meinem protokoll, bei U = 1,95V durch richtig? das ist also eine Konstante wenn ichs richtig verstanden hab!
 
was bezeichnet man unter "modulation" was genau passiert da?
[kurz und bündig reicht];-)

In der Nachrichtentechnik das Verändern eines Trägersignals durch ein zu übertragendes Signal. (Schaue oben für ein wenig mehr!)


"Und" "Oder" ... bedeutet was? QUOTE]

Logische Verknüpfungen:

Wenn einer zu dir sagt: Du benötigst einen Hammer UND einen Nagel. Dann ist er nur zufrieden wenn du beides hast.
Wenn er aber sagen würde: Du benötigst einen Hammer ODER einen Nagel. Dann ist er schon mit einem Gegenstand zufrieden.

Außerdem wollte ich folgendes Fragen, der triac schaltet ab einem gewissen wert um, so steht es in meinem protokoll, bei U = 1,95V durch richtig? das ist also eine Konstante wenn ichs richtig verstanden hab!

Er schaltet ab einem Gewissen Wert, hier +-1.95V GATE-Spannung, durch. Er macht sozusagen das Ventil auf und lässt den Strom fließen. Dieser Wert gilt allerdings nur für einen bestimmten TRIAC. Davon gibt es tausende.
 
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