Alles für die Technik-Klassenarbeit
Diese Seite fasst jedes Thema von deinem Aufschrieb einzeln zusammen — mit Erklärung, Schaltzeichen, Beispielen und allen Fachbegriffen zum Nachschlagen.
Wähle links ein Thema oder klicke unten auf eine der Karten. Unterstrichene Wörter sind Fachbegriffe — einfach antippen, dann erscheint die Erklärung. Alle Begriffe stehen außerdem gesammelt im Glossar.
Grundlagen
Ohm'sches Gesetz
U, R, I und der Vorwiderstand einer LED
Widerstand messen
Multimeter richtig einsetzen
Platinen & Bestückung
Aufbau einer Leiterplatte
Löten
Werkzeug, Technik, Sicherheit
Hell-/Dunkelschaltung
Schaltungen mit dem LDR
Ausschaltverzögerung
Das RC-Zeitglied erklärt
Bauteile
LED
Leuchtdiode
Festwiderstand
inkl. Farbcodetabelle
Potentiometer
einstellbarer Widerstand
LDR
Fotowiderstand
NTC
Heißleiter
Transistor
elektronischer Schalter
Kondensator
Ladungsspeicher
Referenz
Schaltzeichen
alle Symbole zum Zeichnen
Rechner
Vorwiderstand & Farbcode
Glossar
alle Fachbegriffe gesammelt
Ohm'sches Gesetz & Vorwiderstand
Zusammenhang zwischen Spannung, Widerstand und Stromstärke
Prüfungsziel: Vorwiderstand einer LED berechnen könnenDas Ohm'sche Gesetz beschreibt, wie Spannung, Widerstand und Stromstärke zusammenhängen. Man kürzt es oft mit URI ab — nach den drei Formelzeichen.
Aus der Grundformel lassen sich die beiden anderen Größen umstellen — das sogenannte URI-Dreieck hilft dabei:
R = U ÷ I · I = U ÷ R · U = R · I
Vorwiderstand einer LED berechnen
Eine LED darf nicht direkt an die Betriebsspannung angeschlossen werden, sonst fließt zu viel Strom und sie wird zerstört. Deshalb schaltet man einen Vorwiderstand in Reihe. Die Formel dafür:
Eine rote LED (Uf = 2,0 V, If = 20 mA = 0,02 A) soll an einer 9 V-Batterie betrieben werden.
Rv = (9 V − 2,0 V) ÷ 0,02 A = 350 Ω
Da 350 Ω kein genormter Wert ist, wählt man den nächsthöheren Wert aus der E-Reihe, z. B. 390 Ω — nie abrunden, sonst fließt zu viel Strom!
Zum selbst Rechnen: → siehe Seite „Rechner“ im Menü.
Widerstand mit dem Multimeter messen
Der Ohmmeter-Modus in der Praxis
Ein Multimeter kann im Widerstandsmodus (Ohmmeter-Funktion, Symbol Ω) den Widerstand eines Bauteils bestimmen.
So gehst du vor
- Bauteil spannungsfrei machen und wenn möglich aus der Schaltung auslöten — sonst verfälschen Nachbarbauteile das Messergebnis.
- Drehschalter auf den Ω-Bereich stellen und einen passenden Messbereich wählen (bei unbekanntem Wert mit dem größten Bereich starten und schrittweise verkleinern).
- Messspitzen an die beiden Anschlüsse des Bauteils halten — Polung spielt bei einem einfachen Widerstand keine Rolle.
- Angezeigten Wert ablesen und mit dem aufgedruckten Farbcode vergleichen.
Weitere Prüfungen mit dem Multimeter
Der Durchgangsprüfer piept, wenn zwischen zwei Punkten eine leitende Verbindung besteht — praktisch zum Prüfen von Leiterbahnen oder Kabeln.
Zeigt das Multimeter 0 Ω, obwohl kein Bauteil dazwischen sein sollte, liegt ein Kurzschluss vor.
Widerstand wird nie in einer eingeschalteten, unter Spannung stehenden Schaltung gemessen — das Ergebnis wäre falsch und das Messgerät könnte beschädigt werden.
Platinen — Aufbau & Bestückung
Buch S. 242/243
Eine Leiterplatte (engl. PCB) verbindet Bauteile elektrisch, ohne dass man sie einzeln verdrahten muss.
Kupfer-Leiterbahnen (hell) verbinden Lötpads (Kreise) — Bauteile werden darauf bestückt
Wichtige Fachbegriffe
- Leiterbahn — die „Kabel“ auf der Platine, aus Kupfer geätzt.
- Lötpad — Kupferfläche, an der ein Bauteil festgelötet wird.
- Bestücken — Bauteile auf der Platine platzieren, bevor sie verlötet werden.
- Bestückungsdruck (Silkscreen) — weißer Aufdruck mit Bauteil-Umrissen und Bezeichnungen wie R1, D1, C1.
- Bestückungsseite / Lötseite — Vorder- bzw. Rückseite der Platine.
- THT — Bauteile mit Drahtbeinchen, die durch Löcher gesteckt werden (Schulstandard).
Erst niedrige, hitzeunempfindliche Bauteile (Widerstände, Dioden), dann höhere Bauteile (Kondensatoren, Transistoren). Immer auf die Polung achten — bei LED, Elko und Transistor ist die Einbaurichtung wichtig!
Einführung in das Löten
AB „Einführung in das Löten" · Buch S. 244/245
Beim Löten werden Bauteil-Anschluss und Lötpad durch ein geschmolzenes Zusatzmetall, das Lot (Lötzinn), dauerhaft und elektrisch leitend verbunden.
Werkzeug & Material
- Lötkolben — beheizt Bauteil und Pad auf ca. 300–350 °C.
- Elektroniklot — dünner Draht mit eingebauter Flussmittelseele, die Oxide entfernt.
- Lötkolbenständer, feuchter Schwamm zum Reinigen der Spitze, evtl. Absaugung gegen Lötdämpfe.
Ablauf einer Lötstelle
- Bauteil ins Lötpad stecken, Beinchen leicht abwinkeln.
- Lötkolbenspitze gleichzeitig an Bauteilbein und Pad halten (2–3 Sekunden vorheizen).
- Lötzinn zuführen — es soll am heißen Metall schmelzen, nicht an der Kolbenspitze.
- Erst das Lot, dann den Kolben wegnehmen. Stelle nicht bewegen, bis sie erkaltet ist.
Glänzend, glatt, kegelförmig — das Lot umschließt Bein und Pad vollständig.
Kalte Lötstelle: matt, körnig, brüchig — schlechter oder kein elektrischer Kontakt. Muss nachgelötet werden.
Lötkolben wird über 300 °C heiß — nie die Spitze berühren, Kolben nach Gebrauch im Ständer ablegen, gut lüften (Flussmitteldämpfe nicht einatmen), Schutzbrille bei Bedarf tragen.
Hell- und Dunkelschaltung
Schaltungen mit LDR und Transistor
Beide Schaltungen nutzen einen LDR zusammen mit einem Festwiderstand als Spannungsteiler. Die Teilspannung steuert die Basis eines Transistors, der wie ein elektronischer Schalter einen Verbraucher (z. B. LED, Relais) ein- oder ausschaltet.
Hellschaltung: LDR oben — bei Licht sinkt R(LDR), Basisspannung steigt, Transistor schaltet ein
Dunkelschaltung: LDR unten — bei Dunkelheit steigt R(LDR), Basisspannung steigt, Transistor schaltet ein
Vergleich
| Schaltung | LDR-Position im Spannungsteiler | Schaltet ein bei | Anwendungsbeispiel |
|---|---|---|---|
| Hellschaltung | oben (an +) | Licht | Alarmanlage, die bei Lichteinfall auslöst |
| Dunkelschaltung | unten (an Masse) | Dunkelheit | Straßenlaterne, Nachtlicht |
Am Abgriffpunkt zwischen LDR und Festwiderstand liegt die Spannung, die zur Basis des Transistors führt. Je größer der Widerstand des LDR im Vergleich zum Festwiderstand ist, desto höher ist die Spannung an dieser Stelle.
Ausschaltverzögerung
Wie ein Kondensator Zeit „speichert"
Eine Ausschaltverzögerung sorgt dafür, dass z. B. eine Lampe nach dem Ausschalten noch eine Zeit lang weiterleuchtet, bevor sie ausgeht — bekannt vom Treppenhauslicht.
Funktionsprinzip
Ein Kondensator wird über einen Widerstand aufgeladen, solange die Schaltung eingeschaltet ist. Er lädt sich dabei so auf, dass die Basis des Transistors weiterhin Basisstrom erhält. Wird der Schalter geöffnet, kann sich der Kondensator nicht mehr sofort entladen — er entlädt sich langsam über den Widerstand weiter durch die Basis des Transistors. Solange dieser Entladestrom groß genug ist, bleibt der Transistor leitend und der Verbraucher (z. B. eine LED) bleibt an.
Vereinfacht: Schalter → Vorwiderstand → RC-Glied (R+C) → Basis des Transistors
Größerer Widerstand oder größere Kapazität → längere Verzögerungszeit. Die Ausschaltverzögerung nutzt also gezielt die Entladekurve des Kondensators.
LED — Leuchtdiode
Light Emitting Diode
Funktion
Eine LED ist eine Halbleiterdiode, die in Durchlassrichtung leuchtet, sobald ihre Durchlassspannung (je nach Farbe ca. 1,8–3,3 V) überschritten wird. In Sperrrichtung fließt kein Strom.
Polung erkennen
- Langes Bein = Anode (+)
- Kurzes Bein = Kathode (−), meist zusätzlich durch Abflachung am Gehäuse markiert
Schaltzeichen LED — Pfeile = abgestrahltes Licht
Statusanzeigen an Geräten, Displays, moderne Beleuchtung. Benötigt fast immer einen Vorwiderstand (siehe TH-01).
Festwiderstand
inkl. Farbcodetabelle
Funktion
Ein Festwiderstand hat einen unveränderlichen Wert und begrenzt den Stromfluss, um Bauteile zu schützen oder Spannungen aufzuteilen.
Schaltzeichen Festwiderstand
Farbcodetabelle (4 Ringe)
Ring 1+2 = Ziffern, Ring 3 = Multiplikator, Ring 4 = Toleranz.
| Farbe | Ziffer | Multiplikator | Toleranz |
|---|---|---|---|
| Schwarz | 0 | ×1 | — |
| Braun | 1 | ×10 | ±1% |
| Rot | 2 | ×100 | ±2% |
| Orange | 3 | ×1.000 | — |
| Gelb | 4 | ×10.000 | — |
| Grün | 5 | ×100.000 | ±0,5% |
| Blau | 6 | ×1.000.000 | ±0,25% |
| Violett | 7 | — | ±0,1% |
| Grau | 8 | — | — |
| Weiß | 9 | — | — |
| Gold | — | ×0,1 | ±5% |
| Silber | — | ×0,01 | ±10% |
Beispiel: Rot – Violett – Braun → 27 × 10 = 270 Ω
Vorwiderstand für LEDs, Strombegrenzung in Spannungsteilern, Einstellung von Zeitkonstanten (zusammen mit Kondensatoren).
→ Rechne selbst auf der Seite „Rechner".
Potentiometer
einstellbarer Widerstand
Funktion
Ein Potentiometer ist ein Widerstand mit einstellbarem Wert. Ein beweglicher Schleifer gleitet über eine Widerstandsbahn und greift eine variable Teilspannung ab — es hat 3 Anschlüsse.
Schaltzeichen Potentiometer — Pfeil = Schleifer
Lautstärkeregler, Dimmer, Einstellung von Helligkeits- oder Zeitschwellen in Sensorschaltungen.
LDR — Fotowiderstand
Light Dependent Resistor
Funktion
Der Widerstandswert eines LDR ist abhängig vom Lichteinfall: Bei viel Licht sinkt sein Widerstand (wenige hundert Ohm), bei Dunkelheit steigt er stark an (mehrere hunderttausend Ohm).
Schaltzeichen LDR — Pfeile = einfallendes Licht
Dämmerungsschalter für Straßenlaternen, automatische Nachtlichter, Belichtungsmesser — siehe auch TH-05 Hell-/Dunkelschaltung.
NTC — Heißleiter
Negative Temperature Coefficient
Funktion
Ein NTC-Widerstand (Heißleiter) verringert seinen Widerstand, wenn die Temperatur steigt — das Gegenteil eines PTC (Kaltleiter).
Schaltzeichen NTC — schräger Strich mit „t°"
Temperaturfühler in Thermometern und Heizungssteuerungen, Überstromschutz beim Einschalten von Geräten (Einschaltstrombegrenzer).
Transistor
elektronischer Schalter & Verstärker
Funktion
Ein Transistor hat drei Anschlüsse: Basis, Kollektor und Emitter. Ein kleiner Steuerstrom an der Basis schaltet einen viel größeren Strom zwischen Kollektor und Emitter — man nennt das Stromverstärkung.
Schaltzeichen npn-Transistor — Pfeil am Emitter zeigt nach außen
Elektronischer Schalter in der Hell-/Dunkelschaltung und der Ausschaltverzögerung, Verstärker in Audiogeräten.
Kondensator
Ladungsspeicher
Funktion
Ein Kondensator speichert elektrische Ladung zwischen zwei leitenden Flächen, die durch einen Dielektrikum getrennt sind. Er lädt sich über einen Widerstand langsam auf und entlädt sich ebenso langsam wieder. Einheit: Farad (F).
Schaltzeichen Kondensator (zwei parallele Linien)
Zeitglieder (z. B. Ausschaltverzögerung), Pufferung und Glättung von Spannungen in Netzteilen.
Schaltzeichen
Alle Symbole auf einen Blick (nur M-Niveau)
Festwiderstand
Potentiometer
LDR
NTC
Kondensator
Elektrolytkondensator
Diode
LED
npn-Transistor
Schalter (offen)
Spannungsquelle (Batterie)
Masse
Rechner
Vorwiderstand & Farbcode selbst ausprobieren
LED-Vorwiderstand-Rechner
Farbcode-Rechner (4-Ring)
Glossar
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