# Vorbereitung Arbeit Kondensator und Spule ###### tags: `Lernfeld 7` ### Formelüberblick: --- **Kapazitiver Blindwiderstand** Der kapazitive Blindwiderstand ist frequenzabhängig. Je höher die Frequenz ist, desto geringer ist der Widerstand des Kondensators. Somit fällt bei höheren Frequenzen über den Kondensator auch weniger Spannung ab, da das <a href="https://hackmd.io/G2yv6N8RQwyVq1-e7DUZgw">Ohm'sche Gesetz</a> gilt. $$ X_C = \frac{1}{2\pi f \cdot C } $$ <center> C ist die Kapazität in F (Farad) </center> --- **Induktiver Blindwiderstand** Der induktive Blindwiderstand wird als das "Gegenstück" zum kapazitiven Blindwiderstand gesehen und ist ebenfalls frequenzabhängig. Der Widerstand wird bei höherer Frequenz ebenfalls größer und somit auch die Spannung, die über die Spule abfällt. $$ X_L = 2 \pi f \cdot L $$ <center> L ist die Induktivitität in H (Henry) </center> --- **Scheinwiderstand und Gesamtspannung** Der Scheinwiderstand ist der Gesamtwiderstand einer RC- oder RL-Reihenschaltung. Dieser wird nicht durch eine Addition beider Einzelwiderständen berechnet! Er ergibt sich aus der geometrischen Summe beider Werte. Auch die Gesamtspannung wird so berechnet. $$ Z = \sqrt{ R^2 + X_{C/L}^2} $$ $$ U_{ges} = \sqrt{ U_R^2 + U_{C/L}^2} $$ --- **Strom und Teilspannung berechnen** Um die Stromstärke der Schaltung und die Teilspannungen der einzelnen Bauteile zu berechen kann man das <a href="https://hackmd.io/G2yv6N8RQwyVq1-e7DUZgw">Ohm'sche Gesetz</a> verwenden. Somit gilt: $$ I = \frac{U_{ges}}{R_{ges}} $$ $$ U_R = R \cdot I $$ --- **Phasenverschiebungswinkel** Bei einer Reihenschaltung von Widerstand und Kondensator / Spule resultiert eine Phasenverschiebung. Diese lässt sich aus den verschiedenen Spannungen ermitteln. Wichtig dabei ist, dass man den Taschenrechner auf Grad (Degree) eingestellt hat. $$ sin φ = \frac{U_{C/L}}{U_{ges}}$$ $$ cos φ = \frac{U_{R}}{U_{ges}}$$ $$ tan φ = \frac{U_{C/L}}{U_{R}}$$ --- ### Hoch- und Tiefpass sowie Grenzfrequenz: --- Ein **Hochpass** ist ein elektrotechnischer Filter. Wie der Name verrät, filtert dieser tiefe Frequenzen heraus und lässt hohe Frequenzen passieren. Dies liegt daran, dass bei hohen Frequenzen der Blindwiderstand einer Spule sehr hoch und der eines Kondensators sehr gering ist. <center> <img src="https://i.imgur.com/joBEegs.jpg" width="600"></center> Der **Tiefpass** ist das Gegenstück zum Hochpass. Hier werden hohe Frequenzen herausgefiltert und tiefe Frequenzen könen den Filter ungehindert passieren. Dafür wird die Anordnung des Widerstandes mit dem Kondensator bzw. der Spule getauscht. <center> <img src="https://i.imgur.com/gczj30O.jpg" width="596"></center> --- **Grenzfrequenz** Die Grenzfrequenz ist dann erreicht, wenn die Ausgangsspannung (U~a~) nur noch 70,7 % der Eingangsspannung (U~e~) entspricht. Diese Dämpfung kann man ebenfalls als Dezibel berechen. $$ 20 \cdot log(0,707) = -3,01 dB $$ Bei der Grenzfrequenz entspricht die Verstärkung ca. -3 dB. Dezibel beschreibt dabei das Verhältnis von Aus- und Eingangsspannung. --- ### Aufbau eines Netzteils: --- ![](https://i.imgur.com/chBjuRL.png) --- **Varistor:** Der Varistor ist ein spannungsabhängiger Widerstand. Das heißt, dass dieser bei einer hohen Spannung niederohmig wird. Man nutzt dies als Schutz z.B. bei einem Blitzeinschlag. Denn bei einer hohen Spannung wird die Schaltung durch den Varistor kurzgeschlossen. --- **Transformator:** Der Transformator besteht aus einer Primär- und einer Sekundärspule. Diese werden meist um einen Eisenkern gewickelt. Das Bauteil transformiert die Eingangsspannung zu einer anderen Spannung. Dies wird maßgeblich durch das Wicklungsverhältnis beeinflusst. Ein Transformator funktioniert nur bei sinusförmiger Wechselspannung. --- **Brückengleichrichter:** Der Brückengleichrichter ist der erste Schritt, um aus einer Wechselspannung eine Gleichspannung zu erzeugen. Mit diesem werden die unteren Halbwellen nach oben "geklappt". Dabei gibt es durch die Spannung an den Dioden Verluste. --- **Glättungskondensator:** Dieser Kondensator formt aus der pulsierenden Gleichspannung eine Gleichspannung, indem er bei bei hohen Spannung geladen wird und diese Ladung bei niedrigen Spannungen abgibt. Das Ergebnis ist eine Gleichspannung mit kleinen Rippeln (Brummspannung). --- **Festspannungsregler:** Der Festspannungsregler wird mit einer Spannung versorgt und gibt eine definierte Spannung aus, die unter der Eingangsspannung liegt. So wird beim Netzteil die Brummspannung nicht in die Ausgangsspannung übertragen. Die Eingangsspannung des Festspannungsreglers sollte mindesten 2 Volt über der Ausgangsspannung liegen, da selbst bei kleineren Spannungseinbrüchen sonst Probleme auftreten. Um Eigenschwingungen zu vermeiden werden an Aus- und Eingang zwei Kondensatoren verbaut. ---