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Schaltungen und Zusammenstiel der Komponenten verstehen (Elektronik)

verfasst von Hartwig(R), 04.10.2021, 19:40 Uhr
(editiert von Hartwig am 04.10.2021 um 19:53)

» Ich verstehe 10x mehr wenn ich den Mist einfach nachzeichne und mit einem
» Tool simuliere.
klar, das geht sogar mit Excel.

Du hast 3 Bauelemente: eine Spannungsquelle und 2 Widerstände. Die Spannungsquelle hat 5V und die Widerstände haben R1 = 1Ohm und R2 = 4 Ohm

Damit gilt:

der Spannungsquelle wird folgender Strom entnommen: I = U / Rges = U / (R1 +R2) = 5V / (1Ohm + 4 Ohm) = 1A
Diese Formel steht sinngemäß in einer (oder sogar mehreren) Zelle(n), die die Spannungsquelle beschreibt / beschreiben.

Betrachten wir jetzt nur R1 in dieser Schaltung und wollen die an ihm abfallende Spannung bestimmen, so erhalten wir:
U= I x R1 = ( U / (R1 +R2)) x R1 = (5V / (1Ohm + 4 Ohm)) x 1Ohm

Da in einem einfachen Stromkreis mit einer Reihenschaltung der Strom überall gleich ist, habe ich den Term für den Strom extra in Klammern gesetzt.

Du erkennst aber, dass sich alle Bauelemente gegenseitig beeinflussen. So ist das noch mit einfachen Formeln berechenbar. Kommen z.B. Transistoren ins Spiel, dann wird die Berücksichtigung derer teilweise nicht-linearen Parameter nur vereinfacht und näherungsweise möglich sein, irgendwann wird das in Excel sehr umständlich.

So gibt es durchaus Schaltungen, in denen man den Transistor als einfachen Schalter betrachten kann. Nur muss man wissen, dass selbst in dem Fall eingangsseitig und ausgangsseitig Schaltverluste auftreten. Und man sollte erkennen können, wann ein Transistor tatsächlich als Schalter betrieben wird und wann er proportional betrieben wird. Das wiederum hängt von der Ansteuerung des Transistors und dessen Beschaltung ab.

» Es muss doch einfache Regeln geben wie die diversen
» Bauteile arbeiten und Regeln wie man diese kombiniert.

Diese Regeln gibt es, aber durch die gegenseitige Beeinflussung der Bauelemente sind sie nicht so einfach. Und in der Praxis hast Du es selten mit nur einem Stromkreis zu tun, meistens sind es mehrere vermaschte Stromkreise. Beim Transistor hast du mindestens einen Eingangsstromkreis und einen Ausgangsstromkreis, beide können zudem noch miteinander verbunden sein.

» Mir fehlt die
» Vorstellungskraft in einem Wirrwarr aus Linien und Symbolen irgendwas zu
» erkennen oder mir auch nur durch zu denken wie sich Strom durch die
» Schaltung bewegt und von den Bauteilen "manipuliert" wird.

Das ist verständlich, manchmal ist es einfacher, mit Funktionselementen zu arbeiten. Da wären als Beispiel die Operationsverstärker, das sind fast ideale Verstärker, die durch wenige Bauelemente für reale Anwendungen konfiguriert werden können. Das könnte also auch ein Einstieg in die Elektronik für Dich sein. Ein Transistor stellt auch "nur" einen Verstärker dar, nur leider ist er alles andere als ideal. Daher sind diverse Maßnahmen nötig, ihn wunschgemäß arbeiten zu lassen.
»
» Beim Programmieren kann ich quasi in essentiellen Bestandteilen wie
» Verzweigungen, Wiederholungen, usw. denken und damit Aufgaben lösen aber
» bei der Elektronik schaffe ich den Sprung von einzelnen Bauteilen zu
» Schaltungen nicht...

klar, das kommt durch die zuweilen vorhandene Vielzahl von Rückwirkungen, die eine elektronische Schaltung beinhalten kann. Du kannst z. B. in ein Programm eine Verzweigung einbauen, und dann hast du nur die Wirkung der Verzweigung. der Rest läuft wie gehabt. In der Elektronik kann eine Verzweigung durchaus eine Rückwirkung auf den Rest der Schaltung haben und diese vollständig anders funktionieren lassen - Verzweigungen sind in der analogen Elektronik nicht nur logisch!

»
» Wenn ich zB ein Programm schreiben wollen würde das den Stromfluss in einer
» Schaltung simuliert dann muss es ja bestimmte Regeln geben wie welche Teile
» diesen Stromfluss beeinflussen und ich meine damit nicht irgendwelche
» Formeln sondern ganz einfache umgangssprachliche Erklärungen was welches
» Teil fundermental macht.

Sicher gibt es diese Regeln, aber eine Komplexere Schaltung muß man als Netzwerk mit einer Anzahl von Maschen betrachten. Üblicherweise werden die Bauelemente mathematisch beschrieben, dann die Maschen und dann das gesamte Netzwerk. Also eine Vielzahl von miteinander verknüpften Gleichungen
»
» Ich bin mir sicher jedes Anfängertraining das ich mir angesehen habe
» erklärt genau das zwischen den Zeilen nur sehe ich es vor lauter Physik
» nicht. Widerstände können zB den Strom oder die Spannung teilen je nach dem
» wie man Sie schaltet und Sie limitieren den Stromfluss. Also mit einem Wort
» gesagt kann man die Dinger als Begrenzer oder zum aufsplitten einsetzen.
» Können sie sonst noch was oder war es das?

Ein Widerstand hemmt den Stromfluß und setzt die dabei entstehende "Reibungsenergie" in Wärme um. Mehr macht er nicht. Seine eigentliche Wirkung in der Schaltung ergibt sich aber stets aus dem Zusammenwirken mit anderen Bauelementen, das können natürlich auch andere Widerstände sein.
»
» Was kann zB ein Transistor? Ist das nur ein Schalter oder kann der noch
» was?

er kann verstärken und / oder schalten. Auch das hängt davon ab, wie er eingesetzt wird

»
» Ich komm einfach nicht auf die Art und Weise der 0815 Einführungen klar.
» Ich sehe die Funktion vor lauter Physik und Formeln nicht... Und wie du
» ganz richtig sagst - den Käse kann ich dann zur Not googeln. Gibt es denn
» nichts was in einfachen Worten ohne Physik bla bla erst mal erklärt was
» Bauteile machen?!

Klar gibt es das - das wäre die Mathematik. In der Schaltungssimulation werden nichtlineare Bauelemente durch mehr oder weniger komplexe (Differeintial-) Gleichungen beschrieben. Auch das wäre ein Einstieg - ich erwähnte ja schon die Kennlinien, die die grafische Darstellung der Funktionsweise eines Bauelementes darstellen. Aber das willst Du ja offenbar nicht.

Ich verstehe immer noch nicht ganz, was Du eigentlich willst. Physik darf es nicht sein, über Sprachen / Grammatik hast Du dich auch entsprechend geäußert (wenn ich es richtig verstanden habe). Das ließ mich ins Grübeln kommen - wenn ich an Programmiersprachen denke. Dort gibt es ja auch einige Analogien. Und wenn Deine Fragestellung Programmieranwendungen betrifft, dann sind Grundkenntnisse im Anwendungsbereich immer von Vorteil - wenn nicht sogar zwingend erforderlich. Und Elektronik ist nun mal Physik und Mathematik. Man kann nicht schwimmen lernen, ohne Naß zu werden.....

Edit:
Ok, habe gerade Dein Posting weiter unten gelesen zu Deinem Background. OK, verstehe ich, aber dann wird es wirklich schwierig. Dein Ausbildung scheint fern jeder Technik zu sein - also eher Datenbanken und Kontensysteme etc. Denn selbst bei Statistiken oder Modellrechnungen werden ja oft grafische Darstellungen zur Erläuterung von Funktionen gebraucht - und nichts anderes benutzt man zur Darstellung von Bauelementfunktionen. Sei's drum - es ist nicht Dein Handwerk. Nur allein mit Faktenwissen wirst Du in der Elektronik nicht weit kommen. Technische Zusammenhänge kann man nur sehr bedingt auswendig lernen - daher existieren auch die von Dir gesuchten einfachen Beschreibungen von Bauelementen nicht. in der Art, wie Du sie Dir vorstellst.

Hartwig



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