Wozu dient Elektronik?
Mit Elektronik lässt sich elektrische Energie leiten, steuern und nutzen. Eine Lampe wandelt einen Teil davon in Licht um; ein Sensor macht aus einer physikalischen Größe ein Signal; ein Mikrocontroller verarbeitet dieses Signal. Dahinter steht stets derselbe Grundgedanke: Verbundene Bauteile bilden einen Stromkreis.
Ein Stromkreis ist mehr als eine Ansammlung von Teilen. Nur über einen durchgehenden leitenden Weg kann ein dauerhafter Strom fließen. Eine Batterie kann auch bei unterbrochenem Weg noch eine Spannung zwischen ihren Polen haben. Die nächsten Lektionen erklären Spannung, Strom und Widerstand genauer.
Vier Aufgaben im Stromkreis
- Die Quelle liefert Energie und hält eine Potenzialdifferenz zwischen ihren Anschlüssen aufrecht, etwa eine Batterie oder ein Kleinspannungsnetzteil.
- Leiter verbinden die Bauteile: Drähte auf einer Steckplatine oder Kupferbahnen auf einer Leiterplatte.
- Der Verbraucher nutzt die Energie: Eine LED leuchtet, ein Motor dreht sich oder ein Widerstand erwärmt sich leicht.
- Ein Schalter öffnet oder schließt den Weg. Ist er offen, fließt in dieser Schleife kein Strom; ist er geschlossen, ist der Weg wieder frei.
Verfolgen Sie im Schaltbild den Weg vom Pluspol der Quelle durch den Widerstand zurück zum Minuspol. Der Pfeil zeigt die technische Stromrichtung. Elektronen bewegen sich in einem metallischen Leiter in die Gegenrichtung; Schaltbilder verwenden jedoch die vereinbarte technische Richtung.
Erst den Schaltplan lesen
Ein Schaltplan zeigt elektrische Verbindungen, nicht die tatsächliche Lage der Bauteile auf dem Tisch. Eine Linie steht für eine Verbindung; das Symbol kennzeichnet die Funktion des Bauteils. Weit auseinander gezeichnete Teile können über dieselbe Leitung verbunden sein. Sich kreuzende Linien sind dagegen nicht zwangsläufig verbunden: Achten Sie auf die eingezeichneten Verbindungspunkte.
Suchen Sie vor dem Einschalten einen geschlossenen Weg und überlegen Sie, was beim Öffnen des Schalters geschieht. Beachten Sie auch die Polung: Eine LED muss richtig herum angeschlossen werden.
Ein sicherer erster Versuch
Verbinden Sie zwei AA-Zellen in Reihe (etwa 3 V), eine rote LED und einen 220-Ω-Widerstand zu einer Schleife: Pluspol → Widerstand → Anode der LED → Kathode → Minuspol. Die Kathode ist meist am kürzeren Anschluss und an der abgeflachten Gehäuseseite zu erkennen. Stecken Sie alles bei abgetrennten Zellen zusammen und schalten Sie erst dann kurz ein. Leuchtet die LED nicht, trennen Sie die Versorgung und prüfen Sie Verbindungen und Polung.
Der Widerstand begrenzt den Strom; schließen Sie die LED nicht direkt an die Zellen an. Schließen Sie die Batteriepole niemals kurz und verwenden Sie für diesen Versuch keine Netzspannung. Den Strom berechnen Sie später mit dem Ohmschen Gesetz.
Merken Sie sich: Quelle, Verbraucher und geschlossenen Weg erkennen; vor dem Einschalten den Schaltplan mit dem Aufbau vergleichen.