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Die gleichrichtende Wirkung einer Diode

Eine Diode macht aus Wechselstrom einen stotternden Gleichstrom, der nur in eine Richtung fließen kann.

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Übungsaufgaben

Alle Übungen fortlaufend nummeriert — zuerst die interaktiven Übungen zum Klicken, Ziehen und Knobeln, danach die Rechen- und Textaufgaben. Jede Übung gibt dir sofort Rückmeldung; bei Schwierigkeiten helfen dir die gestuften Tipps.

A1
Was macht die Diode aus der Wechselspannung?
AFB I

Eine einzelne Silizium-Diode liegt in Reihe mit einem Widerstand an einer Wechselspannung. Welche Aussagen über die Spannung am Widerstand stimmen?

Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
Gleichrichten heißt nur „eine Richtung“, nicht „konstant“: Die negative Halbwelle wird weggeschnitten, nicht umgeklappt — umklappen kann erst der Brückengleichrichter. Größer wird die Spannung dabei nie, durch die Diode geht sogar etwa 0,7 V verloren.
A2
Stimmt's? — Fünferserie
AFB I

Fünf Behauptungen rund um die Einweggleichrichtung am 50-Hz-Netz.

Fünf Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann startest du die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Aussage 1 von 5

Eine Diode macht aus Wechselspannung eine pulsierende Gleichspannung — halbe Zeit Impuls, halbe Zeit 0 V, abzüglich 0,7 V.
A3
Lückentext mit Wortbank
AFB I

Setze die Fachbegriffe an die richtige Stelle — ein Wort bleibt übrig.

Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt) — mit Tab und Enter geht es genauso. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.

Bei der positiven Halbwelle ist die Diode in gepolt, bei der negativen Halbwelle sie. Am Widerstand liegt deshalb eine Gleichspannung. Bei 50 Hz sind das Impulse pro Sekunde, und der Scheitelwert sinkt um etwa .

Ein Kondensator kommt erst beim Glätten ins Spiel — die Diode allein richtet nur gleich.
A4
Leiten, sperren oder immer gültig?
AFB I

Sortiere die Aussagen danach, ob sie zur Leitphase, zur Sperrphase oder unabhängig von der Phase gelten.

Ziehe jede Karte in den passenden Korb — oder wähle sie mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1Diode leitet
2Diode sperrt
3Gilt immer
Entscheidend ist allein die Polung der anliegenden Halbwelle — die Periodendauer und die Durchlassrichtung ändern sich dabei nicht.
A5
Blitzrechnung
AFB I

Eine Wechselspannung mit f = 50 Hz wird mit einer einzelnen Diode gleichgerichtet. Wie lange leitet die Diode in jeder Periode?

Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
T = 1/50 Hz = 0,020 s = 20 ms, davon leitet die Diode die Hälfte: 10 ms. Merke für das Netz: 20 ms Periode, 10 ms Impuls, 10 ms Pause.
A6
Rechenweg zum Scheitelwert hinter der Diode
AFB II

Am Netz (Ueff = 230 V) hängt eine Silizium-Diode. Bringe die Rechenschritte für den Scheitelwert hinter der Diode in die richtige Reihenfolge.

Ziehe die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1Gegeben notieren: Ueff = 230 V.
2Scheitelwert berechnen: Ûein = 230 V · √2 ≈ 325 V.
3Spannungsabfall der Silizium-Diode ansetzen: UD ≈ 0,7 V.
4Abziehen: Ûaus = 325 V − 0,7 V.
5Ergebnis angeben: Ûaus ≈ 324 V.
Am häufigsten wird Schritt 2 übersprungen und die 0,7 V direkt vom Effektivwert abgezogen — der Spannungsabfall gehört aber zum Scheitelwert.
A7
Rechenkette
AFB II

Ein Trafo liefert eine Wechselspannung mit Ueff = 12 V und f = 50 Hz. Sie wird mit einer einzelnen Silizium-Diode gleichgerichtet.

Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
  1. Periodendauer T? ms
  2. Wie lange leitet die Diode je Periode? ms
  3. Scheitelwert vor der Diode Ûein = 12 V · √2? V
  4. Scheitelwert hinter der Diode, wenn 0,7 V abfallen? V
Bei kleinen Spannungen fällt der Verlust von 0,7 V deutlich ins Gewicht: Aus 17,0 V werden nur noch 16,3 V — am 230-V-Netz wäre derselbe Verlust kaum messbar.
A8
Größe und Zahlenwert verbinden
AFB II

Eine Silizium-Diode richtet die Netzspannung (Ueff = 230 V, f = 50 Hz) einweg gleich. Verbinde jede Größe mit ihrem Wert.

Klicke links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Ordne nach Einheiten vor: ms gehört zur Zeit, V zur Spannung — und die Impulszahl ist bei Einweggleichrichtung immer gleich der Frequenz.
A9
Fehlersuche im Schulheft
AFB II

Sechs Sätze aus einem Schulheft — drei davon sind falsch. Finde sie.

In diesem Text stecken Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Am häufigsten ist Zeile 6: Die 0,7 V werden vom Effektivwert statt vom Scheitelwert abgezogen.
A10
Wie viele Impulse pro Sekunde?
AFB III

An einer Einweggleichrichtung wird etwas verändert. Es geht um die Zahl der Spannungsimpulse pro Sekunde, die hinten ankommen. Schätze für jede Zeile ein, was passiert — ohne zu rechnen.

Wähle für jede Zeile eine Stufe: 1 = viertelt sich, 2 = halbiert sich, 3 = bleibt gleich, 4 = verdoppelt sich, 5 = vervierfacht sich. Mit der Tastatur: Tab zur Zeile, ←/→ zwischen den Stufen, Enter setzt.
1 = viertelt sich5 = vervierfacht sich
Die Diode wird umgepolt, die Frequenz bleibt 50 Hz.
Die Frequenz wird von 50 Hz auf 200 Hz erhöht.
Die Frequenz wird von 50 Hz auf 25 Hz gesenkt.
Die Frequenz wird von 200 Hz auf 50 Hz gesenkt.
Statt der einen Diode wird bei 50 Hz ein Brückengleichrichter eingebaut.
Die Impulszahl hängt nur an der Frequenz und an der Schaltung: einweg ergibt f Impulse, die Brücke 2·f. Wie herum die Diode sitzt, ändert nur, welche Halbwelle durchkommt.