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Sensorschaltungen: Dämmerungsschalter und Temperaturwächter

Zehn Übungen zum Spannungsteiler — und dazu, welcher Widerstand in welcher Schaltung genau wo sitzt und warum das wichtig ist. Mit ausführlichem Lösungsweg zu jeder einzelnen Aufgabe.

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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 stimmt über den Spannungsteiler?
AFB I

Drei der sechs Aussagen sind richtig. Welche?

Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
Der Teiler liefert nur ein Spannungssignal, fast keinen Strom — schalten muss der Transistor. Bei gleich großen Widerständen teilt sich die Spannung halbe-halbe. Und ein LDR ändert nur seinen Widerstand; ohne zweiten Widerstand entsteht daraus kein auswertbares Signal.
A2
Stimmt's? — Fünferserie
AFB I

Fünf Behauptungen rund um Dämmerungsschalter und Temperaturwächter.

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

Alles hängt an einer Frage: An welchem Widerstand wird abgegriffen? Großer Widerstand am Abgriff → große Ausgangsspannung.
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.

Sensor und Festwiderstand werden in geschaltet; diese Anordnung heißt . Ändert der Sensor seinen Widerstand, ändert sich die am Abgriff. Erreicht sie die , schaltet der nachgeschaltete die Lampe ein.

„Sperrschicht“ passt nicht: Sie gehört zum pn-Übergang der Diode, nicht zum Spannungsteiler.
A4
Was macht die Ausgangsspannung?
AFB I

Abgegriffen wird immer am unteren Widerstand R2. Sortiere jede Änderung danach, was mit Uaus passiert.

Ziehe jede Karte in den passenden Korb — oder wähle sie mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1Uaus steigt
2Uaus sinkt
3Uaus bleibt gleich
Entscheidend ist nicht der einzelne Wert, sondern das Verhältnis R2 : (R1+R2). Verdoppelt oder halbiert man beide, bleibt es unverändert.
A5
Blitzrechnung
AFB I

An einem Spannungsteiler liegen 9,0 V. Oben sitzt R1 = 10 kΩ, unten R2 = 5,0 kΩ. Abgegriffen wird an R2. Wie groß ist Uaus in Volt?

Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
Uaus = 9,0 V · 5,0/(10+5,0) = 9,0 V · 1/3 = 3,0 V. Trick: R2 ist ein Drittel der Summe, also ist Uaus ein Drittel von 9,0 V — ganz ohne Taschenrechner.
A6
Der Dämmerungsschalter schaltet ein
AFB II

Der LDR sitzt unten, abgegriffen wird an ihm. Bringe den Ablauf beim Dunkelwerden in die richtige Reihenfolge.

Ziehe die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1Es wird dunkel, die Beleuchtungsstärke am LDR nimmt ab.
2Im LDR stehen weniger freie Ladungsträger zur Verfügung.
3Der Widerstand des LDR steigt auf mehrere Megaohm.
4Am LDR fällt jetzt fast die gesamte Spannung ab.
5Die Ausgangsspannung überschreitet die Schaltschwelle — der Transistor schaltet die Lampe ein.
Am häufigsten wandert Schritt 4 zu weit nach vorn. Erst muss der Widerstand groß werden, dann verschiebt sich die Spannungsaufteilung.
A7
Rechenkette
AFB II

Temperaturwächter an 12 V: oben ein NTC, unten der Festwiderstand R2 = 10 kΩ, abgegriffen an R2. Der NTC hat bei 25 °C 10 kΩ und bei 70 °C nur noch 2,0 kΩ.

Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
  1. Ausgangsspannung bei 25 °C V
  2. Ausgangsspannung bei 70 °C V
  3. Um wie viel Volt ist Uaus gestiegen? V
  4. Der Lüfter startet bei 8,0 V. Welchen Widerstand hat der NTC genau dann? kΩ
Die Kette zeigt beides: Der Teiler übersetzt Widerstand in Spannung — und aus einer geforderten Schaltschwelle lässt sich rückwärts der nötige Sensorwiderstand bestimmen.
A8
Aufbau und Schaltverhalten
AFB II

Abgegriffen wird stets am unteren Bauteil. Verbinde jeden Aufbau mit dem Verhalten, das er zeigt.

Klicke links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Kurzweg: Frage dich, wann das untere Bauteil hochohmig ist. Genau dann ist Uaus groß und die Schaltung löst aus.
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.
Zeile 6 ist der Klassiker: Es wird der falsche Widerstand in den Zähler geschrieben. Notiere dir vor dem Rechnen, an welchem Widerstand abgegriffen wird.
A10
Wie ändert sich Uaus?
AFB III

Abgegriffen wird an R2 (unten), die Gesamtspannung bleibt 9,0 V. Schätze für jede Zeile ein, was passiert — ohne zu rechnen.

Wähle für jede Zeile eine Stufe: 1 = sinkt stark, 2 = sinkt leicht, 3 = bleibt gleich, 4 = steigt leicht, 5 = steigt stark. Mit der Tastatur: Tab zur Zeile, ←/→ zwischen den Stufen, Enter setzt.
1 = sinkt stark5 = steigt stark
R2 ist ein LDR; im Raum wird das Licht ausgeschaltet.
R2 ist ein NTC; er wird kräftig erwärmt.
R1 und R2 werden beide verdoppelt.
R2 = 10 kΩ bleibt; R1 wird von 10 kΩ auf 11 kΩ vergrößert.
R2 = 10 kΩ bleibt; R1 wird von 10 kΩ auf 9,0 kΩ verkleinert.
Halbleiteränderungen wirken um Zehnerpotenzen, geänderte Festwiderstände nur um Prozente. Und was beide Widerstände gleichermaßen trifft, kürzt sich heraus — Nachdenken ist hier schneller als Rechnen.