Elektronik: Bauteile, Ohmsches Gesetz und Messen

Elektronische Bauteile begrenzen Ströme, speichern Energie, schalten Signale oder leiten bevorzugt in eine Richtung. Solche Funktionen stecken zum Beispiel in Smartphones, Autos und Mikrocontroller-Projekten.

Elektronik und Elektrotechnik überschneiden sich. Elektronik behandelt häufig kleinere Signale und präzise Steuerungen; bei der elektrischen Energieversorgung stehen oft größere Leistungen im Vordergrund. Das ist eine Orientierung, keine feste Grenze.

Drei Größen beschreiben einen einfachen Stromkreis. Die Spannung U liegt zwischen zwei Punkten und wird in Volt gemessen. Die Stromstärke I ist der Ladungsfluss pro Zeit und wird in Ampere gemessen. Der Widerstand R begrenzt den Stromfluss; seine Einheit ist Ohm.

Für einen ohmschen Widerstand bei gleichbleibenden Bedingungen gilt:

U=R\cdot I

Daraus folgt für die Stromstärke:

I=\frac{U}{R}

Bauteile haben unterschiedliche Aufgaben. Ein Widerstand begrenzt Strom. Ein Kondensator speichert elektrische Energie kurzfristig. Eine Spule erzeugt ein Magnetfeld und reagiert auf Wechselstrom. Eine Diode leitet in Durchlassrichtung und sperrt in Gegenrichtung weitgehend. Ein Transistor schaltet oder verstärkt Signale. Eine integrierte Schaltung (IC) vereint viele Bauteile auf einem Chip.

Unterscheide bei einer Diode ihre Funktion, ihr Schaltsymbol und das Modell der Vorgänge im Halbleiter. Ein Symbol zeigt das Bauteil im Schaltplan; erst die Verbindungen und die Polung zeigen seine Aufgabe. Eine LED ist eine besondere Diode: In einem Batteriekreis mit LED und Widerstand lässt sie Strom nur bei passender Polung durch. Der Widerstand begrenzt den Strom. Ohne konkrete Bauteilwerte lässt sich kein sicherer Widerstandswert berechnen.

Bei Gleichstrom (DC) bleibt die Stromrichtung gleich, wie bei einer Batterie. Bei Wechselstrom (AC) ändert sie sich periodisch. Das Stromnetz im Haushalt nutzt Wechselstrom, ist aber kein Ort für Einsteigerexperimente.

Ein Multimeter misst je nach Ausstattung Spannung, Stromstärke und Widerstand; manche Geräte bieten auch Diodentest, Durchgangsprüfung, Kapazitäts- oder Frequenzmessung. Vor einer Messung wählst du Messgröße, passenden Bereich und richtige Buchsen. Bei manueller Bereichswahl beginnst du ausreichend hoch. Prüfe auch Messleitungen und Gerät auf Schäden.

Spannung misst du zwischen zwei Punkten. Für eine Strommessung schaltest du die Quelle zuerst aus und fügst das Gerät in Reihe ein. Widerstand misst du nur an einer von der Quelle getrennten, stromlosen Schaltung. Ein vorhandener Kondensator muss zuvor sicher entladen sein; trenne das Bauteil möglichst von anderen Stromwegen. Prüfe vor dem Einschalten die Anleitung und die Verschaltung. Übe nur an geeigneten Quellen bis 9 V; Steckdosen und geöffnete Geräte sind tabu.