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Physik 9 · Elektrizitätslehre

Diode und Gleichrichter

Eine Diode wirkt wie ein Ventil für den Strom. In Durchlassrichtung leitet sie, sobald die Spannung groß genug ist. In Sperrrichtung lässt sie praktisch keinen Strom durch. Das Schaltzeichen zeigt die Durchlassrichtung als Pfeil für die technische Stromrichtung, also von + nach −. Mit dieser Eigenschaft macht man aus Wechselspannung eine Spannung, die immer dieselbe Polung hat.

So gehst du vor

  1. 1Wähle eine Diode. Erhöhe die Spannung in kleinen Schritten und übernimm U und I in die Tabelle. Miss dicht, wo der Strom einsetzt.
  2. 2Drehe die Diode um und miss auch in Sperrrichtung.
  3. 3Bestimme die Schwellenspannung aus deiner Kennlinie. Erst dann die Auswertung zeigen.
  4. 4Weiter unten: Wähle eine Gleichrichterschaltung. Tippe auf den Schirm oder lass die Zeitlupe laufen und verfolge, wo gerade Strom fließt.
  5. 5Vergleiche die Scheitelwerte von Eingang und Ausgang.

Kennlinie: Wie hängt die Stromstärke von der Spannung ab?

Spannung an der Diode
0,000 V
Stromstärke
0,00 mA

Der Schutzwiderstand begrenzt den Strom, sonst wird die Diode zerstört. Die Punkte zeigen die technische Stromrichtung. Die Anzeigen streuen etwas.

Bauteil

Spannung des Netzgeräts U0

2,00 V

Auswertung: Stromstärke I über der Spannung U an der Diode

Miss dort dicht, wo der Strom einsetzt, und drehe die Diode für negative Spannungen um.

Nr.U in VI in mA
0,00,20,40,60,81,01,20510152025U in VI in mA

Gleichrichter: aus Wechselspannung wird pulsierende Gleichspannung

Die Schaltung läuft in Zeitlupe, die Frequenz am Oszilloskop ist 50 Hz. Farbig ist der Weg, auf dem gerade Strom fließt.

Schaltung

Scheitelwert der Eingangsspannung Û

6,0 V
Scheitel Eingang
0,00 V
Scheitel Ausgang
0,00 V

Aufträge

  1. Stelle bei der Siliziumdiode 5 V ein. Lies die Spannung an der Diode ab. Drehe dann die Diode um. Wie verteilt sich die Spannung des Netzgeräts jetzt?
  2. Miss die Kennlinie der Siliziumdiode und der roten LED. Wodurch unterscheiden sie sich? Warum ist der Quotient aus U und I hier keine sinnvolle Kennzahl?
  3. Berechne für die rote LED den Schutzwiderstand, wenn sie an 9 V mit 20 mA leuchten soll. Rechne mit einer Spannung von 1,9 V an der LED.
  4. Einweggleichrichter: Was geschieht in der negativen Halbwelle? Vergleiche die Scheitelwerte von Eingang und Ausgang bei Û = 6 V.
  5. Brückengleichrichter: Verfolge den Stromweg in beiden Halbwellen. Welche Dioden leiten jeweils? In welcher Richtung fließt der Strom durch die Last?
  6. Zähle für beide Schaltungen die Spannungsbuckel in 40 ms. Warum ist der Scheitelwert beim Brückengleichrichter kleiner als beim Einweggleichrichter? Welchen Vorteil hat die Brücke trotzdem?
  7. Bestimme die Schwellenspannung von Diode X. Löse erst danach auf.

Theorie: Kapitel „Diode“. Die Kennlinien weiterer Bauteile findest du auf der Seite „Ohmsches Gesetz und Kennlinien“.