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Versuche

Der Transistor als Schalter

Das Ziel des Versuchs

Mit diesem Versuch wird nachgewiesen, dass ein Transistor als Schalter dienen kann.

Versuchsaufbau und -durchführung

An die Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors und ein in Serie geschaltetes Lämpchen wird eine Gleichspannung angelegt. Der Basisanschluss wird über einen \(10{\rm{k\Omega }}\)-Widerstand einmal mit dem Minuspol und einmal mit dem Pluspol der Spannungsquelle verbunden.

Hinweis: Die im Schaltplan genannten Bauteile sind natürlich nur ein möglicher Aufbau. Das Experiment kannst du auch mit vielen anderen Kombinationen aus Spannungsquelle, Transistor und Lampe realisieren.

Versuchsergebnis und Erklärung

Wenn du die Basis mit dem Minuspol der Spannungsquelle verbindest, leuchtet das Lämpchen nicht. In diesem Fall ist die Basis-Emitter-Diode nicht in Durchlassrichtung gepolt, so dass der Transistor-Effekt nicht auftreten kann. Die Kollektor-Emitter-Strecke lässt keinen Stromfluss zu, der Transistor wirkt wie ein geöffneter Schalter.
Wenn du die Basis mit dem Pluspol verbindest, so leuchtet das Lämpchen. Die Basis ist (genügend) positiv gegenüber dem Emitter, die Basis-Emitter-Diode ist durchgeschaltet, der Transistor-Effekt kann auftreten. Der Widerstand der Kollektor-Emitter-Strecke wird sehr klein, der Transistor wirkt wie ein geschlossener Schalter.

Versuchsdurchführung im Video

Vid 1 Versuchsdurchführung

Anwendungsbeispiel Helligkeitsschalter

Mit dem folgenden Versuch kannst du zeigen, wie sich ein Helligkeitsschalter, also ein Schalter, der sich bei einfallendem Licht schließt, mithilfe eines Transistors, eines Fotowiderstandes (LDRs) und eines Potentiometers (regelbarer Widerstand) realisieren lässt.

In der Schaltung wird das Potentiometer (etwa \(1-10\,\rm{M\Omega}\)) zunächst so eingestellt, dass die Lampe gerade nicht leuchtet. In diesem Fall ist der Spannungsteiler bestehend aus LDR und Potentiometer gerade so dimensioniert, dass die Spannung zwischen der Basis und dem Emitter nicht ausreicht, die Basis-Emitter-Diode durchzuschalten.

Beobachtung und Erklärung

Beleuchtest du den LDR, so leuchtet auch das Lämpchen.

Trifft Licht auf den LDR, so sinkt dessen Widerstand, es fällt an ihm eine geringere Spannung als vorher ab. Da die Gesamtspannung am Spannungsteiler gleich bleibt, muss nun am Potentiometer eine höhere Spannung als vor der Beleuchtung abfallen. Somit hat aber auch die Spannung zwischen Basis und Emitter zugenommen. Die Basis-Emitter-Diode wird leitend und es tritt der Transistor-Effekt ein.

Versuchsdurchführung im Video

Vid 2 Versuch im Video