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electrical_engineering_1:simple_circuits [2021/09/23 09:26]
tfischer
electrical_engineering_1:simple_circuits [2023/10/18 01:21] (aktuell)
mexleadmin
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-====== 2Simple DC circuits ======+====== 2 Simple DC circuits ======
  
-<WRAP right>+So far, only simple circuits consisting of a source and a load connected by wires have been considered. \\  
 +In the following, more complicated circuit arrangements will be analyzed. These initially contain only one source, but several lines and many ohmic loads (cf. <imgref BildNr91>). 
 + 
 +<WRAP>
 <imgcaption BildNr91 | Example of a circuit> <imgcaption BildNr91 | Example of a circuit>
 </imgcaption> </imgcaption>
-{{drawio>BeispieleStromkreis}}+{{drawio>BeispieleStromkreis.svg}}
 </WRAP> </WRAP>
- 
-So far, only simple circuits consisting of a source and a load connected by wires have been considered. \\ In the following, more complicated circuit arrangements will be analysed. These initially contain only one source, but several lines and many ohmic loads (cf. <imgref BildNr91>). 
  
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-===== 2.1 ideal components =====+===== 2.1 Idealized Components =====
  
 <callout> <callout>
  
-=== goals ===+=== Learning Objectives ===
  
-After this lesson you should:+By the end of this section, you will be able to:
   - Know the representation of ideal current and voltage sources in the U-I diagram.   - Know the representation of ideal current and voltage sources in the U-I diagram.
   - Know the internal resistance of ideal current and voltage sources.   - Know the internal resistance of ideal current and voltage sources.
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 Every electrical circuit consists of three elements: Every electrical circuit consists of three elements:
-  - **Consumers**: consumers convert electrical energy into energy that is not purely electrical. \\ e.g.+  - **Consumers** also called **Loads** (in German: Verbraucher or Last): consumers convert electrical energy into energy that is not purely electrical. \\ e.g.
     - into electrostatic energy (capacitor)     - into electrostatic energy (capacitor)
     - into magnetostatic energy (magnet)     - into magnetostatic energy (magnet)
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     - into mechanical energy (loudspeaker, motor)     - into mechanical energy (loudspeaker, motor)
     - into chemical energy (charging an accumulator)     - into chemical energy (charging an accumulator)
-  - **sources (generators)**: sources convert energy from another form of energy into electrical energy. (e.g. generator, battery, photovoltaic). +  - **Sources** also called **Generator** (in German: Quellen): sources convert energy from another form of energy into electrical energy. (e.g. generator, battery, photovoltaic). 
-  - **wires (interconnections)**: the wires of interconnection lines link consumers to sources.+  - **Wires** also called **Interconnections** (in German Leitungen or Verbindungen)The wires of interconnection lines link consumers to sources.
  
 These elements will be considered in more detail below. These elements will be considered in more detail below.
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 ==== Consumer ==== ==== Consumer ====
  
-  * The colloquial term 'consumer' in electrical engineering stands for an electrical consumer - i.e. a component which converts electrical energy into another form of energy.+  * The colloquial term 'consumer' in electrical engineering stands for an electrical consumer - i.e. a component that converts electrical energy into another form of energy.
   * A resistor is often also referred to as a consumer. In addition to pure ohmic consumers, however, there are also ohmic-inductive consumers (e.g. coils in a motor) or ohmic-capacitive consumers (e.g. various power supplies using capacitors at the output). Correspondingly the equation "consumer is a resistor" is wrong.   * A resistor is often also referred to as a consumer. In addition to pure ohmic consumers, however, there are also ohmic-inductive consumers (e.g. coils in a motor) or ohmic-capacitive consumers (e.g. various power supplies using capacitors at the output). Correspondingly the equation "consumer is a resistor" is wrong.
-  * Current-voltage characteristics (vgl. <imgref BildNr4>+  * Current-voltage characteristics (see <imgref BildNr4>
-    * Current-voltage characteristics of a load always run through the origin, because without current there is no voltage and vice versa.+    * Current-voltage characteristics of a load always run through the origin, because without current there is no voltageand vice versa.
     * Ohmic loads have a linear current-voltage characteristic which can be described by a single numerical value. \\ The slope in the $U$-$I$-characteristic is the conductance: $I = G \cdot U = {{U}\over{R}}$     * Ohmic loads have a linear current-voltage characteristic which can be described by a single numerical value. \\ The slope in the $U$-$I$-characteristic is the conductance: $I = G \cdot U = {{U}\over{R}}$
  
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 <imgcaption BildNr4 | Examples of current-voltage characteristics> <imgcaption BildNr4 | Examples of current-voltage characteristics>
 </imgcaption> </imgcaption>
-{{drawio>BeispieleStromSpannungsKennlinie}}+{{drawio>BeispieleStromSpannungsKennlinie.svg}}
 </WRAP> </WRAP>
  
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 ==== Sources ==== ==== Sources ====
  
-<WRAP>+  * Sources act as generators of electrical energy 
 +  * A distinction is made between ideal and real sources. \\ The real sources are described in the following chapter "[[non-ideal_sources_and_two_terminal_networks]]".
  
-Ideal Sources +The **ideal voltage source** generates a defined constant output voltage $U_\rm s$ (in German often $U_\rm q$ for Quellenspannung). 
-{{youtube>IZDh_EUuhRs}}+In order to maintain this voltage, it can supply any current. 
 +The current-voltage characteristic also represents this (see <imgref BildNr6>). \\ 
 +The circuit symbol shows a circle with two terminals. In the circuit, the two terminals are short-circuited. \\ 
 +Another circuit symbol shows the negative terminal of the voltage source as a "thick minus symbol", the positive terminal is drawn wider. 
 + 
 +The **ideal current source** produces a defined constant output current $I_\rm s$ (in German often $I_\rm q$ for Quellenstrom). 
 +For this current to flow, any voltage can be applied to its terminals. 
 +The current-voltage characteristic also represents this (see <imgref BildNr7>). \\ 
 +The circuit symbol shows again a circle with two connections. This time the two connections are left open in the circle and a line is drawn perpendicular to them. 
 + 
 +<WRAP>
  
-\\ 
 <WRAP group><WRAP column 45%> <WRAP group><WRAP column 45%>
 <imgcaption BildNr6 | ideal voltage source> <imgcaption BildNr6 | ideal voltage source>
 </imgcaption> </imgcaption>
-{{drawio>IdealeSpannungsquelle}}+{{drawio>IdealeSpannungsquelle.svg}}
 </WRAP> </WRAP>
 <WRAP column 45%> <WRAP column 45%>
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 <imgcaption BildNr7 | ideal current source> <imgcaption BildNr7 | ideal current source>
 </imgcaption> </imgcaption>
-{{drawio>IdealeStromquelle}}+{{drawio>IdealeStromquelle.svg}}
  
 </WRAP></WRAP></WRAP> </WRAP></WRAP></WRAP>
  
-  * Sources act as generators of electrical energy +Another Explanation of Ideal Sources 
-  * A distinction is made between ideal and real sources. \\ The real sources are described in the following chapter ([[non-ideal_sources_and_two_terminal_networks]]).+{{youtube>8_AWiueI4Qg}}
  
-The **ideal voltage source** generates a defined constant output voltage $U_s$ (in German often $U_q$ for Quellenspannung). +\\
-In order to maintain this voltage, it can supply any current. +
-The current-voltage characteristic also represents this (see <imgref BildNr6>). \\ +
-The circuit symbol shows a circle with two terminals. In the circuit, the two terminals are short-circuited. \\ +
-Another circuit symbol shows the negative terminal of the voltage source as a "thick minus symbol", the positive terminal is drawn wider. +
- +
-The **ideal current source** produces a defined constant output current $I_s$ (in German often $I_q$ for Quellenstrom). +
-For this current to flow, any voltage can be applied to its terminals. +
-The current-voltage characteristic also represents this (see <imgref BildNr7>). \\ +
-The circuit symbol shows again a circle with two connections. This time the two connections are left open in the circle and a line is drawn perpendicular to them.+
  
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-==== wire connection ====+==== Wire Connection ====
  
   * The ideal connection line is resistance-free and transmits current and voltage instantaneously.   * The ideal connection line is resistance-free and transmits current and voltage instantaneously.
   * Real existing influences (e.g. voltage drop) of connections are considered via separately drawn components (e.g. ohmic resistance).   * Real existing influences (e.g. voltage drop) of connections are considered via separately drawn components (e.g. ohmic resistance).
  
-===== 2.2 Reference-arrow Systems and first consideration of a DC circuit =====+===== 2.2 Reference-Arrow Systems, Sign Convention, and first Consideration of a DC Circuit =====
  
 <callout> <callout>
-=== Goals ===+=== Learning Objectives ===
  
-After this lesson you should+By the end of this section, you will be able to
-  - Be able to apply and distinguish between the producer and consumer reference arrow systems.+  - apply and distinguish between the producer and consumer reference arrow systems (German: Erzeuger-Pfeilsystem und Verbraucher-Pfeilsystem). 
 +  - similarly use passive and active sign conventions.
 </callout> </callout>
  
-In the chapter [[preparation_properties_proportions|1. Preparation and Proportions]] the conventional directional sense of currents and voltages has already been discussed. Unfortunately, with meshed networks it is often not clear ahead of the calculation in which direction the conventional sense of direction of all currents and voltages runs. +In the chapter [[preparation_properties_proportions|1. Preparation and Proportions]] the direction of conventional current and voltages has already been discussed. Unfortunately, with meshed networks it is often not clear ahead of the calculation in which direction the conventional sense of direction of all currents and voltages runs. 
  
-In <imgref BildNr5> such a meshed net is shown. In this circuit a switch $S_1$ and a current $I_2$ are marked. Once the state of the switch is swapped, the direction of the current changes.+In <imgref BildNr5> such a meshed net is shown. In this circuita switch $S_1$ and a current $I_2$ are marked. Once the state of the switch is swapped, the direction of the current changes.
  
 <WRAP> <WRAP>
 <imgcaption BildNr5 | Example of a circuit> <imgcaption BildNr5 | Example of a circuit>
 </imgcaption> \\ </imgcaption> \\
-{{url>https://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?running=false&ctz=CQAgjCAMB0l3BWcMBMcUHYMGZIA4UA2ATmIxEJRCQBZsAoAJxDqsJvA0JGO8hBRpITTt14hsacMSr9Mw5pP5gZEwnnA0OyhHBGsKHGuJQI+LDHubHup7kumyQBKxKkqqNMPfVRwQhRYTMxZvNQ1+dUCUGmVVbzlYvzAAkQcPASTsbHMzVxj+bO4vHwiLEQKJHP8NTCcweHoANxqBDCowLh5zfiT+JH4YMARiYeM6SBl6AGUBPFr8TLlF5RAAMwBDABsAZwBTPxR6AHc5hY101WikwQ4EtqdsYmFT+8qU2vaoE-BCOS+Pg9vgAPAQjaQQTBIFRGTIgab0UHYGjkFIQbAIDQpWFSI5Ip7gFISFGE2gSfgASXo2Es4U0HGweDuKCxfheEiZrQM7BBbTuxFqeCQaAgHHc9CAA 600,500 noborder}}+{{url>https://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?running=false&ctz=CQAgjCAMB0l3BWcMBMcUHYMGZIA4UA2ATmIxEJRCQBZsAoAJxDqsJvA0JGO8hBRpITTt14hsacMSr9Mw5pP5gZEwnnA0OyhHBGsKHGuJQI+LDHubHup7kumyQBKxKkqqNMPfVRwQhRYTMxZvNQ1+dUCUGmVVbzlYvzAAkQcPASTsbHMzVxj+bO4vHwiLEQKJHP8NTCcweHoANxqBDCowLh5zfiT+JH4YMARiYeM6SBl6AGUBPFr8TLlF5RAAMwBDABsAZwBTPxR6AHc5hY101WikwQ4EtqdsYmFT+8qU2vaoE-BCOS+Pg9vgAPAQjaQQTBIFRGTIgab0UHYGjkFIQbAIDQpWFSI5Ip7gFISFGE2gSfgASXo2Es4U0HGweDuKCxfheEiZrQM7BBbTuxFqeCQaAgHHc9CAA noborder}}
 </WRAP> </WRAP>
  
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-==== Generator and Load (Reference) Arrow System ====+==== Sign and Arrow-Systems ====
  
-https://en.wikipedia.org/wiki/Passive_sign_convention#Alternative_convention_in_power_engineering+For the direction of the arrows different conventions are available. Here (and quite often in Germany) the [[https://en.wikipedia.org/wiki/Passive_sign_convention#Alternative_convention_in_power_engineering|convention of power engineering]] is used.  
 +This convention is 
  
-=== Generator Reference Arrow System ===+=== Generator Reference Arrow System / Active Sign Convention ===
  
 <WRAP group><WRAP column 45%> <WRAP group><WRAP column 45%>
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 <imgcaption BildNr2 | Generator Arrow System> <imgcaption BildNr2 | Generator Arrow System>
 </imgcaption> </imgcaption>
-{{drawio>Erzeugerpfeilsystem}}+{{drawio>Erzeugerpfeilsystem.svg}}
 </WRAP> </WRAP>
  
 With **sources** (or generators), energy is taken __from__ the environment and made available to the circuit. \\ With **sources** (or generators), energy is taken __from__ the environment and made available to the circuit. \\
-For generators, the arrow__foot__ of the current is attached to the arrow__head__ of the voltage. Voltage and current arrows are antiparallel ($\uparrow \downarrow$).+For generators, the arrow__foot__ of the current is attached to the arrow__head__ of the voltage. Voltage and current arrows are antiparallel ($\uparrow \downarrow$). \\ 
 +Similarly, the active sign convention for one component states: The current enters the component on the more negative terminal. Or vice versa: The current exits the component on the positive terminal. 
 + 
 +Both expressions "generator arrow system" and "active sign convention" come to the same result, when drawing the arrows.
  
 For generators holds: For generators holds:
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 <callout color="grey"> <callout color="grey">
-<WRAP left+<WRAP> 
-<imgcaption BildNr3 | Verbraucherpfeilsystem>+<imgcaption BildNr3 | Load Arrow System>
 </imgcaption> </imgcaption>
-{{drawio>Verbraucherpfeilsystem}}+{{drawio>Verbraucherpfeilsystem.svg}}
 </WRAP> </WRAP>
 === Load Reference Arrow System === === Load Reference Arrow System ===
Zeile 151: Zeile 158:
 In the case of **consumers**, energy is taken from the circuit and made available to the environment. \\ In the case of **consumers**, energy is taken from the circuit and made available to the environment. \\
 For consumers, the arrow__foot__ or arrow__head__ of the current and voltage are related. Voltage and current arrows are parallel ($\uparrow \uparrow$). For consumers, the arrow__foot__ or arrow__head__ of the current and voltage are related. Voltage and current arrows are parallel ($\uparrow \uparrow$).
 +Here we have to use the passive sign convention: The current enters the component on the more positive terminal. Or vise versa: The current exits the component on the negative terminal.
 +
 +Both expressions again come to the same result, when drawing the arrows.
  
 For consumers, the following holds: For consumers, the following holds:
Zeile 159: Zeile 169:
  
 </callout> </callout>
 +
 </WRAP></WRAP> </WRAP></WRAP>
  
 <callout icon="fa fa-exclamation" color="red" title="Note:"> <callout icon="fa fa-exclamation" color="red" title="Note:">
 <WRAP> <WRAP>
-<imgcaption BildNr1 | Reference arrows> 
-</imgcaption> 
-{{drawio>Bezugspfeile1}} 
-</WRAP> 
  
   * **Before the calculation,** the __reference arrows__ for currents and voltages are set arbitrarily, with the following conditions:   * **Before the calculation,** the __reference arrows__ for currents and voltages are set arbitrarily, with the following conditions:
-    * the generator arrow system - current antiparallel to the voltage arrow - is used for all sources (e.g. all voltage and current sources) +    * the active sign convention/generator arrow system is used for all sources (e.g. all voltage and current sources): the current is antiparallel to the voltage arrow. 
-    * the motor arrow system - current parallel to the voltage arrow - is used for all consumers (e.g. all passives like resistors, capacitors, inductors, diodes etc.) +    * the passive sign convention/motor arrow system is used for all consumers (e.g. all passives like resistors, capacitors, inductors, diodesetc.): the current is parallel to the voltage arrow. 
-    * for loads, where the direction of the power is not known, the motor arrow system is recommented (e.g. passives, in case what these are part of a machine, like inductors of a motor)+    * for loads, where the direction of the power is not known, the motor arrow system is recommended (e.g. passives, in case these are part of a machine, like inductors of a motor)
   * **After the calculation** means   * **After the calculation** means
     * $I>0$: The reference arrow reflects the conventional directional sense of the current     * $I>0$: The reference arrow reflects the conventional directional sense of the current
     * $I<0$: The reference arrow points in the opposite direction to the conventional directional sense of the current     * $I<0$: The reference arrow points in the opposite direction to the conventional directional sense of the current
   * Reference arrows of the current are drawn **in** the wire if possible.   * Reference arrows of the current are drawn **in** the wire if possible.
 +
 +
 +<imgcaption BildNr1 | Reference arrows>
 +</imgcaption>
 +{{drawio>Bezugspfeile1.svg}}
 +</WRAP>
 </callout> </callout>
  
  
-<WRAP right+<WRAP> 
-The teference arrow system +The reference arrow system (in the clip '+' and '-' is shown in the component terminal. \\ 
-{{youtube>ceWNJQpgy8E}}+We will instead use voltage arrows from plus to minus 
 +{{youtube>nXyCffP8PXQ}}
 </WRAP>  </WRAP> 
  
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 +===== 2.3 Nodes, Branches, and Loops =====
  
-===== 2.3 Knots, branches and meshes =====+<WRAP> 
 +Explanation of the different network structures \\ 
 +(Graphs and trees are only needed in later chapters)
  
-<WRAP right> +{{youtube>-82UNytyrCQ}}
-Erklärung der verschiedenen Netzwerkstrukturen \\ (Graphen und Bäume werden erst in späteren Kapiteln benötigt) +
-{{youtube>c7z1pRCzEuw}}+
 </WRAP> </WRAP>
  
 <callout> <callout>
-=== Ziele === +=== Learning Objectives ===
- +
-Nach dieser Lektion sollten Sie:+
  
-  in einer Schaltung die KnotenZweige und Maschen identifizieren können+By the end of this section, you will be able to: 
-  - eine Schaltung damit übersichtlicher darstellen können.+  identify the nodesbranches, and loops in a circuit
 +  - use them to reshape a circuit.
  
 </callout> </callout>
Zeile 206: Zeile 220:
 ~~PAGEBREAK~~ ~~CLEARFIX~~ ~~PAGEBREAK~~ ~~CLEARFIX~~
  
-<WRAP right> 
-<imgcaption BildNr0 | Stromkreise und Stromnetze> 
-</imgcaption> \\ 
-{{drawio>Stromkreise_Stromnetze}} 
  
-<imgcaption BildNr8 Knoten, Zweige und Maschen>+ 
 +Electrical circuits typically have the structure of networks. Networks consist of two elementary structural elements: 
 +  - <fc #cd5c5c>**Branches**</fc> (German: Zweige): Connections between two nodes.  
 +  - <fc #6495ed>**Node**</fc> (German: Knoten): Connection "point" of several branches.  
 + 
 +<WRAP> 
 +<imgcaption BildNr0 circuitry and mesh>
 </imgcaption> \\ </imgcaption> \\
-{{drawio>KnotenZweigeMaschen}}+{{drawio>Stromkreise_Stromnetze.svg}}
 </WRAP> </WRAP>
  
 +Please note in the case of electrical circuits, we will use the following definition:
  
-Elektrische Stromkreise haben typischerweise die Struktur von NetzenNetze bestehen aus zwei elementaren Strukturelementen:+  - <fc #cd5c5c>**Branches**</fc> contain at least one component. 
 +  - <fc #6495ed>**Nodes**</fc> connect __more than two branches__. Since the wire in a circuit diagram is an ideal conductor, all connected wires to a node are at the same voltage level. Therefore the node in the circuit diagram can also be spatially extended by the wires
  
-  - <fc #cd5c5c>**Zweige/Kanten**</fc>: Verbindungen zwischen zwei Knoten +<WRAP> 
-  <fc #6495ed>**Knoten**</fc>: Verbindungspunkte mehrerer Zweige +<imgcaption BildNr8 | nodes, branches and loops
 +</imgcaption\\ 
 +{{drawio>KnotenZweigeMaschen.svg}} 
 +</WRAP>
  
-Bei elektrischen Schaltkreisen ist zu beachten:+Sometimes there is a differentiation between "simple nodes" (only connecting 2 branches) and "principal nodes" (connecting more than 2 branches). We will in the following often only mark the connection of more than two branches with a node.
  
-  <fc #cd5c5c>**Zweige**</fc> beinhalten mindestens ein Bauteil+Branches in electrical networks are also called two-terminal networks
-  <fc #6495ed>**Knoten**</fc> verbinden mehr als zwei Zweige und können auch räumlich ausgedehnt sein+Their behavior is described by current-voltage characteristics and explained in more detail in the chapter [[non-ideal_sources_and_two_terminal_networks]].
  
-Zweige in elektrischen Netzwerken bezeichnet man als Zweipole.  +In addition, another term is to be explained: \\
-Ihr Verhalten wird durch Strom-Spannungs-Kennlinien beschrieben und im Kapitel [[non-ideal_sources_and_two_terminal_networks]] näher erklärt. +
  
-Zudem soll noch ein weiterer Begriff erklärt werden: \\  +**<fc #ffa500>loop</fc>** is a closed path in the loopThis means that a loop begins and ends at the same node and runs over at least one further node.
-Eine **<fc #ffa500>Masche</fc>** ist ein geschlossener Weg im NetzDas heißt eine Masche beginnt und endet am gleichen Knoten und läuft über mindestens einen weiteren Knoten.+
  
-Da auch ein Voltmeter als Komponente zwischen zwei Knoten vorhanden sein kannist es auch möglich eine Masche über eine Angabe einer Spannung zu schließen (vgl. $U_1$ in <imgref BildNr8>).+Since a voltmeter can also be present as a component between two nodesit is also possible to close a loop by a drawn voltage arrow (cf. $U_1$ in <imgref BildNr8>)
 + 
 +A loop that does not contain other (smaller) loops is called a mesh.
  
 ~~PAGEBREAK~~ ~~CLEARFIX~~ ~~PAGEBREAK~~ ~~CLEARFIX~~
-Im Gegensatz zu den anderen Ursache-Wirkungs-Beziehungen ändert sich bei den vernetzten Stromkreisen fast immer das gesamte Verhaltenwenn in einem Zweig / an einem Knoten eine Änderung auftritt\\ Dies ist vergleichbar mit anderen Änderungen in anderen Netzenz.Beinem Stau im Straßennetzaufgrund dessen andere Straßen eine höhere Belastung erfahrenFür die Elektrotechnik bedeutet diesdass bei sich ändernde Schaltungen eine Ermittlung der Zusammenhänge (FormelnStrom-Spannungs-Kennlinienhäufig im Vordergrund steht und nicht ein einzelner Zahlenwert.+Please keep in mindthat usually the entire behavior of networked circuits almost always changes when a change occurs in one branch or at one nodeThis is in contrast to other cause-effect relationships, but comparable to changes in other larger networkse.ga traffic jam in the road networkdue to which other roads experience a higher loadFor electrical engineeringthis means that in the case of changing circuits, the focus is often on determining the interrelationships (formulascurrent-voltage characteristicsand not on a single numerical value.
  
 ~~PAGEBREAK~~ ~~CLEARFIX~~ ~~PAGEBREAK~~ ~~CLEARFIX~~
  
-==== Vereinfachungen ====+==== Reshaping Circuits ====
  
-<WRAP right+With the knowledge of nodes, branches, and meshes, circuits can be simplified. 
-<imgcaption BildNr9 | Beispiel zur Umwandlung einer Schaltung>+Circuits can be reshaped arbitrarily as long as all branches remain at the same nodes after reshaping 
 +The <imgref BildNr9> shows how such a transformation is possible. 
 + 
 +<WRAP> 
 +<imgcaption BildNr9 | Example of circuit conversion>
 {{elektrotechnik_1:umwandlungeinerschaltung.gif}} {{elektrotechnik_1:umwandlungeinerschaltung.gif}}
 </imgcaption> </imgcaption>
 </WRAP> </WRAP>
  
-Mit der Kenntnis von KnotenZweigen und Maschen lassen sich Schaltungen vereinfachen+For practical tasksrepeated trial and error can be useful
-Schaltungen lassen sich beliebig umformen, solange nach der Umformung alle Zweige an den gleichen Knoten bleiben  +It is important to check afterward that the same components are connected to each node as before the transformation.
-Die <imgref BildNr9> zeigt wie eine solche Umformung möglich ist+
  
-Bei praktischen Aufgaben kann ein wiederholtes Ausprobieren sinnvoll sein.  +Further examples can be found in the following video 
-Wichtig dabei ist eine nachträgliche Kontrolle, dass an jedem Knoten die selben Komponenten wie vor der Umwandlung angeschlossen sind. +{{youtube>PnzijvMQmE8}}
- +
-Weitere Beispiele sind in folgendem Video zu finden +
-{{youtube>bB19bhd6iSI}}+
  
 ~~PAGEBREAK~~ ~~CLEARFIX~~ ~~PAGEBREAK~~ ~~CLEARFIX~~
  
-<panel type="info" title="Aufgabe 2.3.1 Zweige und Knoten"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%> +<panel type="info" title="Exercise 2.3.1 Branches and Nodes"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%> 
-<WRAP right+<WRAP> 
-<imgcaption BildNr70 | Zweige und Knoten>+<imgcaption BildNr70 | Branches and Nodes>
 </imgcaption> </imgcaption>
-{{drawio>ZweigeundKnoten}}+{{drawio>ZweigeundKnoten.svg}}
 </WRAP> </WRAP>
  
-Geben Sie für die Markierungen in den Schaltkreisen in <imgref BildNr70> anob es sich um einen Zweigeinen Knoten oder weder noch handelt.+For the markings in the circuits in <imgref BildNr70> indicate whether it is a brancha nodeor neither.
  
 </WRAP></WRAP></panel> </WRAP></WRAP></panel>
  
-<panel type="info" title="Aufgabe 2.3.2 Vereinfachungen von Schaltungen"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%> +<panel type="info" title="Exercise 2.3.2 Branches and Nodes (with explanation)"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%> 
-<WRAP right+ 
-<imgcaption BildNr71 | Zweige und Knoten>+{{youtube>GNumiT_Y4B8}} 
 +</WRAP></WRAP></panel> 
 + 
 + 
 +<panel type="info" title="Exercise 2.3.3 Reshaping circuits"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%> 
 +<WRAP> 
 +<imgcaption BildNr71 | more Branches and Nodes>
 </imgcaption> </imgcaption>
-{{drawio>SchaltungenVereinfachen}}+{{drawio>SchaltungenVereinfachen.svg}}
 </WRAP> </WRAP>
  
-Vereinfachen Sie die Schaltungen in  <imgref BildNr71>+Reshape the circuits in <imgref BildNr71>
 </WRAP></WRAP></panel> </WRAP></WRAP></panel>
  
-===== 2.4 Kirchhoffsche Gleichungen ===== 
  
- +===== 2.4 Kirchhoff's Circuit Laws =====
-<WRAP right> +
-Darstellung und Anwendung der Kirchhoffschen Gesetze  +
-{{youtube>qkKaNsHdxgc?start=6}} +
-</WRAP> +
  
 <callout> <callout>
-=== Ziele ===+=== Learning Objectives ===
  
-Nach dieser Lektion sollten Sie+By the end of this section, you will be able to
-  - die Kirchhoffschen Gleichungen bzw. Knoten- und Maschensatz kennen und anwenden können.+ Know and apply Kirchhoff's circuit laws (Kirchhoff's current law and Kirchhoff's voltage law).
 </callout> </callout>
 +
 +<WRAP>
 +{{wp>Kirchhoff's circuit laws}}
 +{{youtube>d0O-KUKP4nM}}
 +</WRAP> 
 +
  
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-==== Der Knotensatz (1. Kirchhoffsche Gleichung) ====+==== Kirchhoff's Current Law  ====
  
-Der Knotensatz formuliert in der Sprache der Mathematik die Erfahrungdass sich in elektrischen Leitern keine Ladungs"anhäufungenauftreten+Kirchhoff's current law (Kirchhoff's first law, Kirchhoff's nodal rule, in German: Knotensatz) formulates in the language of mathematics the experience that no charge "accumulationsoccur in electrical wires
-Dies ist von besonderer Relevanz an einem Netzknoten (<imgref BildNr10>). +This is of particular relevance at a network node (<imgref BildNr10>). 
-Zur Formulierung der Gleichung werden bei diesem Netzknoten die Bezugspfeile der Ströme alle in gleicher Weise festgelegt+To formulate the equation at this node, the reference arrows of the currents are all set in the same way
-Das heißtalle zeigen vom Knoten weg oder auf ihn zu.+That meansall point away from or towards the node.
  
-<callout icon="fa fa-exclamation" color="red" title="Merke:"> +<callout icon="fa fa-exclamation" color="red" title="Note:"> 
-<WRAP right+<WRAP> 
-<imgcaption BildNr10 | Knotensatz>+<imgcaption BildNr10 | Kirchhoff's current law>
 </imgcaption> </imgcaption>
-{{drawio>Knotensatz}}+{{drawio>Knotensatz.svg}}
 </WRAP> </WRAP>
  
-Die Summe aller Ströme, welche aus den Knoten zulaufen, muss Null sein.+The sum of all currents flowing from the nodes must be zero.
  
 $\boxed{I_1 + I_2 + I_3 + ... + I_n = \sum_{x=1}^{n} I_x=0}$ $\boxed{I_1 + I_2 + I_3 + ... + I_n = \sum_{x=1}^{n} I_x=0}$
  
-Es gilt von nun an folgende Festlegung:  +From now on, the following definition applies
-  * Ströme, deren Strompfeile auf den Knoten hin zeigen, werden in der Rechnung addiert+  * Currents whose current arrows point towards the node are added to the calculation
-  * Ströme, deren Strompfeile vom Knoten weg zeigen, werden in der Rechnung subtrahiert.+  * Currents whose current arrows point away from the node are subtracted in the calculation.
 </callout> </callout>
  
-<WRAP right+=== Parallel circuit of resistors === 
-<imgcaption BildNr11 | Parallelschaltung>+ 
 +From Kirchhoff's current law, the total resistance for resistors connected in parallel can be derived (<imgref BildNr11>): 
 + 
 +<WRAP> 
 +<imgcaption BildNr11 | Parallel circuit>
 </imgcaption> </imgcaption>
-{{drawio>Parallelschaltung}}+{{drawio>Parallelschaltung.svg}}
 </WRAP> </WRAP>
  
-=== Parallelschaltung von Widerständen ===+Since the same voltage $U_{ab}$ is dropped across all resistors, using Kirchhoff's current law:
  
-Aus dem Knotensatz lässt sich der Gesamtwiderstand für parallel geschaltete Widerstände herleiten (<imgref BildNr11>):+$\large{{U_{ab}}\over{R_1}}+ {{U_{ab}}\over{R_2}}+ ... + {{U_{\rm ab}}\over{R_n}}= {{U_{\rm ab}}\over{R_{\rm eq}}}$
  
-Da an allen Widerständen die gleiche Spannung $U_{ab}$ abfällt, gilt mit dem Maschensatz:+$\rightarrow \large{{{1}\over{R_1}}+ {{1}\over{R_2}}+ ... + {{1}\over{R_n}}= {{1}\over{R_{\rm eq}}} = \sum_{x=1}^{n} {{1}\over{R_x}}}$
  
-$\large{{U_{ab}}\over{R_1}}+ {{U_{ab}}\over{R_2}}+ ... + {{U_{ab}}\over{R_n}}= {{U_{ab}}\over{R_{ersatz}}}$+Thus, for resistors connected in parallel, the equivalent conductance $G_{\rm eq}$ (German: //Ersatzleitwert//) is the sum of the individual conductances: $G_{\rm eq\sum_{x=1}^{n} {G_x}$
  
-$\rightarrow \large{{{1}\over{R_1}}+ {{1}\over{R_2}}+ ... + {{1}\over{R_n}}= {{1}\over{R_{ersatz}}} = \sum_{x=1}^{n} {{1}\over{R_x}}}$+__In general__: the equivalent resistance of a parallel circuit is always smaller than the smallest resistance.
  
-Bei parallel geschalteten Widerständen ergibt sich also der Leitwert $G_{ersatz}als Summe der Einzelleitwerte: $G_{ersatz} = \sum_{x=1}^{n} {G_x}$+Especially for two parallel resistors $R_1and $R_2$ applies: $R_{\rm eq}= \large{{R_1 \cdot R_2}\over{R_1 + R_2}}$
  
-__Allgemein gilt__: Der Ersatzwiderstand einer Parallelschaltung ist stets kleiner als der kleinste Widerstand.+=== Current divider ===
  
-Speziell für zwei parallele Widerstände $R_1$ und $R_2$ gilt: $R_{ersatz}= \large{{R_1 \cdot R_2}\over{R_1 + R_2}}$ +<WRAP> 
- +Derivation of the current divider with examples 
-=== Stromteiler === +{{youtube>VojwBoSHc8U}}
- +
-<WRAP right+
-Herleitung des Stromteilers mit weiteren Betrachtungen +
-{{youtube>JgHwK1jMauM}}+
 </WRAP> </WRAP>
- +\\ \\ 
-Aus dem Knotensatz lässt sich auch die Stromteiler-Regel herleiten. \\  +The current divider rule shows in which way an incoming current on a node will be divided into two outgoing branches. 
-Diese besagt, dass sich bei parallel geschalteten Widerständen $R_1, ... R_nderen Ströme $I_1, ... I_nsich gerade so verhalten wie die Leitwerte $G_1, ... G_n$ durch welche sie fließen.+The rule states that the currents $I_1, ... I_non parallel resistors $R_1, ... R_nbehave just like their conductances $G_1, ... G_n$ through which the current flows\\
  
 $\large{{I_1}\over{I_g}} = {{G_1}\over{G_g}}$  $\large{{I_1}\over{I_g}} = {{G_1}\over{G_g}}$ 
  
 $\large{{I_1}\over{I_2}} = {{G_1}\over{G_2}}$ $\large{{I_1}\over{I_2}} = {{G_1}\over{G_2}}$
 +
 +The rule also be derived from Kirchhoff's current law: \\
 +  - The voltage drop $U$ on parallel resistors $R_1, ... R_n$ is the same. 
 +  - When $U_1 = U_2 = ... = U$, then the following equation is also true: $R_1 \cdot I_1 = R_2 \cdot I_2 = ... = R_{\rm eq} \cdot I_{\rm res}$. \\
 +  - Therefore, we get with the conductance: ${{I_1} \over {G_1}} = {{I_2} \over {G_2}}= ... = {{I_{\rm eq}} \over {G_{\rm res}}}$
  
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-<panel type="info" title="Aufgabe 2.4.1 Stromteiler"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%>+<wrap anchor #exercise_2_4_1 /> 
 +<panel type="info" title="Exercise 2.4.1 Current divider"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%>
  
-<WRAP right+<WRAP> 
-<imgcaption BildNr85| Stromteiler>+<imgcaption BildNr85| Current divider>
 </imgcaption> \\ </imgcaption> \\
-{{url>https://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?running=false&ctz=CQAgjCAMB0l3BWKsBMA2AzAgnAdjBgBxhgK7q64gKTXWQBQATiCgmuLh2xxpACxRwcBmHKt2nbpLApCQqkiS0V0JADUA9gBsALgEMA5gFMGhibwzTeCFFAYB3CyD6CeLq+GYvbUn3dchMHhHfxcBMIxPMDNIzywA30YnQLEbOzT7J3dM1K4s50ywNFpMxhZi2hQUQUrnUpCnOtSSjw4Y82bo1oSCupyeiMYAZ3BW6trWsvAQADN9bWHTIA 600,400 noborder}}+{{url>https://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?running=false&ctz=CQAgjCAMB0l3BWKsBMA2AzAgnAdjBgBxhgK7q64gKTXWQBQATiCgmuLh2xxpACxRwcBmHKt2nbpLApCQqkiS0V0JADUA9gBsALgEMA5gFMGhibwzTeCFFAYB3CyD6CeLq+GYvbUn3dchMHhHfxcBMIxPMDNIzywA30YnQLEbOzT7J3dM1K4s50ywNFpMxhZi2hQUQUrnUpCnOtSSjw4Y82bo1oSCupyeiMYAZ3BW6trWsvAQADN9bWHTIA noborder}}
 </WRAP> </WRAP>
  
-In der Simulation in <imgref BildNr85> ist ein Stromteiler zu sehenDie Ströme verhalten sich dort gerade umgekehrt proportional zu den durchflossenen Widerständen+In the simulation in <imgref BildNr85> a current divider can be seenThe resistances are just inversely proportional to the currents flowing through it.
  
-  - Welche Ströme erwarten Sie in den einzelnen Zweigen, wenn die Eingangsspannung von $5Vauf $3,3V$ gesenkt würde__Nachdem__ Sie Ihr Ergebnis überlegt hattenkönnen Sie durch Bewegen des Sliders ''Spannung'' (unten rechts neben der Simulationentsprechend einstellen.  +  - What currents would you expect in each branch if the input voltage were lowered from $5~\rm Vto $3.3V~\rm $? __After__ thinking about your resultyou can adjust the ''Voltage'' (bottom right of the simulationaccordingly by moving the slider
-  - Überlegen Sie sich was passiert wenn Sie den Schalter umlegen __würden__, __bevor__ Sie den Schalter umlegen. \\ Wie lässt sich, nachdem Sie den Schalter umgelegt habender Strom in dem Zweig erklären?+  - Think about what would happen if you flipped the switch __before__ you flipped the switch. \\ After you flip the switchhow can you explain the current in the branch?
  
 </WRAP></WRAP></panel> </WRAP></WRAP></panel>
  
-<panel type="info" title="Aufgabe 2.4.2 zwei Widerstände"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%>+<panel type="info" title="Exercise 2.4.2 two resistors"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%>
  
-Zwei Widerstände von $18\Omega$ und $2 \Omega$ sind parallel geschaltenDer Gesamtstrom die Widerstände liegt bei $3A$. \\ Berechnen Sie den Gesamtwiderstand und die Stromaufteilung.+Two resistors of $18~\Omega$ and $2~\Omega$ are connected in parallel. The total current of the resistors is $3~\rm A$. \\ 
 +Calculate the total resistance and how the currents are split to the branches.
  
 +
 +<button size="xs" type="link" collapse="Loesung_2_4_2_1_Lösungsweg">{{icon>eye}} Solution</button><collapse id="Loesung_2_4_2_1_Lösungsweg" collapsed="true">
 +The substitute resistor can be calculated to
 +\begin{equation*}
 +R_{eq} = \frac{R_1R_2}{R_1+R_2} = \frac{18~\Omega \cdot 2~\Omega}{18~\Omega+2~\Omega}
 +\end{equation*}
 +The current through resistor $R_1$ is
 +\begin{equation*}
 +I_1 = \frac{R_{eq}}{R_1} I =\frac{1.8~\Omega}{18~\Omega} \cdot 3~\rm A
 +\end{equation*}
 +The current through resistor $R_2$ is
 +\begin{equation*}
 +I_2 = \frac{R_{eq}}{R_2}I = \frac{1.8~\Omega}{2~\Omega} \cdot 3~\rm A
 +\end{equation*}
 +</collapse>
 +<button size="xs" type="link" collapse="Loesung_2_4_1_4_2_Lösungsweg">{{icon>eye}} Final result</button><collapse id="Loesung_2_4_1_4_2_Lösungsweg" collapsed="true">
 +The values of the substitute resistor and the currents in the branches are
 +\begin{equation*}
 +R_{eq} = 1.8~\Omega \qquad I_1 = 0.3~{\rm A} \qquad I_2 = 2.7~\rm A
 +\end{equation*}
 +</collapse>
 </WRAP></WRAP></panel> </WRAP></WRAP></panel>
 \\  \\ 
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-==== Der Maschensatz (2. Kirchhoffsche Gleichung) ====+==== Kirchhoff's Voltage Law ====
  
-Auch der Maschensatz beschreibt in in der mathematischen Sprache eine praktischer Erfahrung:  +Also, Kirchhoff's voltage law (also called: Kirchhoff's second law, or loop law) describes in mathematical language another practical experience
-Zwischen zwei Punkten $aund $beines Netzwerks ergibt sich nur eine Potentialdifferenz+Between two points $1and $2of a network, there is only one potential difference
-Die Potentialdifferenz ist damit insbesondere unabhängig davon auf welchem Weg ein Netzwerk zwischen den zwei Punkten $1$ und $2$ durchlaufen wird+Thus the potential difference is in particular independent of the way a network is traversed between the two points $1$ and $2$. 
-Dies lässt sich durch die Betrachtung von Maschen beschreiben.+This can be described by considering the meshes.
  
-<callout icon="fa fa-exclamation" color="red" title="Merke:"> +<callout icon="fa fa-exclamation" color="red" title="Note:"> 
-<WRAP right+<WRAP> 
-<imgcaption BildNr12 | Maschensatz>+<imgcaption BildNr12 | loop law>
 </imgcaption> </imgcaption>
-{{drawio>Maschensatz}}+{{drawio>Maschensatz.svg}}
 </WRAP> </WRAP>
  
-In jeder beliebigen Masche eines elektrischen Netzwerks ist die Summe aller Spannungen gleich null (<imgref BildNr12>):+In any mesh of an electrical circuit, the sum of all voltages is always zero (<imgref BildNr12>):
  
 $\boxed{U_{1} + U_{2} + ... + U_{n} = \sum_{x=1}^{n} U_x = 0}$ $\boxed{U_{1} + U_{2} + ... + U_{n} = \sum_{x=1}^{n} U_x = 0}$
  
-Zur Berechnung muss ein Umlaufsinn festgelegt werdenDiese kann zunächst beliebig gewählt werden+To calculate this, a convention for the loop direction must be specifiedTheoretically, this can be chosen arbitrarilyIn practice, often a specific direction (e.g. [[https://en.wikipedia.org/wiki/Mesh_analysis#Mesh_currents_and_essential_meshes|clockwise]]) is used. \\ 
-Es gilt dann aber folgende Festlegung:  +Independently, the following specification always applies: For voltage drop, the inverse sign of a voltage rise has to be taken into account. 
-  * Spannungenderen Spannungspfeile im Umlaufsinn zeigen, werden in der Rechnung addiert+For example
-  * Spannungen, deren Spannungspfeile gegen Umlaufsinn zeigenwerden in der Rechnung subtrahiert.+  * Voltageswhose voltage arrows point __in__ the direction of circulation are __added__ in the calculation
 +  * Voltageswhose voltage arrows point __against__ the direction of rotation are __subtracted__ in the calculation.
 </callout> </callout>
  
-=== Beweis des Maschensatzes === +=== Proof of Kirchhoff's voltage law ===
- +
-Drückt man die Spannungen in <imgref BildNr12> durch die Potentiale in den Knotenpunkten aus, so ergibt sich:+
  
 +If one expresses the voltage in <imgref BildNr12> by the potentials in the nodes, we get:
 $U_{12}= \varphi_1 - \varphi_2 $ \\ $U_{12}= \varphi_1 - \varphi_2 $ \\
 $U_{23}= \varphi_2 - \varphi_3 $ \\ $U_{23}= \varphi_2 - \varphi_3 $ \\
Zeile 414: Zeile 470:
 $U_{41}= \varphi_4 - \varphi_1 $ $U_{41}= \varphi_4 - \varphi_1 $
  
-Werden diese Spannungen in die Maschengleichung eingesetztso wird+If these voltages are addedthis leads to Kirchhoff's voltage law.
  
 $U_{12}+U_{23}+U_{34}+U_{41} = 0$ \\ \\ $U_{12}+U_{23}+U_{34}+U_{41} = 0$ \\ \\
  
-=== Reihenschaltung von Widerständen ===+=== Series circuit of resistors ===
  
-<WRAP right+<WRAP> 
-<imgcaption BildNr13 | Reihenschaltung>+<imgcaption BildNr13 | series circuit>
 </imgcaption> </imgcaption>
-{{drawio>Reihenschaltung}}+{{drawio>Reihenschaltung.svg}}
 </WRAP> </WRAP>
  
-Über den Maschensatz lässt sich der Gesamtwiderstand einer Reihenschaltung (<imref BildNr13>leicht ermitteln:+Using Kirchhoff's voltage law, the total resistance of a series circuit (in German: //Reihenschaltung//, see <imgref BildNr13>can be easily determined:
  
-$U_1 + U_2 + ... + U_n = U_g$+$U_1 + U_2 + ... + U_n = U_{\rm res}$
  
-$R_1 \cdot I_1 + R_2 \cdot I_2 + ... + R_n \cdot I_n = R_{ersatz} \cdot I $+$R_1 \cdot I_1 + R_2 \cdot I_2 + ... + R_n \cdot I_n = R_{\rm eq} \cdot I $
  
-Da bei der Reihenschaltung der Strom durch alle Widerstände gleich sein muss also $I_1 = I_2 = ... = I$ -  ergibt sich:+Since in a series circuit, the current through all resistors must be the same i.e. $I_1 = I_2 = ... = I$ - it follows that:
  
-$R_1 + R_2 + ... + R_n = R_{ersatz} =  \sum_{x=1}^{n} R_x $+$R_1 + R_2 + ... + R_n = R_{\rm eq} =  \sum_{x=1}^{n} R_x $
  
-__Allgemein gilt__Der Ersatzwiderstand einer Reihenschaltung ist stets größer als der größte Widerstand.+__In general__The equivalent resistance of a series circuit is always greater than the greatest resistance.
  
-~~PAGEBREAK~~ ~~CLEARFIX~~+==== Application ====
  
-<panel type="info" title="Aufgabe 2.4.3 drei Widerstände"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%>+=== Kelvin-Sensing ===
  
-Gegeben sind drei gleiche Widerstände mit je $20k\Omega$. \\  +Often resistors are used to measure a current $I$ via the voltage drop on the resistor $U = R \cdot I$. Applications include the measurement of motor currents in the range of $0.1 ... 500 ~\rm A$. \\ 
-Welche Werte sind durch beliebige Verschaltung von einem bis drei Widerstände realisierbar?+Those resistors are called //shunt resistors// and are commonly in the range of some $\rm m\Omega$. 
 +This measurement can be interfered by the resistor of the supply lines.
  
 +To get an accurate measurement often Kelvin sensing, also known as {{wp>Four-terminal sensing}} or 4 wire sensing, is used.
 +This is a method of measuring electrical resistance avoiding errors caused by wire resistances. \\
 +The simulation in <imgref BildNr005> shows such a setup.
 +
 +Four-terminal sensing involves using:
 +  * a pair of //current leads// or //force leads// (with the resistances $R_{\rm cl1}$ and $R_{\rm cl2}$) to supply current to the circuit and 
 +  * a pair of //voltage leads// or //sense leads// (with the resistances $R_{\rm vl1}$ and $R_{\rm vl2}$) to measure the voltage drop across the impedance to be measured. 
 +The sense connections via the voltage leads are made immediately adjacent to the target impedance $R_{\rm s}$ at the device under test $\rm DUT$. 
 +By this, they do not include the voltage drop in the force leads or contacts. \\
 +Since almost no current flows to the measuring instrument, the voltage drop in the sense leads is negligible. 
 +This method can be a practical tool for finding poor connections or unexpected resistance in an electrical circuit.
 +
 +<WRAP>
 +<imgcaption BildNr005 | Example of a circuit>
 +</imgcaption> \\
 +{{url>https://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?running=false&ctz=CQAgjCAMB0l3BWKsAsYBsAOdAmSYBOdAdkwUkxRB2JCRQGY6BTAWjDACgAnEIkFJnBgcAoZGRdeOBOmGiZcsCioSp86hT5y84yZwDuGwdVljqh00pVXN4y4rsbdFo444KUE-pAdnlVDhe4OgSvgBuIOzEOlrRciZhAmqiSTAIlqyYEi78Lr4ADlHZ5lk5WkxhmWAxTmVOONW1JvUmjUXecmqhIJVQPNqDHoNh0FxG-D4jA-wYaiIhaWOW3Z2L-UatQvyJDsFzGge+bsGzCz6cAB5RHIEoogy0OJi0VGBCAGoA9gA2AC4AW2Yf2Y3AAOgBnACWADtIWCwTCcKwDFDuMxIRDmDDoTCAOaQgCGMIAJgiYSgUWiMRCsTjYXirnwIEEFBxqOgEuAhKj0RDIai-gALeGI3k0vlQiF-YkAY2YTJwDCYrI5BGoKHo3JAABEAKoAFU4jxyZja-gWECqeJutRc8WoQSg-WuCCQDCQJF6QjeQgASkz0OqGOrKAJRG9RLKflxrkHNBIw3gmJGQNHGq6kIQ5F7COrfSAA3HQ7QwwQJKnwjGmW6QJgmF7sAJtUW6FmTLmEBAC6342AEKIw-2tQsqxmOUJ+yqSv2ue9C4rMKJ+09MJOeqmIZwgA noborder}}
 +</WRAP>
 +
 +~~PAGEBREAK~~ ~~CLEARFIX~~
 +
 +<panel type="info" title="Exercise 2.4.3 Three Resistors"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%>
 +
 +Three equal resistors of $20~k\Omega$ each are given. \\
 +Which values are realizable by the arbitrary interconnection of one to three resistors?\\
 +<button size="xs" type="link" collapse="Loesung_2_4_3_1_Lösungsweg">{{icon>eye}} Solution</button><collapse id="Loesung_2_4_3_1_Lösungsweg" collapsed="true">
 +The resistors can be connected in series:
 +\begin{equation*}
 +R_{\rm series} = 3\cdot R = 3\cdot20~k\Omega
 +\end{equation*}
 +The resistors can also be connected in parallel:
 +\begin{equation*}
 +R_{\rm parallel} = \frac{R}{3} = \frac{20~k\Omega}{3}
 +\end{equation*}
 +On the other hand, they can also be connected in a way that two of them are in parallel and those are in series to the third one:
 +\begin{equation*}
 +R_{\rm res} = R + \frac{R\cdot R}{R+R} = \frac{3}{2}R = \frac{3}{2} \cdot 20~k\Omega
 +\end{equation*}
 +</collapse>
 +<button size="xs" type="link" collapse="Loesung_2_4_3_2_Lösungsweg">{{icon>eye}} Final values</button><collapse id="Loesung_2_4_3_2_Lösungsweg" collapsed="true">
 +\begin{equation*}
 +R_{series} = 60~k\Omega\qquad R_{\rm parallel} = 6.7~k\Omega\qquad R_{\rm res} = 30~k\Omega
 +\end{equation*}
 +</collapse>
 </WRAP></WRAP></panel> </WRAP></WRAP></panel>
  
-===== 2.5 unbelasteter und belasteter Spannungsteiler =====+===== 2.5 Voltage Divider =====
  
-==== Der unbelastete Spannungsteiler ==== +<WRAP> 
-<WRAP right+Why are voltage dividers important? (a cutout from 0:00 to 10:56 from a full video of EEVblog, starting from 17:00 there is also a nice example for troubles with voltage dividers..) 
-Herleitung des unbelasteten Spannungsteilers +{{youtube>xSRe_4TQbuo?end=655}}
-{{youtube>AmjaKLkPovg}}+
 </WRAP> </WRAP>
 +
 +==== The unloaded Voltage Divider ====
  
 <callout> <callout>
 +=== Learning Objectives ===
  
-=== Ziele ===+By the end of this section, you will be able to: 
 +  - to distinguish between the loaded and unloaded voltage divider. 
 +  - to describe the differences between loaded and unloaded voltage dividers.
  
-Nach dieser Lektion sollten Sie:+</callout>
  
-  - den belasteten und unbelasteten Spannungsteiler auseinanderhalten können. 
-  - die Unterschiede zwischen belasteten und unbelasteten Spannungsteiler beschreiben können. 
-  -  
  
-</callout>+Especially the series circuit of two resistors $R_1$ and $R_2$ shall be considered now. 
 +This situation occurs in many practical applications e.g. in a {{wp>potentiometer}}.
  
-<WRAP right+<WRAP> 
-<imgcaption BildNr14 unbelasteter Spannungsteiler>+<imgcaption BildNr114 potentiometer>
 </imgcaption> </imgcaption>
-{{drawio>unbelasteterSpannungsteiler}}+{{drawio>Poti.svg}}
 </WRAP> </WRAP>
  
-Speziell die Hintereinanderschaltung von zwei Widerständen $R_1$ und $R_2$ soll nun näher betrachtet werden. +In <imgref BildNr14> this circuit is shown.
-Diese Situation tritt in vielen praktischen Anwendungen auf (z.B. Potentiometer).  +
-In <imgref BildNr14> ist diese Schaltung dargestellt.+
  
-Über die Maschengleichung ergibt sich +<WRAP> 
 +<imgcaption BildNr14 | unloaded voltage divider> 
 +</imgcaption> 
 +{{drawio>unbelasteterSpannungsteiler.svg}} 
 +</WRAP>
  
-$\boxed{ {{U_1}\over{U}} = {{R_1}\over{R_1 + R_2}} }$+Via Kirchhoff's voltage law, we get
  
-Das Verhältnis $k={{R_1}\over{R_1 + R_2}}$ entspricht auch der Position an einem Potentiometer.+$\boxed{ {{U_1}\over{U}} = {{R_1}\over{R_1 + R_2}} \rightarrow U_1 = k \cdot U}$ 
 + 
 +The ratio $k={{R_1}\over{R_1 + R_2}}$ also corresponds to the position on a potentiometer.
  
 ~~PAGEBREAK~~ ~~CLEARFIX~~ ~~PAGEBREAK~~ ~~CLEARFIX~~
-<panel type="info" title="Aufgabe 2.5.1 unbelasteter Spannungsteiler"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%>+<panel type="info" title="Exercise 2.5.1 unloaded voltage divider"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%>
  
-<WRAP right+<WRAP> 
-<imgcaption BildNr81| unbelasteter Spannungsteiler>+<imgcaption BildNr81| unloaded voltage divider>
 </imgcaption> \\ </imgcaption> \\
-{{url>https://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?running=false&ctz=CQAgjCAMB0l3BWKsAsB2ATAZgGw4QhmimJGOiApJSClgFABu4O1RGL1YaOUfK1JNWHQE9bihBZIk7rywY2CXhFJxkSAEoBTAM4BLXQBcAhgDsAxtvoB3EIoAc9zFJnOOkW68nspDny6edgpsGJJY-vZhUPQADn4+0REBHBDCcfaQTnKZTr5pMXZgrOA8uaW8QZzu5b6eAObeNdI+Dk6eimgJUZICob0gADq6w6O6AKoA+gD2AK5GXo4VPctVLcv5ZZ66KzmbleAgAGYmADa61kA 500,400 noborder}}+{{url>https://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?running=false&ctz=CQAgjCAMB0l3BWKsAsB2ATAZgGw4QhmimJGOiApJSClpQKYC0YYAUAG7g7VEbfUwaHFFEpqSalOgI2QlCCyQFQkVgy8EIiKTjIkAJQYBnAJbGALgEMAdgGMGbAO4gNADleZFyz-0jPvBT5FNyCvfxd1XgwFLFDXGKg2AAcQoMS4sP4IKRTXSA9VfI9gnKSXMB5wYWLqkQiBX1rg-wBzQKalILcPXI00NISFEhEMRIUAHWMpmeMAVQB9AHkA9zqh9Yau9dKa-2MNot368BAAMysAG2NHIA noborder}}
 </WRAP> </WRAP>
  
-In der Simulation in <imgref BildNr81> ist ein unbelasteter Spannungsteiler in Form eines Potentiometers zu sehenDie ideale Spannungsquelle stellt $5VbereitDas Potentiometer hat einen Gesamtwiderstand von $1K\Omega$. In der dargestellten Konfiguration ist dieser auf $500 \Omega$ und $500 \Omega$ ausgeteilt. +In the simulation in <imgref BildNr81> an unloaded voltage divider in the form of a potentiometer can be seenThe ideal voltage source provides $5~\rm V$. The potentiometer has a total resistance of $1~\rm k\Omega$. In the configuration shown, this is divided into $500 ~\Omega$ and $500 ~\Omega$. 
- +  - What voltage $U_{\rm O}$ would you expect if the switch were closedAfter thinking about your resultyou can check it by closing the switch.  
-  - Welche Spannung ''U_out'' erwarten Sie, wenn der Schalter geschlossen würde__Nachdem__ Sie Ihr Ergebnis überlegt hattenkönnen Sie dieses durch Schließen das Schalters überprüfen.  +  - First, think about what would happen if you would change the distribution of the resistors by moving the wiper ("intermediate terminal")\\ You can check your assumption by using the slider at the bottom right of the simulation
-  - Überlegen Sie sich zunächst was passiert wenn Sie durch Verschieben des Schleifers ("Zwischenabgriff"die Aufteilung der Widerstände verändern __würden__? \\ Durch den Slider unten rechts neben der Simulation lässt sich Ihre Vermutung überprüfen+  - At which position do you get a $U_{\rm O} = 3.5~\rm V$?
-  - Bei welcher Stellung erhalten Sie ein ''U_out'' von $3,5V$? +
 </WRAP></WRAP></panel> </WRAP></WRAP></panel>
- 
  
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-==== Der belastete Spannungsteiler ====+==== The loaded Voltage Divider ====
  
 +If - in contrast to the abovementioned, unloaded voltage divider - a load $R_{\rm L}$ is connected to the output terminals (<imgref BildNr15>), this load influences the output voltage.
  
-<WRAP right+<WRAP> 
-<imgcaption BildNr15 | belasteter Spannungsteiler>+<imgcaption BildNr15 | loaded voltage divider>
 </imgcaption> </imgcaption>
-{{drawio>belasteterSpannungsteiler}}+{{drawio>belasteterSpannungsteiler.svg}}
 </WRAP> </WRAP>
  
-Wird - im Gegensatz zum obigen, unbelasteten Spannungsteiler - an den Ausgangsklemmen eine Last $R_L$ angeschlossen (<imgref BildNr15>), so beeinflusst diese die Ausgangsspannung.+A circuit analysis yields:
  
-Durch eine Schaltungsanalyse ergibt sich:+$ U_1 = \LARGE{{U} \over {1 + {{R_2}\over{R_L}} + {{R_2}\over{R_1}} }}$
  
-U_1 = \LARGE{{{U} \over {1 + {{R_2}\over{R_L}} + {{R_2}\over{R_1}} }}  }$+or on a potentiometer with $k$ and the sum of resistors $R_{\rm s= R_1 + R_2$:
  
-bzw. an einem Potentiometer mit $k$ und $R_s R_1 R_2$:+U_1 \LARGE{{k \cdot U} \over { 1 k \cdot (1-k) \cdot{{R_{\rm s}}\over{R_{\rm L}}} }}$
  
-$ U_1 = \LARGE{{{k \cdot U} \over { k \cdot (1-k) \cdot{{R_s}\over{R_L}}  }}  }$+<imgref BildNr65> shows the ratio of the output voltage $U_1$ to the input voltage $U$ (y-axis), in relation to the ratio $k={{R_1}\over{R_1 R_2}}$.  
 +In principle, this is similar to <imgref BildNr14>, but here it has another dimension: multiple graphs are plotted. These differ by the ratio ${{R_{\rm s}}\over{R_{\rm L}}}$.
  
- +<WRAP> 
-<WRAP right+<imgcaption BildNr65 | Voltage curve of the loaded voltage divider>
-<imgcaption BildNr65 | Spannungsverlauf des belasteten Spannungsteiler>+
 </imgcaption> </imgcaption>
 {{drawio>SpannungsverlaufBelasteterSpannungsteiler}} {{drawio>SpannungsverlaufBelasteterSpannungsteiler}}
 </WRAP> </WRAP>
  
-<imgref BildNr65> zeigt in welchem Verhältnis die ausgegebene Spannung $U_1zur eingehenden Spannung $Usteht (y-Achse)in Bezug zum Verhältnis $k={{R_1}\over{R_1 + R_2}}$Prinzipiell gleicht dies der <imgref BildNr14>hat aber hier noch eine weitere Dimension: Es sind mehrere Graphen eingezeichnetDiese unterscheiden sich um das Verhältnis ${{R_s}\over{R_L}}$.+What does this diagram tell us? This shall be investigated by an example. First, assume an unloaded voltage divider with $R_2 = 4.0 ~\rm k\Omegaand $R_1 = 6.0 ~\rm k\Omega$, and an input voltage of $10~\rm V$. Thus $k = 0.60$, $R_s = 10~\rm k\Omega$ and $U_1 = 6.0~\rm V$. 
 +Now this voltage divider is loaded with a load resistor. If this is at $R_{\rm L= R_1 = 10 ~\rm k\Omega$, $k$ reduces to about $0.48$ and $U_1$ reduces to $4.8~\rm V$ - so the output voltage drops. For $R_{\rm L= 4.0~\rm k\Omega$$k$ becomes even smaller to $k=0.375and $U_1 = 3.75~\rm V$. If the load $R_{\rm L}$ is only one-tenth of the resistor $R_{\rm s}=R_1 + R_2$, the result is $k = 0.18$ and $U_1 = 1.8~\rm V$. The output voltage of the unloaded voltage divider ($6.0~\rm V$) thus became less than one-third.
  
-Was sagt dieses Diagramm nun ausDies soll an einem Beispiel gezeigt werden. Zunächst wird angenommen, dass ein __unbelasteter Spannungsteiler__ mit $R_2 = 4 k\Omega$ und $R_1 = 6 k\Omega$, sowie eine Eingangsspannung von $10V$ vorliegtDamit ist $k = 0,6$, $R_s = 10k\Omega$ und $U_1 = 6V$\\ Nun wird dieser Spannungsteiler mit einem Lastwiderstand belastetLiegt dieser bei $R_L = R_1 = 10 k\Omega$so reduziert sich $k$ auf etwa $0,48$ und $U_1$ auf $4,8V$ - die Ausgangsspannung bricht also einBei $R_L = 4k\Omega$ wird $k$ noch kleiner zu $k=0,375$ und $U_1 = 3,75V$Ist die Last $R_L$ nur noch ein Zehntel des Widerstandes $R_s=R_1 + R_2$, so wird $k=0,18$ und $U_1=1,8V$. Aus der Ausgangspannung des unbelasteten Spannungsteilers ($6V$wurde damit weniger als ein Drittel+What is the practical use of the (loaded) voltage divider? \\ Here are some examples:  
 +  * Voltage dividers are in use for controlling the output of power supply ICs (see [[https://www.analog.com/en/technical-articles/a101121-voltage-dividers-in-power-supplies.html|Voltage Dividers in Power Supplies]]). In order not to create a loaded voltage dividera range for the resistance is given here 
 +  * Another "invisible" voltage divider is for example in the electrical system of a carAs we will learn in the next chaptersvoltage supplies have internal resistance (and therefore batteriestoo). The other consumer in the car also represents a resistanceBy thisthe electrical system states an unloaded voltage dividerGiven anotheradditional low-resistance load (e.g. the spark or the starter motor of the starter systemone can understand that there will be a voltage drop when starting the car.
  
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-<panel type="info" title="Aufgabe 2.5.2 belasteter Spannungsteiler"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%>+<panel type="info" title="Exercise 2.5.2 loaded voltage divider I "> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%>
  
-Ermitteln Sie aus der Schaltung in <imgref BildNr15> die obige Gleichung $ U_1 = {{k \cdot U} \over { 1 + k \cdot (1-k) \cdot{{R_s}\over{R_L}}}}$ mit $k={{R_1}\over{R_1 + R_2}}$ und $R_s = R_1 + R_2$. +Determine from the circuit in <imgref BildNr15> the equation $ U_1 = {{k \cdot U} \over { 1 + k \cdot (1-k) \cdot{{R_{\rm s}}\over{R_{\rm L}}}}}$ where $k={{R_1}\over{R_1 + R_2}}$ and $R_{\rm s} = R_1 + R_2$.\\ 
 +<button size="xs" type="link" collapse="Loesung_2_5_2_1_Lösungsweg">{{icon>eye}} Solution</button><collapse id="Loesung_2_5_2_1_Lösungsweg" collapsed="true"> 
 +According to the voltage division rule, the loaded voltage is 
 +\begin{align*} 
 +U_1 &=\frac{\frac{R_1 R_L}{R_1+R_L}}{R_2+\frac{R_1 R_L}{R_1+R_L}}U \\ 
 +    &=\frac{R_1 R_{\rm L}}{R_2 (R_1 + R_{\rm L}) + R_1 R_{\rm L}} U \\ 
 +    &=\frac{R_1 R_{\rm L}}{R_1 R_2 + R_2 R_{\rm L} + R_1 R_{\rm L}} U \\ 
 +    &=\frac{R_1 R_{\rm L}}{R_1 R_2 + (R_1+R_2) R_{\rm L}} U 
 +\end{align*} 
 +The divided resistor $R_1$ and $R_2$ are put together to form $R_{\rm s}=R_1 + R_2$. 
 +\begin{equation*} 
 +U_1=\frac{R_1 R_{\rm L}}{R_1 R_2 + R_{\rm s} R_{\rm L}} U 
 +\end{equation*} 
 +With the equations given there is also $R_1=k(R_1+R_2)=k R_{\rm s}$ and $R_2 = R_{\rm s} - R_1 = R_{\rm s} - k R_{\rm s} = (1-k) R_{\rm s}$. 
 +\begin{equation*} 
 +U_1=\frac{k R_{\rm s} R_{\rm L}}{k R_{\rm s} (1-k) R_{\rm s} + R_{\rm s} R_{\rm L}}U 
 +\end{equation*} 
 +Dividing the numerator and denominator by $R_{\rm s} R_{\rm L}$ yields to 
 +\begin{equation*} 
 +U_1=\frac{k}{k(1-k)\frac{R_{\rm s}}{R_{\rm L}}+1}U 
 +\end{equation*} 
 +</collapse>
  
 </WRAP></WRAP></panel> </WRAP></WRAP></panel>
  
-<panel type="info" title="Aufgabe 2.5.3 belasteter Spannungsteiler"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%>+<panel type="info" title="Exercise 2.5.3 loaded voltage divider II"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%>
  
-<WRAP right> +In the simulation in <imgref BildNr82> a loaded voltage divider in the form of a potentiometer can be seen. The ideal voltage source provides $5.00~\rm V$. The potentiometer has a total resistance of $1.00~k\Omega$. In the configuration shown, this is divided into $500 ~\Omega$ and $500 ~\Omega$. The load resistance has $R_{\rm L} = 1.00 ~\rm k\Omega$. 
-<imgcaption BildNr82| belasteter Spannungsteiler>+  - What voltage ''U_O'' would you expect if the switch were closed? This is where you need to do some math! __After__ you calculated your result, you can check it by closing the switch. 
 +  - At which position of the wiper do you get $3.50~\rm V$ as an output? Determine the result first by means of a calculation. \\ Then check it by moving the slider at the bottom right of the simulation. 
 + 
 +<WRAP
 +<imgcaption BildNr82| loaded voltage divider>
 </imgcaption> \\ </imgcaption> \\
-{{url>https://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?running=false&ctz=CQAgjCAMB0l3BWcMBMcUHYMGZIA4UA2ATmIxAUgpABZsAoAN3BppExRbbA0Kn5pUkVEdAT0ebXN14hsadgj4Qw8KGJAAlAKYBnAJa6ALgEMAdgGNt9AO7t87DJ2mPOkW6-CyXPPu7suHHIInEH+cgooKFIh7NFQ9AAOcnhsUVKpnhAi9ABOwaHx2LFhyHAexaFOKWnV4ZVxGWnx4WCsnmh4nq3tvvZdfe7JnV58I0HZCXYjfemjCbqN8xOyVBAAZiYANrrWaOTYmXOCVMcgADq6l9e6AKoA+gD2AK5G9ADmcpC1zt9fbO4gA 500,400 noborder}}+{{url>https://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?running=false&ctz=CQAgjCAMB0l3BWcMBMcUHYMGZIA4UA2ATmIxAUgpABZsKBTAWjDACgA3cGmkTFbrzAZCUMTSpIq06AjbDeuISJDY0fBKIhh4UWSABKDAM4BLYwBcAhgDsAxgzYB3Pvj4YBS9wMjPv4FS9hUV8XL35VBAEI0NV1FBRFKL5EqDYAB1U8XgTFbP8IaTYAJ0jo1OxkmOQ4P0rojyycxtj6lLyc1NiwHn80PH9u3uDXAZHfTP6A0SmIwrSXKZHc6bTjdtW5lSoIADMrABtjRzRybHyVmjAZ1N4AHWMHp+MAVQB9AHsAVws2AHNVJBmp4gYDeEUgA noborder}}
 </WRAP> </WRAP>
- 
- 
-In der Simulation in <imgref BildNr82> ist ein belasteter Spannungsteiler in Form eines Potentiometers zu sehen. Die ideale Spannungsquelle stellt $5V$ bereit. Das Potentiometer hat einen Gesamtwiderstand von $1K\Omega$. In der dargestellten Konfiguration ist dieser auf $500 \Omega$ und $500 \Omega$ ausgeteilt. Der Lastwiderstand hat eine Größe von $R_L = 1 k\Omega$. 
- 
-  - Welche Spannung ''U_OUT'' erwarten Sie, wenn der Schalter geschlossen würde? Hier müssen Sie etwas rechnen! __Nachdem__ Sie Ihr Ergebnis berechnet hatten, können Sie dieses durch Schließen das Schalters überprüfen.  
-  - Bei welcher Aufteilung erhalten Sie $3,5V$. Ermitteln Sie das Ergebnis zunächst zur eine Rechnung.\\ Überprüfen sie es anschließend durch Verschieben des Slider unten rechts neben der Simulation. 
- 
 </WRAP></WRAP></panel> </WRAP></WRAP></panel>
  
-<panel type="info" title="Aufgabe 2.5.4 Anwendung des belasteten Spannungsteilers Motor"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%>+<panel type="info" title="Exercise 2.5.4 Application of the loaded voltage divider motor"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%>
  
-<WRAP right+<WRAP> 
-<imgcaption BildNr16| Skizze des Aufbaus>+<imgcaption BildNr16| Sketch of the setup>
 </imgcaption> \\ </imgcaption> \\
-{{drawio>MotorAmSpannungsteiler}}+{{drawio>MotorAmSpannungsteiler.svg}}
 </WRAP> </WRAP>
  
-Sie wollten einen Kleinstmotor für einen kleinen Roboter testenAnhand des Maximalstroms und des Innenwiderstands ($R_M = 5\Omega$) errechnen Sie, dass dieser mit maximal $U_{M,max}=4Vbetrieben werden kannEin Kollege meinte, dass Sie $4Vüber den Aufbau in <imgref BildNr16> aus einer $9V$-Block Batterie erhalten können.+You wanted to test a micromotor for a small robotUsing the maximum current and the internal resistance ($R_{\rm M} = 5~\Omega$) you calculate that this can be operated with a maximum of $U_{\rm M, max}=4~\rm V$. A colleague said that you can get $4~\rm Vusing the setup in <imgref BildNr16> from a $9~\rm Vblock battery. 
 +  First, calculate the maximum current $I_{\rm M,max}$ of the motor. 
 +  - Draw the corresponding electrical circuit with the motor connected as an ohmic resistor. 
 +  - At the maximum current, the motor should be able to deliver a torque of $M_{\rm max}=M(I_{\rm M, max})= 100~\rm mNm$. What torque would the motor deliver if you implement the setup like this? (Assumption: The torque of the motor increases proportionally to the motor current). 
 +  - What might a setup with a potentiometer look like that would actually allow you to set a voltage between $0.5~\rm V$ to $4~\rm V$ on the motor? What resistance value should the potentiometer have? 
 +  - Build and test your circuit in the simulation below. For an introduction to online simulation, see: [[circuit_design:0_tools#online_circuit_simulator]]. \\ You will essentially need the following tips for this setup: 
 +    - Routing connections can be activated via the menu: ''Draw'' >> ''add wire''. Afterward, you have to click on the start point and then drag it to the end mode. 
 +    - Note that connections can only ever be connected at nodes. A red-marked node (e.g. at the $5 ~\Omega$ resistor) indicates that it is not connected. This could be moved one grid step to the left, as there is a node point there. 
 +    - Pressing the ''<ESC>'' key will disable the insertion of components. 
 +    - With a right click on a component it can be copied or values like the resistor can be changed via ''Edit....''
  
-  - Berechnen Sie zunächst den Maximalstrom $I_{M,max}$ des Motors.  +<WRAP> 
-  - Zeichnen Sie die entsprechende elektrische Schaltung mit angeschlossenem Motor als ohmschen Widerstand.  +<imgcaption BildNr83| Simulation for motor setup>
-  - Beim Maximalstrom soll der Motor ein Drehmoment von $M= 100mNm$ abgeben können. Welches Drehmoment würde der Motor abgeben, wenn Sie den Aufbau so umsetzen? (Annahme: Das Drehmoment des Motors steigt proportional zum Motorstrom). +
-  - Wie könnte ein Aufbau mit Potentiometer aussehen, mit dem man tatsächlich eine Spannung zwischen $0,5V$ bis $4V$ am Motor einstellen kann? Welchen Widerstandswert muss das Potentiometer haben? +
-  - Bauen Sie Ihre Schaltung in untenstehender Simulation auf und testen Sie diese. Eine Einführung zur Online-Simulation finden Sie unter: [[elektronische_schaltungstechnik:0 Hilfsmittel#Online Circuit Simulator]]. \\ Für diesen Aufbau benötigen Sie im wesentlichen folgende Tipps: +
-    - Das Verlegen von Verbindungen lässt sich über das Menü ''Zeichnen >> Verbindung einfügen (wire)'' aktivieren. Anschließend muss auf den Startpunkt geklickt und anschließend bis zum Endpunkt gezogen werden. +
-    - Beachten Sie, dass Verbindungen immer nur an Verbindungspunkten angeschlossen werden können. Der rot markierte Knoten am $5 \Omega$-Widerstand zeigt an, dass dieser nicht verbunden ist. Dieser könnte im ein Rasterschritt nach links verschoben werden, da dort ein Verbindungspunkt liegt. +
-    - Mit Druck auf die ''<ESC>'' Taste lässt sich das Einfügen von Komponenten deaktivieren. +
-    - Mit Rechtsklick auf eine Komponente lässt sich diese kopieren oder Werte wie der Widerstand über ''Bearbeiten...'' ändern. +
- +
-<WRAP right+
-<imgcaption BildNr83| Simulation für Motoraufbau>+
 </imgcaption> \\ </imgcaption> \\
-{{url>https://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?running=false&ctz=CQAgjCAMB0l3BWKsDsKAc64YMyRWACyRIKQhKE4BQAbiIeiHoQ0wEzuvnnEgCcUITATUATuH7sQnVu0wyuQ0QHM2zSK0bMcANijUA7upYgsG7kfWyz5G+2pgUrJ-tOvmCaRDDxkSACUAUwBnAEsQgBcAQwA7AGMgq3ZIDhRpFI4lSCswKUUXFH0bHKA 800,400 noborder}}+{{url>https://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?running=false&ctz=CQAgjCAMB0l3BWKsDsKAc64YMyRWACyRIKQhKE4BQAbiIeiHoQ0wEzuvnnEgCcUITATUATuH7sQnVu0wyuQ0QHM2zSK0bMcANijUA7upYgsG7kfWyz5G+2pgUrJ-tOvmCaRDDxkSACUAUwBnAEsQgBcAQwA7AGMgq3ZIDhRpFI4lSCswKUUXFH0bHKA noborder}}
 </WRAP> </WRAP>
  
 </WRAP></WRAP></panel> </WRAP></WRAP></panel>
  
-<panel type="info" title="Aufgabe 2.5.5 Beispiele der Berechnung von belasteten Spannungsteilern"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%>+<panel type="info" title="Exercise 2.5.5 Examples of the calculation of loaded voltage dividers"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%>
  
-<WRAP group><WRAP column half> +Exercise on the voltage divider
-Spannungsteiler, Vorwiderstand (Längswiderstand) und Nebenwiderstand  +
-{{youtube>XRBiYdMhiF0}} +
- +
-</WRAP><WRAP column half> +
-Übung zum Spannungsteiler+
 {{youtube>6NG4uOMDU7Y}} {{youtube>6NG4uOMDU7Y}}
-</WRAP></WRAP> 
  
 </WRAP></WRAP></panel> </WRAP></WRAP></panel>
  
-<panel type="info" title="Aufgabe 2.5.6 Beispiel eines belasteten SpannungsteilerErklärung ohne Rechnung"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%>+<panel type="info" title="Exercise 2.5.6 Example of a loaded voltage dividerExplanation without calculation (German)"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%>
  
 {{youtube>hRVOZIb8-6g}} {{youtube>hRVOZIb8-6g}}
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- +===== 2.6 Circuits with three Connections =====
-===== 2.6 Stern-Dreieck-Schaltung ===== +
- +
-<WRAP right> +
- +
-<imgcaption BildNr98 | Beispiel für einen Stromkreis> +
-</imgcaption> +
-{{drawio>BeispielStromkreis}} +
- +
-<imgcaption BildNr17| Umwandlung Parallelschaltung in Reihenschaltung> +
-</imgcaption> \\ +
-{{url>https://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?running=false&ctz=CQAgjCAMB0l3BWKsDsKAc64YMyRWACyRIIRKE4BQATiALQ4BM4T6Dz4KAbFON92gDhVAOYcWTJoQkhpkKFQBKssGBaMWATl4KFxEEj3IEVAO6r1qtuHMMwWlmo0OnhGWGX3H4K-VcgOnz6CkbB0KYW-j5EMv7cCrGKUVIe7t5uMpBiGXKQ7NGSBtlRAUz5DKl57CX2CdW55TW0dYnp8QpNfGDwLYXg7WUVib109FVJ49INI3B2jAhOfjiLAx5eC0saK9q6fAZhehE5mw2n8opjO2scq10KOI-Qj9RXTjyyVYkCQsLcVEA 600,300 noborder}} +
- +
-</WRAP>+
  
 <callout> <callout>
  
-=== Ziele ===+=== Learning Objectives ===
  
-Nach dieser Lektion sollten Sie: +By the end of this section, you will be able to
- +  - convert triangular loops into a star shape (and vice versa)
-  - dreieckige Maschen in eine Sternform (und umgekehrtumwandeln können+
 </callout> </callout>
  
-Zu Beginn des Kapitels wurde ein Beispiel eines Netzwerks gezeigt (<imgref BildNr91>). Dabei kommt man aber mit dem Knoten- und Maschensatz nicht unmittelbar zur LösungJedoch ist nach sichtbardass dort viele dreieckförmige Maschen bzwsternförmige Knoten vorhanden sind (<imgref BildNr98>)Auf diese soll nun tiefer eingegangen werden.+At the beginning of the chapter, an example of a network was shown (<imgref BildNr91>). Here, however, one does not come directly to the solution with the set of nodes and loops 
 +It is visiblethat there are many $\Delta$-shaped (or triangle-shaped) loops resp$\rm Y$-shaped (or star-shaped) nodes, see <imgref BildNr98> 
 +A method to calculate these will be discussed in more detail now.
  
-Dazu zunächst ein Resume aus den bisherigen Erkenntnissen. Über den Knoten- und Maschensatz wurde klar, dass sowohl aus einer Reihen-als auch aus einer Parallelschaltung ein Ersatzwiderstand ermittelt werden kann. Betrachtet man den Ersatzwiderstand als eine Blackbox - d.h. der innere Ausbau ist unbekannt - so könnte dieser also durch beide Schaltungsarten interpretiert werden (<imgref BildNr17>). +<WRAP> 
 +<imgcaption BildNr98 | Example of a circuit> 
 +</imgcaption> 
 +{{drawio>BeispielStromkreis,svg}} 
 +</WRAP>
  
-Wie hilft uns das nun im Falle einer dreieckförmigen Masche?+First of all a summary of the previous findings: Using the node and loop rule it became clear that an equivalent resistance can be determined from a series as well as from a parallel circuit. If one considers the equivalent resistance as a black box - i.e. the internals are unknown - it could be interpreted by both types of a circuit (<imgref BildNr17>).
  
-Auch in für diesen Fall kann man eine Blackbox bereitstellen. Diese müsste sich aber immer gleich verhalten, wie die dreieckförmige Masche, also beliebige, angelegte Spannungen sollten gleiche Ströme erzeugen. \\  +<WRAP> 
-Anders gesagtDie zwischen zwei Klemmen messbaren Widerständen müssen für beide Schaltungen identisch sein+<imgcaption BildNr17|Conversion of a parallel circuit to series circuit> 
 +</imgcaption> \\ 
 +{{url>https://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?running=false&ctz=CQAgjCAMB0l3BWKsDsKAc64YMyRWACyRIIRKE4BQATiALQ4BM4T6Dz4KAbFON92gDhVAOYcWTJoQkhpkKFQBKssGBaMWATl4KFxEEj3IEVAO6r1qtuHMMwWlmo0OnhGWGX3H4K-VcgOnz6CkbB0KYW-j5EMv7cCrGKUVIe7t5uMpBiGXKQ7NGSBtlRAUz5DKl57CX2CdW55TW0dYnp8QpNfGDwLYXg7WUVib109FVJ49INI3B2jAhOfjiLAx5eC0saK9q6fAZhehE5mw2n8opjO2scq10KOI-Qj9RXTjyyVYkCQsLcVEA noborder}} 
 +</WRAP>
  
-Dazu sollen nun die verschiedenen Widerstände zwischen den einzelnen Knoten $a$$b$ und $c$ betrachtet werden, siehe <imgref BildNr18>. Es soll herausgefunden werden wie aus einer Stern-Schaltung eine Dreieck-Schaltung entwickelt werden kann (und umgekehrt)+Now how does this help us in the case of a $\Delta$-load (= triangular loop)?
  
 +Also in this case one can provide a black box. However, this should always behave in the same way as the $\Delta$-load, i.e. any voltages applied should produce the same currents as the known structure. \\
 +In other words: The resistances measured between two terminals must be identical for the black box and for the known circuit.
  
 +For this purpose, the different resistances between the individual nodes $\rm a$, $\rm b$, and $\rm c$ are now to be considered, see <imgref BildNr18>. The aim is to find out how a $\Delta$-load (triangular circuit) can be developed from a $\rm Y$-load (star circuit) and vice versa.
  
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-<WRAP right+<WRAP> 
-<imgcaption BildNr18| Stern-Dreieck-Transformation>+<imgcaption BildNr18| Star-delta transformation>
 </imgcaption> \\ </imgcaption> \\
-{{url>https://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?running=false&ctz=CQAgjA7CAMB00IQVhvCEAcGGYMzQjABZoUkA2EFI3AKACUQBaYo8CSlsAJncuhggSQwQLhJaAd2as+M8gMiUwtAE7NuEXko3c2eseERqZHOU03azi4+pZmdFvSAOCwx6U3xtH3LHJVGL2gfMy9cZWtBYRRDcSldfS1ElwpwBhTLTP9DYV442Akg2VwMNi5eUrZcgWrRQoSWIjYq+QFWlTtuZyIwTm62InI63FHYUYnRkydBvo1k1vaxyYnpnVaZoTml3HGVuk9vEA2-DGOy9KCjjdHKReiBWPqJTwGhbBShnwzNog-fgCc-AeLlEqBebXO5XWF2gjVOUPmlVh8P8SABvAsyXR+UafUeGNMlBxMB+bwgIRSWjiQgE+We8OcFPKb3I-kCzCOJPCxMJNSoYPih0p3IRJM6RKohM25GcOz2K2mrOcWN4JPl+zoXWcspZOuSGv2eOaUsx+NNlxkJu5YB4Fv5dTEDQAHvNcFQ7SxyFAkGBqOAkAJAAGktFdFgB7u6AI0bJcuF4+jY9AAnaH5j5ZTGM-6wGcAIaos6+ZI6OGec2OHSltMWDDu3PRiwKcCEwYCQAzpDWG+AMI2+spW7SQJ2w9wIqkwBowJGkIMhyOZBgUH13fZl+RKD4zgAjGvcdypTHcaCT7hIHNnADGjP0aU2rjho+SY-6SEjuGjW5Al4LYfNL6tU8PxEXMQG3a8-wwU9uD7NIxwTFwk1TUcaHAP4pyLX0RGcFM926AMUAsaBtCQM4vzzXdR1wH0MCPO1SP9HDkKnYlexkIELS-bdHw0AE2FlfpyGjWVP0QkBcKfd1yFGDQ3xAaTNx7EA8x4oioA3aFaPk71sKQrsMEob1Jy9dSIDnUDL1Uvx1MpJt+IIERhAXLEziQdAY1cj5yP0903L7CBfK0rj9Jswi+nssj5z3dC2X6YC2VEiy93HISWWneSASgNthxveTkhlHIaygqghOOaM3IQ0CAGUABcAFNVAAOwAZ0vAALPMABsaoAV0agBzGtMHAchJ2bcKQLOAARVQ6oASzqy8AGtWo67q+sGsMzGowj3WoyLQIAIU6vNlu3AB7Z1aCAA 600,800 noborder}}+{{url>https://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?running=false&ctz=CQAgjA7CAMB00IQVhvCEAcGGYMzQjABZoUkA2EFI3KgUwFowwAoAJRCaKPAkqbAAmXpWgwQJCeLFwkLAO6diPSPzDkxq8CwBOnQRGFaGgwTzMzwiXUr4j9h+5ut6md46fOTnCBZ3wqdiZY9qwcDAH2EbiUWpaSKJayfiZmIAbCqeYU2uGe6Y5Z6SHxYsJJsHIc5DwkYgCclHXSEmI8FXKKNa1tGD3aruoSuJlDRNjiuFOwU7NTNkxNI5zdzWKzM3PzesvNi8PlIBtb84oMjf0ME81hnBd7Qn1r4gktyWdjF-vjmuxKTV8hkghC1JIcZJU-ON+rsEDAUtc4QxVnDoH5lKENE4-Bl7IIcnE-oJoH1BCFiX1IqV0m9IYoKcVSSSCkY-o97Bc4i8xIlpHTwGTQtxQjZ8bE7AyGetpidcKLmQz1Jo7NLcJstvKmVr0jlVeq5jiQlpcVpbmS+loRsrRNypB0WAAPFZkQVEMBUXDulRIMSAANJHfp6rRTPV9ORSbt0jw2ABOgMmCAqciZQTddTUcB9ACGKXNURNKpSSqipsLTuCtDAGFDJixYHqwlqYkAM6Txquh9v-WINqSSVvlwQxHXukxgYNIWqtED9pQYFDqWhuefkJqZkAAI3jgjAZSQKeg7vxGarIAAxrm0mL9JfvFvHIP+Pjg7hQyo+qec+Xiw+lG70i+pBPddzy-DBD0EGswByQdGyjEBYy3GhwGhUcLWBKQ0gQgdTHAJAUBMaAjCQJ41yzTcnXrZdKFMTRyFfOCsPSIZIGfcVVyAtEKNwUkd3AchgzHDDozjCikFDbcoEgcTiUA7NOPSfEo1JH1hyE+CRKjai8PScgUHxEiT1PeTiHnI1w3AeovSnGcoKTd11CTScT0-KMO34nU3PYvpyKjUzxPM+tYL7AMq3MCBNCDApaDfM8QouAwePEsDexbHEFWghVHGMuijgA-F3VwIhYJPABnAAXLMdAAHRK08AEsdFPABXOqyq3bopjUCBaCmeiTwAEzoAAbCqavqxqWra8sVMKqBtyOFSYvXIas1PABrdcAHsHRYIA noborder}}
 \\ \\ \\ \\
-Berechung der UmformungsformelnSternschaltung in Dreiecksschaltung +Calculation of the transformation formulaeStar connection in delta connection (Alternatively in [[https://www.youtube.com/watch?v=AFSWn5xR8tE|German]]) 
-{{youtube>AFSWn5xR8tE}}+{{youtube>eBUWWU0Ekq4}}
  
 </WRAP> </WRAP>
  
-==== Dreieckschaltung ====+==== Delta Circuit ====
  
-Bei der Dreieckschaltung sind die Widerstände $R_{ab}^1$, $R_{bc}^1$ und $R_{ca}^1$ in einer Masche verschalten.+In the delta circuit, the resistors $R_{\rm ab}^1$, $R_{\rm bc}^1$, and $R_{\rm ca}^1$ are connected in a loop. At the connection of the resistors, an additional terminal is implemented. \\ 
 +The labeling with a superscript $\square^1$ refers to the three resistors in the next paragraphs.
  
-Für die Widerstände zwischen den zwei Anschlüssen (z.B. $a$ und $b$) wird die dritte ($c$) als nicht angeschlossen betrachtetDamit ergibt sich eine Parallelschaltung des direkten Sternwiderstands $R_{ab}^1$ mit der Reihenschaltung der anderen beiden Sternwiderstände $R_{ca}^1 + R_{bc}^1$:+For the measurable resistance between two terminals (e.g. $R_{\rm ab}$ between $\rm a$ and $\rm b$), the third terminal (here: $\rm c$) is considered as not connected to anything outsideThis results in a parallel circuit of the direct delta resistor $R_{\rm ab}^1$ with the series connection of the other two delta resistors $R_{\rm ca}^1 + R_{\rm bc}^1$: 
 + 
 +<WRAP><imgcaption BildNr80 | measurable resistance between two terminals> 
 +</imgcaption> 
 +{{drawio>Resistancebetweentwoterminals.svg}} 
 +</WRAP>
  
-$R_{ab} = R_{ab}^1 || (R_{ca}^1 + R_{bc}^1) $ \\ +$R_{\rm ab} = R_{\rm ab}^1 || (R_{\rm ca}^1 + R_{\rm bc}^1) $ \\ 
-$R_{ab} = {{R_{ab}^1 \cdot (R_{ca}^1 + R_{bc}^1)}\over{R_{ab}^1 + (R_{ca}^1 + R_{bc}^1)}} =  {{R_{ab}^1 \cdot (R_{ca}^1 + R_{bc}^1)}\over{R_{ab}^1 + R_{ca}^1 + R_{bc}^1}} $ \\+$R_{\rm ab} = {{R_{\rm ab}^1 \cdot (R_{\rm ca}^1 + R_{\rm bc}^1)}\over{R_{\rm ab}^1 + (R_{\rm ca}^1 + R_{\rm bc}^1)}} =  {{R_{\rm ab}^1 \cdot (R_{\rm ca}^1 + R_{\rm bc}^1)}\over{R_{\rm ab}^1 + R_{\rm ca}^1 + R_{\rm bc}^1}} $ \\
  
-Gleiches gilt für die anderen AnschlüssenDamit ergibt sich:+The same applies to the other connectionsThis results in:
  
 \begin{align*} \begin{align*}
-R_{ab} = {{R_{ab}^1 \cdot (R_{ca}^1 + R_{bc}^1)}\over{R_{ab}^1 + R_{ca}^1 + R_{bc}^1}}  \\ +R_{\rm ab} = {{R_{\rm ab}^1 \cdot (R_{\rm ca}^1 + R_{\rm bc}^1)}\over{R_{\rm ab}^1 + R_{\rm ca}^1 + R_{\rm bc}^1}}  \\ 
-R_{bc} = {{R_{bc}^1 \cdot (R_{ab}^1 + R_{ca}^1)}\over{R_{ab}^1 + R_{ca}^1 + R_{bc}^1}}  \\ +R_{\rm bc} = {{R_{\rm bc}^1 \cdot (R_{\rm ab}^1 + R_{\rm ca}^1)}\over{R_{\rm ab}^1 + R_{\rm ca}^1 + R_{\rm bc}^1}}  \\ 
-R_{ca} = {{R_{ca}^1 \cdot (R_{bc}^1 + R_{ab}^1)}\over{R_{ab}^1 + R_{ca}^1 + R_{bc}^1}} \tag{2.6.1}  \end{align*}+R_{\rm ca} = {{R_{\rm ca}^1 \cdot (R_{\rm bc}^1 + R_{\rm ab}^1)}\over{R_{\rm ab}^1 + R_{\rm ca}^1 + R_{\rm bc}^1}} \tag{2.6.1}  \end{align*}
  
-==== Sternschaltung ====+==== Star Circuit ====
  
-Die Widerstände zwischen den Anschlüssen müssen nun denen bei der Sternschaltung gleichenAuch bei der Sternschaltung sind Widerstände verschaltendiese aber in SternformDie Sternwiderstände sind also alle mit einem weiteren Knoten $0$ in der Mitte verbunden: $R_{a0}^1$, $R_{b0}^1$ und $R_{c0}^1$+Given the idea, that the star circuit shall behave equally to the delta circuit, the resistance measured between the terminals must be similar 
 +Also in the star circuit, resistors are connectedbut now in a star (or $\rm Y$) shapeThe star resistors are all connected with another node $0$ in the middle 
 +$R_{\rm a0}^1$, $R_{\rm b0}^1$ and $R_{\rm c0}^1$.
  
-Auch hier wird vorgegangen wie bei der Dreieckschaltungder Widerstand zwischen zwei Anschlüssen (z.B. $a$ und $b$) wird ermitteltder weitere Anschluss ($c$) wird als offen betrachtetDer Widerstand des weiteren Anschlusses ($R_{c0}^1$) ist nur an einer Seite angeschlossenDadurch fließt durch diesen kein Strom er ist damit nicht zu berücksichtigenEs ergibt sich:+Again, the procedure is the same as for the delta connectionthe resistance between two terminals (e.g. $\rm a$ and $\rm b$) is determinedand the further terminal ($\rm c$) is considered to be open 
 +The resistance of the further terminal ($R_{\rm c0}^1$) is only connected at one nodeTherefore, no current flows through it it is thus not to be consideredIt results in:
  
 \begin{align*} \begin{align*}
-R_{ab} = R_{a0}^1 + R_{b0}^1  \\ +R_{\rm ab} = R_{\rm a0}^1 + R_{\rm b0}^1  \\ 
-R_{bc} = R_{b0}^1 + R_{c0}^1  \\ +R_{\rm bc} = R_{\rm b0}^1 + R_{\rm c0}^1  \\ 
-R_{ca} = R_{c0}^1 + R_{a0}^1  \tag{2.6.2}  +R_{\rm ca} = R_{\rm c0}^1 + R_{\rm a0}^1  \tag{2.6.2}  
 \end{align*} \end{align*}
  
-Aus den Gleichungen $(2.6.1)$ und $(2.6.2)$ erhält man:+From equations $(2.6.1)$ and $(2.6.2)$ we get:
  
-\begin{align} R_{ab} = {{R_{ab}^1 \cdot (R_{ca}^1 + R_{bc}^1)}\over{R_{ab}^1 + R_{ca}^1 + R_{bc}^1}} = R_{a0}^1 + R_{b0}^1 \tag{2.6.3} \end{align} +\begin{align} R_{\rm ab} = {{R_{\rm ab}^1 \cdot (R_{\rm ca}^1 + R_{\rm bc}^1)}\over{R_{\rm ab}^1 + R_{\rm ca}^1 + R_{\rm bc}^1}} = R_{\rm a0}^1 + R_{\rm b0}^1 \tag{2.6.3} \end{align} 
-\begin{align} R_{bc} = {{R_{bc}^1 \cdot (R_{ab}^1 + R_{ca}^1)}\over{R_{ab}^1 + R_{ca}^1 + R_{bc}^1}} = R_{b0}^1 + R_{c0}^1 \tag{2.6.4} \end{align}   +\begin{align} R_{\rm bc} = {{R_{\rm bc}^1 \cdot (R_{\rm ab}^1 + R_{\rm ca}^1)}\over{R_{\rm ab}^1 + R_{\rm ca}^1 + R_{\rm bc}^1}} = R_{\rm b0}^1 + R_{\rm c0}^1 \tag{2.6.4} \end{align}   
-\begin{align} R_{ca} = {{R_{ca}^1 \cdot (R_{bc}^1 + R_{ab}^1)}\over{R_{ab}^1 + R_{ca}^1 + R_{bc}^1}} = R_{c0}^1 + R_{a0}^1 \tag{2.6.5} \end{align}+\begin{align} R_{\rm ca} = {{R_{\rm ca}^1 \cdot (R_{\rm bc}^1 + R_{\rm ab}^1)}\over{R_{\rm ab}^1 + R_{\rm ca}^1 + R_{\rm bc}^1}} = R_{\rm c0}^1 + R_{\rm a0}^1 \tag{2.6.5} \end{align}
  
  
-Die Gleichungen $(2.6.3)$ bis $(2.6.5)$ lassen sich nun so geschickt zusammenfassen, dass auf einer Seite nur noch ein Widerstand steht. \\ +Equations $(2.6.3)$ to $(2.6.5)$ can now be cleverly combined so that there is only one resistor on one side. \\ 
-Eine Variante ist die Formeln als ${{1}\over{2}} \cdot \left( (2.6.3) + (2.6.4) - (2.6.5) \right)$ bzw. ${{1}\over{2}} \cdot \left(R_{ab} + R_{bc} - R_{ca}\right)$ zu kombinierenDamit ergibt sich $R_{b0}^1$ \\+A variation is to write the formulas as ${{1}\over{2}} \cdot \left( (2.6.3) + (2.6.4) - (2.6.5) \right)$ or ${{1}\over{2}} \cdot \left(R_{\rm ab} + R_{\rm bc} - R_{\rm ca}\right)$ to combineThis gives $R_{\rm b0}^1$ \\
  
 \begin{align*}  \begin{align*} 
-{{1}\over{2}} \cdot \left( {{R_{ab}^1 \cdot (R_{ca}^1 + R_{bc}^1)}\over{R_{ab}^1 + R_{ca}^1 + R_{bc}^1}} + {{R_{bc}^1 \cdot (R_{ab}^1 + R_{ca}^1)}\over{R_{ab}^1 + R_{ca}^1 + R_{bc}^1}} - {{R_{ca}^1 \cdot (R_{bc}^1 + R_{ab}^1)}\over{R_{ab}^1 + R_{ca}^1 + R_{bc}^1}} \right) &= {{1}\over{2}} \cdot \left( R_{a0}^1 + R_{b0}^1 + R_{b0}^1 + R_{c0}^1 - R_{c0}^1 - R_{a0}^1 \right) \\+{{1}\over{2}} \cdot \left( {{R_{\rm ab}^1 \cdot (R_{\rm ca}^1 + R_{\rm bc}^1)}\over{R_{\rm ab}^1 + R_{\rm ca}^1 + R_{\rm bc}^1}}  
 +                         + {{R_{\rm bc}^1 \cdot (R_{\rm ab}^1 + R_{\rm ca}^1)}\over{R_{\rm ab}^1 + R_{\rm ca}^1 + R_{\rm bc}^1}}  
 +                         - {{R_{\rm ca}^1 \cdot (R_{\rm bc}^1 + R_{\rm ab}^1)}\over{R_{\rm ab}^1 + R_{\rm ca}^1 + R_{\rm bc}^1}} \right) & 
 +{{1}\over{2}} \cdot \left(   R_{\rm a0}^1 + R_{\rm b0}^1 + R_{\rm b0}^1 + R_{\rm c0}^1 - R_{\rm c0}^1 - R_{\rm a0}^1 \right) \\
  
-{{1}\over{2}} \cdot \left( {{R_{ab}^1 \cdot (R_{ca}^1 + R_{bc}^1)} + {R_{bc}^1 \cdot (R_{ab}^1 + R_{ca}^1)} - {R_{ca}^1 \cdot (R_{bc}^1 + R_{ab}^1)}\over{R_{ab}^1 + R_{ca}^1 + R_{bc}^1}} \right) &= {{1}\over{2}} \cdot \left( 2 \cdot  R_{b0}^1  \right) \\+{{1}\over{2}} \cdot \left( {{R_{\rm ab}^1 \cdot (R_{\rm ca}^1 + R_{\rm bc}^1)} + {R_{\rm bc}^1 \cdot (R_{\rm ab}^1 + R_{\rm ca}^1)}  
 +                          - {R_{\rm ca}^1 \cdot (R_{\rm bc}^1 + R_{\rm ab}^1)}\over{R_{\rm ab}^1 + R_{\rm ca}^1 + R_{\rm bc}^1}} \right) & 
 +                            {{1}\over{2}} \cdot \left( 2 \cdot  R_{\rm b0}^1  \right) \\
  
-{{1}\over{2}} \cdot \left( {{R_{ab}^1 R_{ca}^1 + R_{ab}^1 R_{bc}^1 + R_{bc}^1 R_{ab}^1 + R_{bc}^1 R_{ca}^1 - R_{ca}^1 R_{bc}^1 - R_{ca}^1 R_{ab}^1}\over{R_{ab}^1 + R_{ca}^1 + R_{bc}^1}} \right) & R_{b0}^1  \\+{{1}\over{2}} \cdot \left( {{R_{\rm ab}^1 R_{\rm ca}^1 + R_{\rm ab}^1 R_{\rm bc}^1 + R_{\rm bc}^1 R_{\rm ab}^1 + R_{\rm bc}^1 R_{\rm ca}^1 - R_{\rm ca}^1 R_{\rm bc}^1 - R_{\rm ca}^1 R_{\rm ab}^1}\over{R_{\rm ab}^1 + R_{\rm ca}^1 + R_{\rm bc}^1}} \right) & R_{\rm b0}^1  \\
  
-{{1}\over{2}} \cdot \left( {{ 2 \cdot R_{ab}^1 R_{bc}^1 }\over{R_{ab}^1 + R_{ca}^1 + R_{bc}^1}} \right) & R_{b0}^1  \\+{{1}\over{2}} \cdot \left( {{ 2 \cdot R_{\rm ab}^1 R_{\rm bc}^1 }\over{R_{\rm ab}^1 + R_{\rm ca}^1 + R_{\rm bc}^1}} \right) & R_{\rm b0}^1  \\
  
-{{ R_{ab}^1 R_{bc}^1 }\over{R_{ab}^1 + R_{ca}^1 + R_{bc}^1}} & R_{b0}^1  \\+{{ R_{\rm ab}^1 R_{\rm bc}^1 }\over{R_{\rm ab}^1 + R_{\rm ca}^1 + R_{\rm bc}^1}} & R_{\rm b0}^1  \\
  
 \end{align*} \end{align*}
  
-Auf ähnlichem Weg kann man nach $R_{a0}^1$ und $R_{c0}^1$, sowie mit etwas abgewandeltem Ansatz auch auf $R_{ab}^1$, $R_{bc}^1$ und $R_{ca}^1$ auflösen+Similarly, one can resolve to $R_{\rm a0}^1$ and $R_{\rm c0}^1$, and with a slightly modified approach to $R_{\rm ab}^1$, $R_{\rm bc}^1$ and $R_{\rm ca}^1$.
  
-==== Stern-Dreieck-Transformation ==== +==== Y-Δ-Transformation  ==== 
-<callout icon="fa fa-exclamation" color="red" title="Merke:">+<callout icon="fa fa-exclamation" color="red" title="Notice:">
  
-<WRAP group><WRAP column half+<WRAP> 
-Soll von einer **Dreieckschaltung in eine Sternschaltung** umgewandelt werdenso sind die Sternwiderstände ermittelbar über:+If a **delta circuit is to be converted into a star circuit**, the star resistors can be determined via:
  
 \begin{align*}  \begin{align*} 
-    \color{lightgray}{\boxed{ \color{black}{\begin{array}{} \text{Sternwiderstand} \\ \text{an Anschluss x} \end{array} }}} &= +    \color{lightgray}{\boxed{ \color{black}{\begin{array}{} \text{star resistance} \\ \text{at the terminal x} \end{array} }}} &= 
- {{ \color{lightgray}{\boxed{ \color{black}{\begin{array}{} \text{Produkt der} \\ \text{am Anschluss x liegenden} \\ \text{Dreieckwiderstände} \end{array} }}} } \over  + {{ \color{lightgray}{\boxed{ \color{black}{\begin{array}{} \text{product of} \\ \text{the delta resistances} \\ \text{connected with x} \end{array} }}} } \over  
-  { \color{lightgray}{\boxed{ \color{black}{\begin{array}{} \text{Summe aller} \\ \text{Dreieckwiderstände} \end{array} }}}}} \\+  { \color{lightgray}{\boxed{ \color{black}{\begin{array}{} \text{sum of all} \\ \text{delta resistances} \end{array} }}}}} \\
 \\ \\
-\text{also:}\quad\quad\quad\quad\quad\quad  +\text{therefore:}\quad\quad\quad\quad\quad\quad  
  
-R_{a0}^1 &= {{ R_{ca}^1 \cdot R_{ab}^1 }\over{R_{ab}^1 + R_{ca}^1 + R_{bc}^1}} \\ +R_{\rm a0}^1 &= {{ R_{\rm ca}^1 \cdot R_{\rm ab}^1 }\over{R_{\rm ab}^1 + R_{\rm ca}^1 + R_{\rm bc}^1}} \\ 
-R_{b0}^1 &= {{ R_{ab}^1 \cdot R_{bc}^1 }\over{R_{ab}^1 + R_{ca}^1 + R_{bc}^1}} \\ +R_{\rm b0}^1 &= {{ R_{\rm ab}^1 \cdot R_{\rm bc}^1 }\over{R_{\rm ab}^1 + R_{\rm ca}^1 + R_{\rm bc}^1}} \\ 
-R_{c0}^1 &= {{ R_{bc}^1 \cdot R_{ca}^1 }\over{R_{ab}^1 + R_{ca}^1 + R_{bc}^1}}  +R_{\rm c0}^1 &= {{ R_{\rm bc}^1 \cdot R_{\rm ca}^1 }\over{R_{\rm ab}^1 + R_{\rm ca}^1 + R_{\rm bc}^1}}  
 \end{align*} \end{align*}
  
-</WRAP><WRAP column half+</WRAP><WRAP> 
-Soll von einer **Sternschaltung in eine Dreieckschaltung** umgewandelt werdenso sind die Dreieckwiderstände ermittelbar über:+If a **star circuit is to be converted into a delta circuit**, the star resistors can be determined via:
  
 \begin{align*}  \begin{align*} 
-    \color{lightgray}{\boxed{ \color{black}{\begin{array}{} \text{Dreieckwiderstand} \\ \text{zwischen den} \\ \text{Anschlüssen und y } \end{array} }}} &= +    \color{lightgray}{\boxed{ \color{black}{\begin{array}{} \text{delta resistance} \\ \text{between the} \\ \text{terminals and y} \end{array} }}} &= 
- {{ \color{lightgray}{\boxed{ \color{black}{\begin{array}{} \text{Summe aller Produkte} \\ \text{zwischen zwei} \\ \text{unterschiedlichen Sternwiderständen} \end{array} }}} } \over  + {{ \color{lightgray}{\boxed{ \color{black}{\begin{array}{} \text{sum of all} \\ \text{products between} \\ \text{varying star resistances} \end{array} }}} } \over  
-  { \color{lightgray}{\boxed{ \color{black}{\begin{array}{} \text{Sternwiderstand} \\ \text{gegenüber von und y} \end{array} }}}}} \\+  { \color{lightgray}{\boxed{ \color{black}{\begin{array}{} \text{star resistance} \\ \text{opposite and y} \end{array} }}}}} \\
 \\ \\
-\text{also:}\quad\quad\quad\quad\quad\quad  +\text{therefore:}\quad\quad\quad\quad\quad\quad  
  
-R_{ab}^1 &= {{ R_{a0}^1 \cdot R_{b0}^1 +R_{b0}^1 \cdot R_{c0}^1 +R_{c0}^1 \cdot R_{a0}^1 }\over{ R_{c0}^1}} \\ +R_{\rm ab}^1 &= {{ R_{\rm a0}^1 \cdot R_{\rm b0}^1 +R_{\rm b0}^1 \cdot R_{\rm c0}^1 +R_{\rm c0}^1 \cdot R_{\rm a0}^1 }\over{ R_{\rm c0}^1}} \\ 
-R_{bc}^1 &= {{ R_{a0}^1 \cdot R_{b0}^1 +R_{b0}^1 \cdot R_{c0}^1 +R_{c0}^1 \cdot R_{a0}^1 }\over{ R_{a0}^1}} \\ +R_{\rm bc}^1 &= {{ R_{\rm a0}^1 \cdot R_{\rm b0}^1 +R_{\rm b0}^1 \cdot R_{\rm c0}^1 +R_{\rm c0}^1 \cdot R_{\rm a0}^1 }\over{ R_{\rm a0}^1}} \\ 
-R_{ca}^1 &= {{ R_{a0}^1 \cdot R_{b0}^1 +R_{b0}^1 \cdot R_{c0}^1 +R_{c0}^1 \cdot R_{a0}^1 }\over{ R_{b0}^1}}+R_{\rm ca}^1 &= {{ R_{\rm a0}^1 \cdot R_{\rm b0}^1 +R_{\rm b0}^1 \cdot R_{\rm c0}^1 +R_{\rm c0}^1 \cdot R_{\rm a0}^1 }\over{ R_{\rm b0}^1}}
 \end{align*} \end{align*}
  
-</WRAP></WRAP>+</WRAP>
 </callout> </callout>
  
 ~~PAGEBREAK~~ ~~CLEARFIX~~ ~~PAGEBREAK~~ ~~CLEARFIX~~
  
-<panel type="info" title="Aufgabe 2.6.1 Anwendung der Dreieck-Stern-Umwandlung"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%> +<panel type="info" title="Exercise 2.6.1 Application of delta-Y conversion"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%>
- +
-{{youtube>YDpNFEWkN9U}}{{youtube>s7NqWI_ZSt4}}+
  
 +{{youtube>hM7oSuvdmyw}}
 +{{youtube>tOCp2qAV8BI}}
 </WRAP></WRAP></panel> </WRAP></WRAP></panel>
  
-<panel type="info" title="Aufgabe 2.6.2 schwierigere Aufgabe mit Stern-Dreieck-Umwandlung"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%>+<panel type="info" title="Exercise 2.6.2 more difficult exercise with Y-delta transformation (German)"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%>
  
 {{youtube>poP4a0y0oLU}} {{youtube>poP4a0y0oLU}}
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 </WRAP></WRAP></panel> </WRAP></WRAP></panel>
  
-===== 2.7 Gruppenschaltung von Widerständen =====+===== 2.7 Circuits with multiple Resistors =====
  
 <callout> <callout>
  
-=== Ziele ===+=== Learning Objectives ===
  
-Nach dieser Lektion sollten Sie: +By the end of this section, you will be able to
- +  - simplify circuits consisting only of resistors
-  - Schaltungen, welche nur aus Widerständen bestehen, vereinfachen können+  - calculate the voltages and currents in circuits with a voltage source and several resistors
-  - die Spannungen und Ströme in Schaltungen mit einer Spannungsquelle und mehreren Widerständen berechnen können+  - simplify symmetrical circuits.
-  - symmetrische Schaltungen vereinfachen können.+
  
 </callout> </callout>
  
-In diesem Unterkapitel wird auf eine Methodik eingegangenwelche beim Umformen von Schaltungen helfen soll. In Unterkapitel [[#2.6 Stern-Dreieck-Schaltung]] wurde gegen Ende bereits ein Netzwerk so umgeformtdass es keine dreieckigen Maschen mehr enthältNun soll dieses Vorgehen systematisiert werden.  +In this subchaptera methodology is discussed, which should help to reshape circuits. In subchapter [[#2.6 Star-Delta-Circuit]] towards the end a network was already transformed in a waythat it does not contain triangular meshes anymoreNow, this procedure shall be systematized
-Ausgangspunkt sind Aufgabenbei denen für ein Widerstandsnetzwerk der GesamtwiderstandGesamtstrom oder die Gesamtspannung berechnet werden muss+Starting points are tasks, where for a resistor network the total resistancetotal currentor total voltage has to be calculated.
  
-==== einfaches Beispiel ====+==== Simple Example ====
  
-<WRAP right+An example of such a circuit is given in <imgref imageNo89>. Here $I_0$ is wanted.  
-<imgcaption BildNr89 Beispiel für einen Stromkreis>+This current can be found by the (given) voltage $U_0$ and the total resistance between the terminals $\rm a$ and $\rm b$. So we are looking for $R_{\rm ab}$. 
 + 
 +<WRAP> 
 +<imgcaption imageNo89 example of a circuit>
 </imgcaption> </imgcaption>
-{{drawio>BeispielStromkreis2}}+{{drawio>BeispielStromkreis2.svg}}
 </WRAP> </WRAP>
  
 +As already described in the previous subchapters, partial circuits can also be converted into equivalent resistors step by step. 
 +It is important to note that these partial circuits for conversion into equivalent resistors may only ever have two connections (= two nodes to the "outside world").
  
-Ein Beispiel für eine solche Schaltung ist in <imgref BildNr89> gegeben. Hier ist $I_0$ gesucht. Dieser Strom kann über die (gegebene) Spannung $U_0$ und den Gesamtwiderstand zwischen den Klemmen $a$ und $b$ ermittelt werden. Gesucht ist also $R_{ab}$. 
  
-Wie bereits in den vorherigen Unterkapitel beschrieben, können hier auch Teilschaltung schrittweise in Ersatzwiderstände umgewandelt werden. Wichtig dabei ist, dass diese Teilschaltungen zur Umwandlung in Ersatzwiderstände immer nur zwei Anschlüsse (= zwei Knoten zur "Außenwelt") haben dürfen. +<WRAP> 
- +<imgcaption imageNo88 Step-by-step solution of the example >
- +
-<WRAP right+
-<imgcaption BildNr88 Schrittweise Lösung des Beispiels >+
 </imgcaption> </imgcaption>
-{{drawio>BeispielStromkreis2Loesung}}+{{drawio>BeispielStromkreis2Loesung.svg}}
 </WRAP> </WRAP>
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-<imgref BildNr88zeigt die schrittweise Umwandlung der Ersatzwiderstände an diesem Beispiel. \\ Als Ergebnis des Ersatzwiderstands erhält man:+<imgref imageNo88 shows the step-by-step conversion of the equivalent resistors in this example. \\  
 +As a result of the equivalent resistance one gets:
  
 \begin{align*} \begin{align*}
-R_g = R_{12345} &= R_{12}||R_{345} = R_{12}||(R_3+R_{45}) =  (R_1||R_2)||(R_3+R_4||R_5) \\+R_{\rm  eq} = R_{12345} &= R_{12}||R_{345} = R_{12}||(R_3+R_{45}) =  (R_1||R_2)||(R_3+R_4||R_5) \\
 &= {{ {{R_1 \cdot R_2}\over{R_1 + R_2}} \cdot (R_3 + {{R_4 \cdot R_5}\over{R_4 + R_5}}) }\over{ {{R_1 \cdot R_2}\over{R_1 + R_2}} +R_3 + {{R_4 \cdot R_5}\over{R_4 + R_5}} }} \quad \quad \quad \quad \quad \quad \bigg\rvert \cdot{{(R_1 + R_2) \cdot (R_4 + R_5)}\over{(R_1 + R_2) \cdot (R_4 + R_5)}} \\ &= {{ {{R_1 \cdot R_2}\over{R_1 + R_2}} \cdot (R_3 + {{R_4 \cdot R_5}\over{R_4 + R_5}}) }\over{ {{R_1 \cdot R_2}\over{R_1 + R_2}} +R_3 + {{R_4 \cdot R_5}\over{R_4 + R_5}} }} \quad \quad \quad \quad \quad \quad \bigg\rvert \cdot{{(R_1 + R_2) \cdot (R_4 + R_5)}\over{(R_1 + R_2) \cdot (R_4 + R_5)}} \\
  
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   \end{align*}   \end{align*}
  
-==== Beispiel mit Dreieck-Stern-Transformation ====+==== Example of Δ-Y-Transformation ====
  
-Mit der Dreieck-Stern-Transformation lässt sich nun auch das anfängliche Beispiel umwandelnBei komplizierteren Schaltungen ist die wiederholte Dreieck-Stern-Transformation mit anschließendem Zusammenfassen der Widerstände sinnvollsolange bis die entstandene Schaltung leicht mit Knoten- und Maschensatz berechenbar wird (<imgref BildNr92>). Hier wird auf eine Rechnung verzichtet es empfiehlt sich hier mit Zwischenergebnissen für die transformierten Widerständen zu rechnen.+With the Δ-Y-transformation now also the initial example can be transformedFor more complicated circuits, the repeated Δ-Y-transformation with a subsequent combining of the resistors is usefuluntil the resulting circuit is easily calculable with node and mesh theorem (<imgref imageNo92>). Here a calculation is omitted it is recommended to calculate here with intermediate results for the transformed resistors.
  
-<WRAP right+<WRAP> 
-<imgcaption BildNr92 Umwandlung des Beispiel-Stromkreises>+<imgcaption imageNo92 example circuit conversion>
 </imgcaption> </imgcaption>
-{{drawio>BeispielStromkreisUmgewandelt}} +{{drawio>BeispielStromkreisUmgewandelt.svg}} 
-</WRAP>+<WRAP>
  
-==== Beispiel mit Symmetrien in der Schaltung ====+==== Example with Symmetries in the Circuit ====
  
-Ein gewisser Sonderfall betrifft mögliche Symmetrien in SchaltungenFalls dies3 vorhanden sindkann eine weitere Vereinfachung vorgenommen werden.+A certain special case concerns possible symmetries in circuitsIf these are presentfurther simplification can be made.
  
-<WRAP right+<WRAP> 
-<imgcaption BildNr40Beispiel mit Symmetrien in der Schaltung+<imgcaption imageNo40Example with symmetries in the circuit
-</imgcaption> \\ +</imgcaption> <WRAP> 
-{{url>https://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?running=false&ctz=CQAgjA7CAMB00IQVhvCEAcGGYMzQjABZoUkA2EFI3AKACcQBaSS15gJgg-AkunCIGzduxZ8QXHgLBCA7s3xFelJhywrwtAEqLoysblxsJAgSSowrcJLQVqNYqZujC13Te57OZQxuMpnL0kPXwQ3dmMMTg8oq1lw-2cg5ziw1392IMjyaPTaAHNmbBA4phKiMH5aAGdOCw4LNWhojhb4kAAzAEMAGxqAUztOdrbogJdhtQam5NC3EqCStMFE4oEynLzVjPWQngmfHYWZCQn2fP8SsUXQ4-tGjeMYnjSpsdL9EQkfWvqn1QfJQdHr9Ib2YjKR7fQLzCFgbztcqnap1FhEKFNMAIyTtGRdPqDKaQ0rPCZveGvL7I-YwP7o5RGVTYqnKfGgokAD2Y5BQHFwyiYSFwklwUAM0W0tG5TF5pQ4KCFItw6hAEpAUpl+A2HAO6miKuo4El0r0An5YE4Gn5ynVms4HAAnKVHXrIC6jWATTKwAKXSKWLqXZQ7aaWNjJOQA47nRxyCHjRqw76UFVFQiRVVoqGZfyZORBRwveByOLE-bxJa2oKwEhYwQ1eXk-HPumkIz2jmRlCoyJXZGE8WpZsJGJRDizLQytczirwKrJ9PzXcjq4ZeQvnGA3XvC2u0KW-hFUh259s02ZUhCLjBSf62Wh2Go-nBeRi1UH97mMLU3KhfyS3PR9LwjLdmCIGMB0bYDvz9XBHW3IN4MHL9ZSdF0DjfKB4M9VCIAQUVLVla0-X3fCdUwjRDWg1CiDlaimCIYV5SA2i5RtcDmP5T8k38IgZ1Ufjl2kY4+IE79R1MUTwNuA4r1hESEl2RjllyCTKBWJS3CE2kVI2NT8iKPTSjU4zKmqfx5N0qzNL8HkPCCUtXgM6ShQkMonJM7YtMsn4PFlBy7h8+yeDETyji0+xcmiMKPAuHRmHwgwzggZ4LisCwUDMVBbHsJLPGizQwDcKyxCsiK7LckxVE89KtLiJlSRDKpJAoawpzUuYeHM+dtlcOIPiBL4WXa7k00kR0oEgbCCK7fBlXdXBa3lcwLyg3UoUwSQuBopMxowVMkBkSbwGYrsuGdSBWkdS0vUtOaWq4ZVVS4FC9tKOi1WgZ1cCQbMcXOjFSggPk2rFVj3t9ULIJJNpurWtoRXUc1lvUEU5sg37xQjYxVpg4xYzrUoMCrch4cfRhfu8RpSiQbwNEuFbwH7BU2H7Rmqcka1ue8uzcAwRkBaZ-m2WkkXhaF8X8gUMB+1l0KN22tlCmJwW1bVOddn1LnWioun4js+XWrZ142gNtZtc5jbacUuzWeN5nvDaxmqnzN2lfN1wZaB12S3d1xdARGLFcdNhFeyzLrBy4Yg798AfcV4rGHto37ftxnrd9rPw-uD2s7l9mY4LxFWjxYZrczlnnfLmmK7ao2vZ1pvrc5xu07arq6QUduTaZxuVWOp3AmrhQrdrnmu5tqfxYHyfOfns2peGK2qMXs3+7X809ekcvRlGWuabbwL6d1vJl83prL-755Gvn-XXCAA 1000,400 noborder}}+{{url>https://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?running=false&ctz=CQAgjA7CAMB00IQVhvCEAcGGYMzQjABZoUkA2EFI3AKACcQBaSS15gJgg-AkunCIGzduxZ8QXHgLBCA7s3xFelJhywrwtAEqLoysblxsJAgSSowrcJLQVqNYqZujC13Te57OZQxuMpnL0kPXwQ3dmMMTg8oq1lw-2cg5ziw1392IMjyaPTaAHNmbBA4phKiMH5aAGdOCw4LNWhojhb4kAAzAEMAGxqAUztOdrbogJdhtQam5NC3EqCStMFE4oEynLzVjPWQngmfHYWZCQn2fP8SsUXQ4-tGjeMYnjSpsdL9EQkfWvqn1QfJQdHr9Ib2YjKR7fQLzCFgbztcqnap1FhEKFNMAIyTtGRdPqDKaQ0rPCZveGvL7I-YwP7o5RGVTYqnKfGgokAD2Y5BQHFwyiYSFwklwUAM0W0tG5TF5pQ4KCFItw6hAEpAUpl+A2HAO6miKuo4El0r0An5YE4Gn5ynVms4HAAnKVHXrIC6jWATTKwAKXSKWLqXZQ7aaWNjJOQA47nRxyCHjRqw76UFVFQiRVVoqGZfyZORBRwveByOLE-bxJa2oKwEhYwQ1eXk-HPumkIz2jmRlCoyJXZGE8WpZsJGJRDizLQytczirwKrJ9PzXcjq4ZeQvnGA3XvC2u0KW-hFUh259s02ZUhCLjBSf62Wh2Go-nBeRi1UH97mMLU3KhfyS3PR9LwjLdmCIGMB0bYDvz9XBHW3IN4MHL9ZSdF0DjfKB4M9VCIAQUVLVla0-X3fCdUwjRDWg1CiDlaimCIYV5SA2i5RtcDmP5T8k38IgZ1Ufjl2kY4+IE79R1MUTwNuA4r1hESEl2RjllyCTKBWJS3CE2kVI2NT8iKPTSjU4zKmqfx5N0qzNL8HkPCCUtXgM6ShQkMonJM7YtMsn4PFlBy7h8+yeDETyji0+xcmiMKPAuHRmHwgwzggZ4LisCwUDMVBbHsJLPGizQwDcKyxCsiK7LckxVE89KtLiJlSRDKpJAoawpzUuYeHM+dtlcOIPiBL4WXa7k00kR0oEgbCCK7fBlXdXBa3lcwLyg3UoUwSQuBopMxowVMkBkSbwGYrsuGdSBWkdS0vUtOaWq4ZVVS4FC9tKOi1WgZ1cCQbMcXOjFSggPk2rFVj3t9ULIJJNpurWtoRXUc1lvUEU5sg37xQjYxVpg4xYzrUoMCrch4cfRhfu8RpSiQbwNEuFbwH7BU2H7Rmqcka1ue8uzcAwRkBaZ-m2WkkXhaF8X8gUMB+1l0KN22tlCmJwW1bVOddn1LnWioun4js+XWrZ142gNtZtc5jbacUuzWeN5nvDaxmqnzN2lfN1wZaB12S3d1xdARGLFcdNhFeyzLrBy4Yg798AfcV4rGHto37ftxnrd9rPw-uD2s7l9mY4LxFWjxYZrczlnnfLmmK7ao2vZ1pvrc5xu07arq6QUduTaZxuVWOp3AmrhQrdrnmu5tqfxYHyfOfns2peGK2qMXs3+7X809ekcvRlGWuabbwL6d1vJl83prL-755Gvn-XXCAA noborder}}
 </WRAP> </WRAP>
  
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-<imgref BildNr40zeigt links ein symmetrischen Aufbau eines Netzwerks aus jeweils gleichen Widerständen $R$. Zum Verständnisgewinn ist in der Mitte in der gleichen Schaltung zusätzlich Schalter und Testpunkte (TP) verbautwelche die Spannung gegen Masse anzeigen+<imgref imageNo40shows on the left a symmetrical construction of a network of equal resistors $R$. For better understanding, in the middle of the same circuit, additional switches and test points (TP) are installedwhich indicate the voltage to the ground.
  
-Über die Schalter kann nachgeprüft werden, ob ein Strom fließt, falls die jeweiligen Knoten verbunden werden. In der Simulation ist zu sehendass dies nicht der Fall istIm symmetrischen Aufbau sind diese Knoten jeweils auf dem gleichen Potential+The switches can be used to check whether a current flows if the respective nodes are connected. In the simulationit can be seen that this is not the caseIn the symmetrical setup, these nodes are each at the same potential.
  
-Damit lässt sich die Schaltung auch in die Form bringen, wie sie in <imgref BildNr40rechts zu sehen istDiese Schaltung ist wiederum leicht berechenbar+This also allows the circuit to take the form shown in <imgref imageNo40on the rightThis circuit is again easy to calculate:
  
 \begin{align*} \begin{align*}
-R_g = R || R + R || R || R || R + R || R || R || R + R || R = {{1}\over{2}}\cdot R + {{1}\over{4}}\cdot R + {{1}\over{4}}\cdot R + {{1}\over{2}}\cdot R = 1,5\cdot R+R_g = R || R + R || R || R || R + R || R || R || R + R || R = {{1}\over{2}}\cdot R + {{1}\over{4}}\cdot R + {{1}\over{4}}\cdot R + {{1}\over{2}}\cdot R = 1.5\cdot R
   \end{align*}   \end{align*}
  
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-<panel type="info" title="Aufgabe 2.7.1 Aufgabe zur Schaltungsvereinfachung I "> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%>+<panel type="info" title="Exercise 2.7.1 Circuit Simplification Exercise (in German)"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%>
  
 {{youtube>8nhzwwRYaUI}} {{youtube>8nhzwwRYaUI}}
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 </WRAP></WRAP></panel> </WRAP></WRAP></panel>
  
-<panel type="info" title="Aufgabe 2.7.2 Aufgabe zur Schaltungsvereinfachung II + III "> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%>+<panel type="info" title="Exercise 2.7.2 Circuit Simplification Exercise II + III (in German)"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%>
  
 {{youtube>QqUQF3ky7gk}} {{youtube>QqUQF3ky7gk}}
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 </WRAP></WRAP></panel> </WRAP></WRAP></panel>
  
-<panel type="info" title="Aufgabe 2.7.3 Aufgabe zur Schaltungsvereinfachung IV "> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%>+<panel type="info" title="Exercise 2.7.3 Circuit Simplification Exercise IV (in German)"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%>
  
 {{youtube>SzXWWrPRsDU}} {{youtube>SzXWWrPRsDU}}
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 </WRAP></WRAP></panel> </WRAP></WRAP></panel>
  
-<panel type="info" title="Aufgabe 2.7.4 Aufgabe zur Schaltungsvereinfachung IV "> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%>+<panel type="info" title="Exercise 2.7.4 Circuit Simplification Exercise V (in German)"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%>
  
 {{youtube>MhaO6kiB4dk}} {{youtube>MhaO6kiB4dk}}
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-<panel type="info" title="Aufgabe 2.7.5 Aufgabe zur Schaltungsvereinfachung V "> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%>+<panel type="info" title="Exercise 2.7.5 Circuit Simplification Exercise VI (in German)"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%>
  
 {{youtube>9eIRRUNba4A}} {{youtube>9eIRRUNba4A}}
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-<panel type="info" title="Aufgabe 2.7.6 Aufgabe zur Schaltungsvereinfachung VI "> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%>+<panel type="info" title="Exercise 2.7.6 Circuit Simplification VII Exercise (in German)"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%>
  
 {{youtube>glzTvhIW-nk}} {{youtube>glzTvhIW-nk}}
Zeile 879: Zeile 1010:
 </WRAP></WRAP></panel> </WRAP></WRAP></panel>
  
-{{page>aufgabe_2.7.7_mit_Rechnung&nofooter}} +{{page>aufgabe_2.7.7_mit_rechnung&nofooter}} 
-{{page>aufgabe_2.7.8_mit_Rechnung&nofooter}}+{{page>aufgabe_2.7.8_mit_rechnung&nofooter}}
 {{page>aufgabe_2.7.9&nofooter}} {{page>aufgabe_2.7.9&nofooter}}
 {{page>aufgabe_2.7.10&nofooter}} {{page>aufgabe_2.7.10&nofooter}}
  
  
-<panel type="info" title="weitere Aufgaben "> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%>+<panel type="info" title="Exercise 2.7.11 - Simplifying symmetric Circuits"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%> 
 + 
 +well explained example of a simplification due to symmetry: 
 + 
 +{{youtube>Eoh-JKVQZwg}}
  
-Weitere Anfgaben sind Online auf den Seiten von [[https://www.eit.hs-karlsruhe.de/hertz/teil-b-gleichstromtechnik/zusammenschaltung-von-widerstaenden-und-idealen-quellen/uebungsaufgaben-zusammenschaltung-von-widerstaenden/berechnung-von-ersatzwiderstaenden.html|HErTZ]] zu finden (Auswahl links im Menu). 
 </WRAP></WRAP></panel> </WRAP></WRAP></panel>
  
 +<panel type="info" title="other Exercises"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%>
 +
 +More German exercises can be found online on the pages of [[https://www.eit.hs-karlsruhe.de/hertz/teil-b-gleichstromtechnik/zusammenschaltung-von-widerstaenden-und-idealen-quellen/uebungsaufgaben-zusammenschaltung-von-widerstaenden/berechnung-von-ersatzwiderstaenden.html|HErTZ]] (selection on the left in the menu).
 +</WRAP></WRAP></panel>