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Elektronikbedarf – alle Bauteile zum Basteln, für den Eigenbau oder als Ersatzteile

Elektrische bzw. elektronische Bauelemente – auch Bauteile oder Komponenten genannt – werden für die Schaltungen in der Elektrotechnik bzw. Elektronik gebraucht. Ein Bauteil ist ein einzelnes Element, das ein Teil eines technischen Komplexes, wie eine Maschine, ein Apparat oder ein Elektrogerät, ist. Der Begriff Bauteil wird vor allem für Teile, die ein Beitrag zur Funktion des Gesamtkomplexes leisten, benutzt, selten für die dekorativen oder sonstigen Elemente. Typischerweise wird eine Funktion einem Bauteil zugeordnet. Außerdem wird versucht, eine Funktionsintegration in der Konstruktion zu erzielen, d. h. dass jedes Bauteil mehrere Funktionen übernimmt – damit ist es ein multifunktionales Bauteil. Eine Gruppe von Bauteilen, die einen Zweck erfüllen, werden Baugruppe genannt. Bauelemente lassen sich nach verschiedenen voneinander autonomen Faktoren unterteilen:

  • ideale und reale Bauelemente

  • aktive und passive Bauelemente

  • lineare und nichtlineare Bauelemente

  • diskrete und integrierte Bauelemente

  • analoge und digitale Bauelemente

In der Elektronik wird primär aber zwischen aktiv und passiv unterschieden.Während aktive Bauelemente eine verstärkende Wirkung haben, haben das die passiven Elemente gerade nicht. Sie verhalten sich in einer elektronischen Schaltung, wie der Name schon sagt, passiv. Sie dienen vorrangig dazu andere Bauteile – meist aktive – zu schützen. Neben diesen Elementen gibt es auch noch mechanische, wie Schalter, Taster, Steckverbinder oder Relais.

Aktive und passive Bauelemente

Die Bauelemente, ob aktiv oder passiv, können als Ersatzteile erworben werden, zum Basteln oder als erforderliche Komponenten eines Eigenbaus. Im Folgenden werden die gängigsten und wichtigsten elektronischen Bauteile vorgestellt.

Aktive Bauelemente

Passive Bauelemente

Dioden

Transistoren

Integrierte Schaltungen (ICs)

Gleichrichter

Leuchtdioden (LEDs)

usw.

Widerstände

Kondensatoren

Potentiometer (Potis)

Spulen

Elektrolytkondensatoren (Elkos)

usw.

Der Widerstand wehrt ab

Ein elektrischer Widerstand gehört zu den am häufigsten verwendeten Bauteilen. Seine Aufgabe ist es, den elektrischen Strom gezielt auszubremsen, um Beschädigungen an anderen Bauteilen durch zu hohe Stromstärke zu verhindern. Um Spannungen entnehmen zu können, werden mehrere Widerstände zusammen geschaltet. Das wird als Spannungsteiler bezeichnet. Der Widerstandswert wird in Ohm angegeben und ist bis auf eine gewisse Toleranz konstant. Die Toleranzwerte liegen bei eins, zwei, fünf oder zehn Prozent. Die meisten elektronischen Schaltungen besitzen einen Widerstand mit einer der höheren (fünf oder zehn Prozent) Werte. Einige Apparate, z. B. Messgeräte, brauchen einen geringen Toleranzwert.

Potentiometer – der besondere Widerstand

Ein Potentiometer, kurz Potis, ist ein variabler bzw. einstellbarer Widerstand. Der Widerstand selbst ist mittels eines Dreh- oder Schiebeknopfs innerhalb gewisser Grenzen veränderbar. Dies wird mithilfe einer Widerstandsbahn mit festem Widerstandswert und jeweils einem Anschluss an den Enden, bewerkstelligt. Denn auf dieser Bahn befindet sich ein beweglicher Gleitkontakt (Schleifer), der mit dem dritten Anschluss des Bauelements verbunden ist und mit dem Du jeglichen Widerstandswert – von null bis zum maximalen Wert auf der jeweiligen Bahn – einstellen kannst. Mit einem Potis kannst Du Elektrogeräte steuern, z. B. die Lautstärke eines Radios.

Der Kondensator speichert Energie

Ein Kondensator speichert, ähnlich wie eine Batterie, Energie. Er besteht aus zwei leitenden Elektroden, an die auf der einen Seite die elektrische Spannung angelegt wird und die auf der anderen Seite von einem Isolator elektrisch voneinander getrennt sind. Beim Anlegen einer elektrischen Spannung werden die Platten aufgeladen und nehmen kurze Spannungsimpulse auf (Filterfunktion) oder speichern diese Energie, auch wenn keine Spannung mehr hinzu geführt wird. Jeder Kondensator besitzt eine bestimmte Ladungsmenge, die als Kapazität bezeichnet und in Farad angegeben wird.

Elektrolytkondensator – für mehr Ladung

Ein Elektrolytkondensator, auch Elko genannt, ist ein Kondensator mit sehr hohen Kapazitätswerten – auch hier in Farad angegeben – und kann demnach ein Vielfaches an elektrischer Energie speichern. Der Name kommt von der Flüssigkeit Elektrolyt, die sich im Inneren des Bauelements befindet. Bei einem Elko solltest Du die Polarität beachten, da ein Vertauschen der Anschlüsse zu einer Explosion führen kann. Ebenso dürfen sie nicht mit einer Wechselspannung verbunden werden. Du findest sie primär in Netzgeräten, um Schwankungen der elektrischen Spannung zu kompensieren.

Die Diode weist die Richtung

Eine Diode (Halbleiterbauteil) lässt den Strom nur in eine Richtung fließen, sie arbeitet also wie ein Ventil, während der andere Weg für den Gleichstrom gesperrt ist. Sie hat also einen sehr hohen elektrischen Widerstand und ist hochohmig. Sie kann auch als Gleichrichter eingesetzt werden, da sie wie dieser Wechselstrom in Gleichstrom umwandeln kann. Jedoch ist ein Gleichrichter fähig den Strom in beide Richtungen fließen zu lassen. Wie bei allen Bauteilen muss auch bei einer Diode auf die Spannungswerte und Stromstärken geachtet werden. Es gibt Germanium- und Siliziumdioden, die unterschiedliche Voltwerte besitzen, ab denen die Höhe der Spannung in Durchlassrichtung elektrisch leitend wird. Neben diesen gibt es auch die Zener-Diode (Z-Diode), die genauso aussieht und funktioniert, wie die übliche, nur dass sie in Sperrrichtung betrieben werden kann, da sie eine sogenannte Durchbruchspannung besitzt.

Die leuchtende Diode

Die Leuchtdiode oder auch LED, ist nichts anderes als eine herkömmlich Diode, nur dass sie leuchtet, wenn elektrischer Strom durch sie hindurch fließt. Der Strom fließt in Durchlassrichtung, muss jedoch durch einen Widerstand begrenzt werden, da LEDs sehr empfindlich sind, schnell überlasten und dadurch zerstört werden können. LEDs können viele verschiedene Farben und sehr hohe Lichtstärken besitzen.

Mit dem Transistor verstärken und aktiv schalten

Einen Transistor – ein Halbleiterbauelement wie die Diode – kannst Du Dir vorstellen wie einen elektronischen Schalter, Regler oder Verstärker. Er besteht aus einem Steueranschluss sowie einem Kollektor und Emitter – ebenso Anschlüsse. Der Steueranschluss ist die Basis, über den der Stromfluss (Arbeitsstrom) über die anderen beiden Anschlüsse gesteuert werden kann. Transistoren werden entweder als NPN- oder PNP-Transistor, auch als bipolare Transistoren bezeichnet, hergestellt. Ein NPN-Transistor wird mit einem positiven Steuerstrom angesteuert und ein PNP-Transistor mit einem negativen. Auch bei der Auswahl des Transistors spielen maximale Spannungen und Stromwerte eine Rolle, aber ebenso die höchste Schaltfrequenz (Schaltvorgänge pro Sekunde). So werden Transistoren in Kleinsignaltransistoren, die sehr geringe Eingangssignale verstärken und Leistungstransistoren, die höhere Stromstärken verarbeiten können, unterteilt.

Alles in einem – die integrierte Schaltung

Eine integrierte Schaltung, kurz IC (Integrated Circuit), besitzt mehrere Bauteile in einem Gehäuse. Sie wurde für die Miniaturisierung elektronischer Schaltungen und Geräte entworfen, damit häufig benötigte Schaltungen nicht jedes Mal aus einzelnen Bauelementen im Ganzen neu aufgebaut werden müssen. Deshalb sehen unsere Notebooks und Computer heute so aus wie sie aussehen. Sie wird in beinahe jedes Elektrogerät eingesetzt, ist in einer Vielzahl an Varianten zu erhalten und preisgünstig zu erwerben. Jedoch ist sie schwer auszuwechseln – außer sie besitzt einen Stecksockel – und ein einzelner Defekt ist nicht schnell erkennbar, da es kein passendes Messgerät dafür gibt, wie beispielsweise ein Widerstandsmessgerät. Des Weiteren finden sich selten passende Ersatztypen. Eine IC gibt es in analoger und digitaler Form. Zu einer analogen IC gehören u. a. Verstärkerschaltungen, Spannungsregler oder Operationsverstärker. Dagegen enthält eine digitale IC logische Verknüpfungen (Digitaltechnik) und verarbeitet digitale Zustände.