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Transfer Resistor (Übertragungswiderstand, übertragender Widerstand) war die Arbeitsbezeichnung für das in den vierziger Jahren des 20. Jahrhunderts in Angriff genommene Projekt, ein Halbleiterbauelement auf Halbleiterbasis zu entwickeln, das die Funktion einer Verstärkerröhre realisieren kann. Aus dieser Bezeichnung wurde der Name des Bauelements – des Transistors – abgeleitet.
Der Aufbau der verschiedensten Arten von Transistoren ist relativ ähnlich. Das gilt auch für die grundsätzliche Wirkungsweise. Beides ist in dem Beitrag erläutert.

Im Laufe der reichlich 50 Jahre seit seiner Erfindung hat der Transistor als aktives Bauelement im gesamten Bereich der Elektronik seinen Platz gefunden. Daran hat auch die Entwicklung integrierter analoger und digitaler Schaltkreise nichts geändert. Er hat bis auf wenige Spezialanwendungen die Elektronenröhre praktisch völlig verdrängt.
Die nachfolgende Darstellung umfasst:

• die historische Entwicklung von Transistoren,
• die technologische Realisierung von Transistoren
• der Kennzeichnungsschlüssel für Transistoren.

* 18.02.1745 in Como
† 05.03.1827 in Como

Er war ein bedeutender italienischer Physiker, der als Gymnasiallehrer in Como und als Professor in Pavia tätig war. VOLTA erfand einen Vorläufer der Influenzmaschine und ein empfindliches Elektroskop. Am bedeutendsten ist aber seine Entdeckung elektrochemischer Stromquellen. Nach ihm ist die Einheit der Spannung benannt.

Während bei einer Gleichspannung immer die gleiche Polarität und damit bei einem Gleichstrom die gleiche Flussrichtung vorliegt, wird eine Spannung, deren Polarität sich periodisch ändert, als Wechselspannung bezeichnet. Entsprechend ändert sich die Flussrichtung des Wechselstromes periodisch. Spannung und Stromstärke müssen nicht unbedingt den zeitlichen Verlauf einer Sinusfunktion besitzen. Allerdings ist sinusförmige Wechselstrom technisch am weitesten verbreitet, da er bei der Stromgewinnung in Wechselstromgeneratoren entsteht. Er lässt sich auch mathematisch relativ einfach beschreiben.
Bei Wechselspannungen bzw. Wechselströmen gibt man in der Regel die Effektivwerte für Spannung und Stromstärke an. Sie unterscheiden sich von den mittleren Werten und von den Maximalwerten.

Unter einem Wechselstromkreis versteht man einen Stromkreis, in dem sich die Polarität der elektrischen Quelle periodisch so ändert, dass sich auch die Flussrichtung periodisch ändert. Wir beschränken uns auf die Betrachtung von sinusförmigem Wechselstrom. Wie im Gleichstromkreis bilden auch im Wechselstromkreis ohmsche Widerstände ein Hindernis für den Strom, also einen elektrischen Widerstand. Darüber hinaus verhalten sich im Wechselstromkreis auch Kondensatoren und Spulen wie elektrische Widerstände. Den Widerstand eines Kondensators bezeichnet man als kapazitiven Widerstand, den einer Spule als induktiven Widerstand. Alle drei Arten von Widerständen im Wechselstromkreis werden als Wechselstromwiderstände bezeichnet. Sie weisen jeweils Besonderheiten auf, die in dem Beitrag ausführlich dargestellt sind.

* 04.04.1871 in Rio de Janeiro
† 15.02.1944 in Berlin

Er war ein deutscher Physiker, der sich mit Problemen der Elektronik und der Strahlungsforschung beschäftigte. Bekannt wurde er vor allem durch eine Steuerungseinrichtung für Elektronenstrahlröhren, den nach ihm benannten Wehneltzylinder.

Der elektrische Widerstand eines Bauelementes oder Gerätes gibt an, welche Spannung für einen elektrischen Strom der Stärke 1 A erforderlich ist. Er wird in der Einheit Ohm ($1\Omega$) gemessen.
Befinden sich in einem Stromkreis mit einer elektrischen Quelle mehrere Bauelemente (Widerstände, Glühlampen, Spulen, ...), so können diese in Reihe oder parallel zueinander geschaltet sein. Der Gesamtwiderstand der Schaltung hängt von der Art der Schaltung und vom elektrischen Widerstand der betreffenden Bauelemente ab.

Der elektrische Widerstand eines Bauteils gibt an, wie stark der elektrische Strom in ihm behindert wird.

Definiert ist der elektrische Widerstand als der Quotient aus elektrischer Spannung und elektrischer Stromstärke:

$\begin{array}{l}R=\frac{U}{I}\\ U\text{Spannung am Bauteil}\\ I\text{Stromstärke durch das Bauteil}\end{array}$

Diese Gleichung wird auch als ohmsches Gesetz bezeichnet.

Wenn sich ein elektrisch leitender Gegenstand in einem Magnetfeld bewegt oder von einem zeitlich veränderlichen Magnetfeld umschlossen ist, dann werden in ihm Ströme induziert. Handelt es sich bei dem Leiter um einen langen Draht oder eine Spule, dann ist die Richtung des induzierten Stromes eindeutig vorgegeben. In räumlichen oder flächenhaften Metallstücken unterliegt die Stromrichtung turbulenten Veränderungen. Solche Ringströme bezeichnet man als Wirbelströme. Sie werden einerseits z.B. bei Wirbelstrombremsen genutzt, führen aber andererseits bei vielen elektrischen Maschinen, z.B. Transformatoren und Generatoren, zu Energieverlusten (Wirbelstromverlusten) und müssen dort möglichst klein gehalten werden.

Elektrische Felder existieren um die Erde, aber auch um jeden anderen elektrische geladenen Körper. Ihre Beschreibung erfolgt mit dem Modell Feldlinienbild und mit der elektrischen Feldstärke. Technisch bedeutsam ist die Ablenkung von geladenen Teilchen in elektrischen Feldern.

Der Test dient der Prüfung von elementaren Kenntnissen zur elektrischen Ladung und zu elektrischen Feldern.

Hier kannst du dich selbst testen. So kannst du dich gezielt auf Prüfungen und Klausuren vorbereiten oder deine Lernerfolge kontrollieren.

Multiple-Choice-Test zum Thema "Physik - Elektrische Felder".

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WISSENSTEST

Leitungsvorgänge in den verschiedenen Stoffen und im Vakuum werden in der Technik in vielfältiger Weise genutzt. Mit Überlandleitungen wird elektrische Energie übertragen. Ein Haushalt ohne Beleuchtung und die vielfältigen elektrischen Geräte wäre undenkbar. Die gesamte Halbleiterelektronik beruht auf Leitungsvorängen in Halbleitern. Im Test können Sie unter Beweis stellen, dass Sie grundlegende Kenntnisse über die elektrischen Leitungsvorgänge in den verschiedenen Stoffen und im Vakuum besitzen.

Hier kannst du dich selbst testen. So kannst du dich gezielt auf Prüfungen und Klausuren vorbereiten oder deine Lernerfolge kontrollieren.

Multiple-Choice-Test zum Thema "Physik - Elektrische Leitungsvorgänge".

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WISSENSTEST

Die elektromagnetische Induktion ist die physikalische Grundlage für die gesamte Elektrotechnik. In Generatoren wird mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt. Mithilfe von Transformatoren lassen sich hohe Spannungen oder große Stromstärken erzeugen.

Mit dem Test können Sie prüfen, inwieweit Sie die grundlegenden Zusammenhänge und Gesetze der elektromagnetischen Induktion verstanden haben.  

Hier kannst du dich selbst testen. So kannst du dich gezielt auf Prüfungen und Klausuren vorbereiten oder deine Lernerfolge kontrollieren.

Multiple-Choice-Test zum Thema "Physik - Elektromagnetische Induktion".

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WISSENSTEST

Zum Spektrum elektromagnetischer Wellen gehören neben dem Wechselstrom u. a. die hertzschen Wellen, das infrarote Licht, das sichtbare Licht, das ultraviolette Licht, Mikrowellen und Röntgenstrahlung. für die Informationsübertragung und die Kommunikationstechnik spielen hertzsche Wellen die entscheidende Rolle. Sie können mithilfe von Schwingkreisen erzeugt werden. mit dem Test können Sie prüfen, wie gut ihre Kenntnisse über elektromagnetische Schwingungen und Wellen sind.

Hier kannst du dich selbst testen. So kannst du dich gezielt auf Prüfungen und Klausuren vorbereiten oder deine Lernerfolge kontrollieren.

Multiple-Choice-Test zum Thema "Physik - Elektromagnetische Schwingungen und Wellen".

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WISSENSTEST

Solche Größen wie elektrische Spannung, elektrische Stromstärke und elektrischer Widerstand sind schon aus dem Unterricht der Sekundarstufe 1 bekannt. Das gilt auch für die grundlegenden Gesetze der Reihen- und Parallelschaltung. Mit den gleichen Größen lasssen sich auch Vorgänge im Wechselstromkreis beschreiben, wobei dort neben ohmschen Widerständen auch induktive und kapazitive Widerstände eine Rolle spielen. Schwerpunkt des Tests sind grundlegende Begriffe und Gesetze, die auch für viele Anwendungen von Bedeutung sind.

Hier kannst du dich selbst testen. So kannst du dich gezielt auf Prüfungen und Klausuren vorbereiten oder deine Lernerfolge kontrollieren.

Multiple-Choice-Test zum Thema "Physik - Gleichstromkreis und Wechselstromkreis".

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WISSENSTEST

Dauer- und Elektromagnete werden in vielen Bereichen der Technik genutzt. Im Magnetfeld der Erde können wir uns mithilfe eines Kompasses orientieren. die Beschreibung von magnetischen Feldern kann, wie bei elektrischen Feldern, mit dem Modell Feldlinienbild oder mit Feldgrößen erfolgen.

Im Test können Sie prüfen, wie fundiert Ihre Kenntnisse über magnetische Felder sind. 

Hier kannst du dich selbst testen. So kannst du dich gezielt auf Prüfungen und Klausuren vorbereiten oder deine Lernerfolge kontrollieren.

Multiple-Choice-Test zum Thema "Physik - Magnetische Felder".

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WISSENSTEST

* 23.01.1840 in Eisenach
† 14.01.1905 in Jena

Er war ein deutscher Physiker, Professor in Jena und Direktor der dortigen Sternwarte. Zusammen mit CARL ZEISS begründete er die Theorie des Mikroskops und schuf weitere theoretische Grundlagen für optische Geräte. ABBE gilt als Begründer der wissenschaftlich-optischen Industrie.

Bei der Abbildung von Gegenständen durch Linsen weisen die Bilder bisweilen Unschärfen, Farbsäume oder andere Mängel auf. Diese Bildmängel bezeichnet man als Abbildungsfehler oder als Linsenfehler. Die Ursachen für die Abbildungsfehler liegen im Wesentlichen darin, dass die Abbildungsgleichung nur für dünne und sehr flache Linsen sowie für achsennahe Strahlen gilt. Bei Linsen, die in der Praxis verwendet werden, treten Abweichungen von dieser Linsengleichung und damit auch Abbildungsfehler auf. Die wichtigsten Abbildungsfehler sind die sphärische und die chromatische Aberration, die Bildfeldwölbung, der Astigmatismus und die Koma.

Ein wichtiges Kriterium für die Qualität von optischen Geräten ist ihr Auflösungsvermögen. Es ist ein Maß dafür, ob zwei eng benachbart liegende Gegenstandspunkt mit dem optischen Gerät noch als getrennte Punkte wahrgenommen werden können. Für das Auflösungsvermögen optischer Geräte gibt es physikalische Grenzen. Sie ergeben sich daraus, dass jedes optische Gerät Blenden oder Fassungen hat, an denen Beugung auftritt. Diese Beugung beeinflusst das Bild und bewirkt, dass zwei verschiedene Gegenstandspunkte nur unter bestimmten Bedingungen als getrennte Punkte wahrgenommen werden können.

Das menschliche Auge ist ein kompliziertes Organ mit einem Linsensystem, das insgesamt wie eine Sammellinse wirkt. Durch dieses Linsensystem entstehen Bilder von Gegenständen auf der Netzhaut, die im Gehirn verarbeitet werden. Das Auge verfügt über Möglichkeiten,

• Gegenstände in unterschiedlicher Entfernung scharf zu sehen,
• sich Helligkeitsschwankungen anzupassen,
• Farben wahrzunehmen.

Dabei können zahlreiche Augenfehler und optische Täuschungen auftreten. Viele Augenfehler können mithilfe von Brillen, Kontaktlinsen oder auch operativ korrigiert werden.

Unter der Beugung von Licht versteht man die Erscheinung, dass sich Licht hinter schmalen Spalten, kleinen Hindernissen und Kanten auch in die Schattenräume hinein ausbreitet. Beugung ist eine wellentypische Erscheinung. Erklärt werden kann die Beugung mithilfe des huygensschen Prinzips.
Ein experimentelles Beispiel für das Auftreten von Beugung bei Licht ist der POISSON-Fleck, benannt nach dem französischen Mathematiker und Physiker S. D. POISSON (1781-1840).

Sammellinsen sind durchsichtige Körper aus Glas oder Kunststoff, die sehr unterschiedliche Form haben können. Wenn Licht auf sie trifft, wird es nach dem Brechungsgesetz gebrochen. Dabei wird bei Sammellinsen auf sie fallendes achsenparalleles Licht hinter der Linse zunächst in einem Punkt, dem Brennpunkt, konzentriert. Für die Bildentstehung ist wesentlich, dass durch eine Linse jedem Gegenstandspunkt eindeutig ein Bildpunkt zugeordnet wird und somit ein scharfes Bild eines Gegenstandes entsteht. Je nach der Lage von Gegenstand und Linse kann dieses Bild unterschiedliche Lage und Größe haben. Es kann reell oder virtuell sein.

An ebenen Spiegeln, Hohlspiegeln oder Wölbspiegeln entstehen Bilder. Während an einem ebenen Spiegel stets ein gleich großes Bild eines Gegenstandes entsteht, können die Bilder bei gewölbten Spiegeln auch größer oder kleiner als der Gegenstand sein. Grundlage für den Strahlenverlauf ist das Reflexionsgesetz. Die Bildkonstruktion kann bei gewölbten Spiegeln mithilfe charakteristischer Strahlen erfolgen.

Zerstreuungslinsen sind durchsichtige Körper aus Glas oder Kunststoff, die sehr unterschiedliche Form haben können. Wenn Licht auf sie trifft, wird es nach dem Brechungsgesetz gebrochen. Zerstreuungslinsen sind dadurch charakterisiert, dass auf sie fallendes paralleles Licht hinter der Linse „auseinander“läuft. In Abhängigkeit von der Entfernung des Gegenstandes von der Linse sowie von ihrer Brennweite entstehen unterschiedlich große Bilder. Alle Bilder sind aber aufrecht, seitenrichtig, verkleinert und virtuell.

Fällt Licht geneigt auf die Grenzfläche zwischen zwei verschiedenen Stoffen, dann wird es in der Regel aus seiner ursprünglichen Ausbreitungsrichtung abgelenkt. Diesen Vorgang bezeichnet man als Brechung.
Die wesentliche Voraussetzung für das Zustandekommen der Brechung ist eine unterschiedliche Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichtes in den Stoffen, die aneinandergrenzen. Für die Brechung von Licht gilt das Brechungsgesetz:
$\frac{\sin \alpha }{\sin \beta }=\frac{c_1}{c_2}\text{oder}\frac{\sin \alpha }{\sin \beta }=n$
Das Brechungsgesetz kann man z.B. experimentell oder aus dem fermatschen Prinzip herleiten.

* 11.12.1781 in Jedburgh/Schottland
† 10.02.1868 in Allerly bei Melrose/Schottland

Er war ein schottischer Physiker, der das nach ihm benannte Gesetz für die Polarisation des Lichtes bei Reflexion entdeckte. Darüber hinaus führte BREWSTER zahlreiche andere Untersuchungen zur Optik durch und erfand das Kaleidoskop.