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Paddle (Eingabegerät)

Paddle (Eingabegerät)

Ein Paddle ist ein heute kaum mehr verwendetes Eingabegerät für Computer und Videospiele. Es besteht im wesentlichen aus einem Drehknopf und einem oder mehreren Feuerknöpfen. Der Drehknopf wird meist zur Steuerung eines Spielobjekts um eine Achse verwendet (z.B. die Bewegungsrichtung eines Autos). Funktionsweise: Der Drehknopf ist üblicherweise mit einem Potentiometer verbunden, das als variabler Widerstand genutzt wird. Im Computer wird ein Kondensator durch diesen Widerstand aufgeladen. Dabei läuft gleichzeitig ein Zähler. Aus der Zeit, die dafür verbraucht wird (also aus dem Zählerstand, wenn der Kondensator eine bestimmte Spannung erreicht hat), kann die Position des Drehknopfes bestimmt werden, denn je höher der Widerstand ist, desto länger dauert die Aufladung. Eine solche Messung dauert aber auch bei maximalem Widerstand nur einige Mikrosekunden und kann daher sehr häufig wiederholt werden. Analoge Joysticks, etwa für den PC-Gameport, funktionieren nach dem gleichen Prinzip. Bekannte Videospiele, die mittels Paddles gesteuert wurden, waren zum Beispiel Pong, Breakout und Night Driver. Der Name Paddle bezeichnet im Englischen ursprünglich einen Tischtennis-Schläger. Da im ersten erfolgreichen Videospiel Pong ein solcher Schläger mit einem Drehknopf gesteuert wird, bekam dieser dann selbst die Bezeichnung Paddle. Kategorie:Eingabegerät

Computer

] ] Ein Computer // ist ein Apparat, der Informationen mit Hilfe einer programmierbaren Rechenvorschrift verarbeiten kann. Der englische Begriff computer, abgeleitet vom Verb to compute (rechnen), bezeichnete ursprünglich Menschen, die quälend langwierige Berechnungen vornahmen, zum Beispiel für Astronomen im Mittelalter. Bis in die 1960er Jahre wurde diese Arbeit vornehmlich von Frauen mit Hilfe von Rechenmaschinen erledigt. Später ging der Begriff auf die Maschinen selbst über. Einst war die Informationsverarbeitung mit Computern auf die Verarbeitung von Zahlen beschränkt. Mit zunehmender Leistungsfähigkeit eröffneten sich neue Einsatzbereiche, Computer sind heute in allen Bereichen des täglichen Lebens vorzufinden: Sie dienen der Verarbeitung und Ausgabe von Informationen in Wirtschaft und Behörden, der Berechnung der Statik von Bauwerken bis hin zur Steuerung von Waschmaschinen und Automobilen. Die leistungsfähigsten Computer werden eingesetzt, um komplexe Vorgänge zu simulieren: Beispiele sind die Klimaforschung, thermodynamische Fragestellungen, medizinische Berechnungen – bis hin zu militärischen Aufgaben, zum Beispiel der Simulation des Einsatzes von nuklearen Waffen. Viele Geräte des Alltags, vom Telefon über den Videorekorder bis hin zur Münzprüfung in Warenautomaten, werden heute von integrierten Kleinstcomputern gesteuert (Embedded Systems).

Grundprinzipien

Grundsätzlich sind zwei Bauweisen zu unterscheiden: Ein Computer ist ein Digitalcomputer, wenn er mit digitalen Geräteeinheiten digitale Daten verarbeitet; er ist ein Analogcomputer, wenn er mit analogen Geräteeinheiten analoge Daten verarbeitet. Bis auf wenige Ausnahmen werden heute fast ausschließlich Digitalcomputer eingesetzt. Diese folgen gemeinsamen Grundprinzipien, mit denen ihre freie Programmierung ermöglicht wird. Bei einem Digitalcomputer werden dabei zwei grundsätzliche Bausteine unterschieden: Die Hardware, die aus den elektronischen, physisch anfassbaren Teilen des Computers gebildet wird, sowie die Software, die die Programmierung des Computers beschreibt. Ein Digitalcomputer besteht zunächst nur aus Hardware. Die Hardware stellt erstens einen so genannten Speicher bereit, in dem Daten wie in Schubladen gespeichert und jederzeit zur Verarbeitung oder Ausgabe abgerufen werden können. Zweitens verfügt das Rechenwerk der Hardware über grundlegende Bausteine für eine freie Programmierung, mit denen jede beliebige Verarbeitungslogik für Daten dargestellt werden kann: Diese Bausteine sind im Prinzip die Berechnung, der Vergleich, und der bedingte Sprung. Ein Digitalcomputer kann beispielsweise zwei Zahlen addieren, das Ergebnis mit einer dritten Zahl vergleichen und dann abhängig vom Ergebnis entweder an der einen oder der anderen Stelle des Programms fortfahren. In der Informatik wird dieses Modell theoretisch durch die Turing-Maschine abgebildet; die Turing-Maschine stellt die grundsätzlichen Überlegungen zur Berechenbarkeit dar. Erst durch Software wird der Digitalcomputer jedoch nützlich. Jede Software ist im Prinzip eine definierte, funktionale Anordnung der oben geschilderten Bausteine Berechnung, Vergleich und Bedingter Sprung, wobei die Bausteine beliebig oft verwendet werden können. Diese Anordnung der Bausteine, die als Programm bezeichnet wird, wird in Form von Daten im Speicher des Computers abgelegt. Von dort kann sie von der Hardware ausgelesen und abgearbeitet werden. Dieses Funktionsprinzip der Digitalcomputer hat sich seit seinen Ursprüngen in der Mitte des 20. Jahrhunderts nicht wesentlich verändert, wenngleich die Details der Technologie erheblich verbessert wurden. Analogrechner funktionieren jedoch nach einem anderen Prinzip. Bei ihnen ersetzen analoge Bauelemente (Verstärker, Kondensatoren) die Logikprogrammierung. Analogrechner wurden früher häufiger zur Simulation von Regelvorgängen eingesetzt (siehe: Regelungstechnik), sind heute aber fast vollständig von Digitalcomputern verdrängt worden.

Hardwarearchitektur

Das heute allgemein angewandte Prinzip, das nach seiner Beschreibung durch John von Neumann von 1946 als "Von-Neumann-Architektur" bezeichnet wird, definiert für einen Computer vier Hauptkomponenten:
- die Recheneinheit (Arithmetisch-Logische Einheit (ALU)),
- die Steuereinheit,
- den Speicher und
- die Eingabe- und Ausgabeeinheit(en). In den heutigen Computern sind die ALU und die Steuereinheit meist zu einem Baustein verschmolzen, der so genannten CPU (Central Processing Unit, zentraler Prozessor). Der Speicher ist eine Anzahl von durchnummerierten "Zellen", jede dieser Zellen kann ein kleines Stück Information aufnehmen. Diese Information wird als Binärzahl, also einer Abfolge von ja/nein-Informationen, in der Speicherzelle abgelegt - besser vorzustellen als eine Folge von Nullen und Einsen. Ein Charakteristikum der "Von Neumann-Architektur" ist, dass diese Binärzahl (beispielsweise 65) entweder ein Teil der Daten sein kann (also zum Beispiel der Buchstabe "A"), oder ein Befehl für die CPU ("Springe ..."). Wesentlich in der Von-Neumann-Architektur ist, dass sich Programm und Daten einen Speicherbereich teilen (dabei belegen die Daten in aller Regel den unteren und die Programme den oberen Speicherbereich). Dem gegenüber stehen in der sog. Harvard-Architektur Daten und Programmen eigene (physikalisch getrennte) Speicherbereiche zur Verfügung, dadurch können Daten-Schreiboperationen keine Programme überschreiben. In der Von-Neumann-Architektur ist die Steuereinheit dafür zuständig, zu wissen, was sich an welcher Stelle im Speicher befindet. Man kann sich das so vorstellen, dass die Steuereinheit einen "Zeiger" auf eine bestimmte Speicherzelle hat, in der der nächste Befehl steht, den sie auszuführen hat. Sie liest diesen aus dem Speicher aus, erkennt zum Beispiel "65", erkennt dies als "Springe". Dann geht sie zur nächsten Speicherzelle, weil sie wissen muss, wohin sie springen soll. Sie liest auch diesen Wert aus, und interpretiert die Zahl als Nummer (so genannte Adresse) einer Speicherzelle. Dann setzt sie den Zeiger auf eben diese Speicherzelle, um dort wiederum ihren nächsten Befehl auszulesen; der Sprung ist vollzogen. Wenn der Befehl zum Beispiel statt "Springe" lauten würde "Lies Wert", dann würde sie nicht den Programmzeiger verändern, sondern aus der in der Folge angegebenen Adresse einfach den Inhalt auslesen, um ihn dann beispielsweise an die ALU weiterzuleiten. Die ALU hat die Aufgabe, Werte aus Speicherzellen zu kombinieren. Sie bekommt die Werte von der Steuereinheit geliefert, verrechnet sie (addiert beispielsweise zwei Zahlen, welche die Steuereinheit aus zwei Speicherzellen ausgelesen hat) und gibt den Wert an die Steuereinheit zurück, die den Wert dann für einen Vergleich verwenden oder wieder in eine dritte Speicherzelle zurückschreiben kann. Die Ein-/Ausgabeeinheiten schließlich sind dafür zuständig, die initialen Programme in die Speicherzellen einzugeben und dem Benutzer die Ergebnisse der Berechnung anzuzeigen.

Softwarearchitektur

Die Von-Neumann-Architektur ist gewissermaßen die unterste Ebene des Funktionsprinzips eines Computers oberhalb der elektrophysikalischen Vorgänge in den Leiterbahnen. Die ersten Computer wurden auch tatsächlich so programmiert, dass man die Nummern von Befehlen und von bestimmten Speicherzellen so, wie es das Programm erforderte, nacheinander in die einzelnen Speicherzellen schrieb. Um diesen Aufwand zu reduzieren, wurden Programmiersprachen entwickelt. Diese generieren die Zahlen innerhalb der Speicherzellen, die der Computer letztlich als Programm abarbeitet, aus höheren Strukturen heraus automatisch. Sodann wurden bestimmte sich wiederholende Prozeduren in so genannten Bibliotheken zusammengefasst, um nicht jedes Mal das Rad neu erfinden zu müssen, z. B. das Interpretieren einer gedrückten Tastaturtaste als Buchstabe "A" und damit als Zahl "65" (im ASCII-Code). Die Bibliotheken wurden in übergeordneten Bibliotheken gebündelt, welche Unterfunktionen zu komplexen Operationen verknüpfen (Beispiel: die Anzeige eines Buchstabens "A", bestehend aus 20 einzelnen schwarzen und 50 einzelnen weißen Punkten auf dem Bildschirm, nachdem der Benutzer die Taste "A" gedrückt hat). In einem modernen Computer arbeiten sehr viele dieser Programmebenen über- bzw. untereinander. Komplexere Aufgaben werden in Unteraufgaben zerlegt, welche von anderen Programmierern bereits bearbeitet wurden, die wiederum auf die Vorarbeit weiterer Programmierer aufbauen, deren Bibliotheken sie verwenden. Auf der untersten Ebene findet sich dann aber immer der so genannte Maschinencode - jene Abfolge von Zahlen, mit denen der Computer auch tatsächlich rechnen kann...

Geschichte

Antike

- Abakus, älteste mechanische Rechenhilfe.
- Rechenbrett des Pythagoras.
- 1. Jh. v. Chr.: Computer von Antikythera, vorzeitliche Berechnungsmaschine (den Rechenschiebern ähnlich, nur weitaus komplexer) mit erst im 18. Jahrhundert wiederentdecktem Differentialgetriebe. Diente zur Bahnberechnung der damals bekannten Planeten.

17. Jahrhundert

- 1614 John Napier publiziert seine Logarithmentafel.
- 1623 Erste Vier-Spezies-Maschine durch Wilhelm Schickard.
- 1642 Blaise Pascal baut eine Rechenmaschine.
- 1668 Samuel Morland entwickelt eine Rechenmaschine, die nicht dezimal addiert, sondern auf das englische Geldsystem abgestimmt ist.
- 1673 Rechenmaschine von Gottfried Leibniz.

19. Jahrhundert

- 1805 Joseph-Marie Jacquard entwickelt Lochkarten, um Webstühle zu steuern.
- 1820 Charles Xavier Thomas de Colmar baut das "Arithmometer", den ersten Rechner in Massenproduktion.
- Charles Babbage entwickelt die Difference Engine 1822 und die Analytical Engine 1833, kann sie aber aus Geldmangel nicht bauen.
- 1843 Edvard und George Scheutz bauen in Stockholm den ersten mechanischen Computer nach den Ideen von Babbage.
- 1890 US-Volkszählung mit Hilfe des Lochkartensystems von Herman Hollerith durchgeführt; Torres y Quevedo baut eine Schachmaschine, die mit König und Turm einen König matt setzen kann.

20. Jahrhundert

- 1935 International Business Machines stellt die IBM 601 vor, eine Lochkartenmaschine, die eine Multiplikation/Sekunde durchführen kann. Es werden ca. 1500 Stück der Maschine verkauft.
- 1937 Konrad Zuse meldet zwei Patente an, die bereits alle Elemente der so genannten Von-Neumann-Architektur beschreiben.
- 1937 Alan Turing publiziert einen Artikel, der die "Turing-Maschine" beschreibt.
- 1938 Konrad Zuse stellt die Zuse Z1 fertig, einen frei programmierbaren mechanischen Rechner, der allerdings aufgrund von Problemen mit der Fertigungspräzision nie voll funktionstüchtig war. Die Z1 verfügte bereits über Fließkommarechnung. Sie wurde im Krieg zerstört und später nach Originalplänen neu gefertigt, die Teile wurden auf modernen Fräs- und Drehbänken hergestellt. Dieser Nachbau der Z1 ist mechanisch voll funktionsfähig und hat eine Rechengeschwindigkeit von 1 Hz (eine Rechenoperation pro Sekunde)
- 1938 Claude Shannon publiziert einen Artikel darüber, wie man symbolische Logik mit Relais implementieren kann. Während des Zweiten Weltkrieges gibt Alan Turing die entscheidenden Hinweise zur Entschlüsselung der ENIGMA-Codes und baut dafür einen speziellen mechanischen Rechner. Ebenfalls im Krieg baut Konrad Zuse die erste funktionstüchtige programmgesteuerte, binäre Rechenmaschine, bestehend aus einer großen Zahl von Relais, die Z3. Zeitgleich werden in den USA ähnliche elektronische Maschinen zur numerischen Berechnung gebaut. Auch Maschinen auf analoger Basis werden erstellt.
- 1941 Konrad Zuse stellt die Z3 fertig, die heute als der erste funktionstüchtige Computer gilt.
- 1943 IBM-Chef Thomas J. Watson sagt: "Ich glaube, es gibt einen weltweiten Bedarf an vielleicht fünf Computern."
- 1943 Tommy Flowers stellt mit seinem Team in Bletchley Park den ersten "Colossus" fertig.
- 1944 Fertigstellung des ASCC (Automatic Sequence Controlled Computer, "Mark I" durch Howard H. Aiken).
- 1944 Das Team um Reinold Weber stellt eine Entschlüsselungsmaschine für das Verschlüsselungsgerät M-209 der US-Streitkräfte fertig [http://www.heise.de/tp/deutsch/inhalt/co/18371/1.html]. Zur Architektur der Rechenmaschinen Z1 und Z3: http://www.zib.de/zuse/Inhalt/Kommentare/Html/0687/0687.html.

Nachkriegszeit

- 1946 ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) wird unter der Leitung von John Eckert und John Mauchly entwickelt.
- 1947 IBM baut den SSEC.
- 1947 Erfindung des Transistors.
- 1949 Maurice Wilkes stellt mit seinem Team in Cambridge den "EDSAC" (Electronic Delay Storage Automatic Computer) vor; basierend auf Neumanns EDVAC ist es der erste Rechner, der vollständig speicherprogrammierbar ist.
- 1949 Steve Kolberg stellt die Z4 fertig, deren Bau schon 1942 begonnen wurde und 1944 in wesentlichen Teilen abgeschlossen war, die aber kriegsbedingt nicht fertiggestellt werden konnte.
- 1950 Die Z4 geht an der ETH Zürich in Betrieb.
- 1951 UNIVAC I, kommerzieller Röhrenrechner der RAND Corporation.
- 1955 TRADIC, erster Computer, der komplett mit Transistoren statt Röhren bestückt ist. Gebaut von den Bell Labs für die US Air Force.
- 1955 OPREMA Erster Computer der DDR.
- 1956 Erstes Magnetplattensystem von IBM (RAMAC).

Sechziger

- 1960 IBM 1401, transistorisierter Rechner mit Lochkartensystem.
- 1960 DECs (Digital Equipment Corporation) erster Minicomputer, die PDP-1 (Programmierbarer Datenprozessor) erscheint.
- 1962 Telefunken_AG liefert die ersten TR 4 aus.
- 1964 DEC baut den Minicomputer PDP-8 für unter 20000 Dollar.
- 1964 IBM definiert die erste Computerarchitektur S/360, Rechner verschiedener Leistungsklassen können denselben Code ausführen.
- 1964 bei Texas Instruments wird der erste "Integrierte Schaltkreis", IC, entwickelt.
- 1966 D4a 33bit Auftischrechner der TU Dresden.
- 1968 HewlettPackard bewirbt den HP-9100A als "personal computer" in der Science-Ausgabe vom 4.Oct.1968.

Siebziger

- 1970 Intel baut mit dem 4004 den ersten in Serie gefertigten Mikroprozessor (2250 Transistoren).
- 1971 Telefunken liefert TR_440 Deutsches Rechenzentrum Darmstadt und Universitäten Bochum und München.
- 1972 der Illiac IV, ein Supercomputer mit Array-Prozessoren geht in Betrieb.
- 1973 Xerox Alto - Der erste Computer mit Maus, GUI und eingebauter Ethernet-Karte.
- 1973 beginnt die französische Firma R2E mit der Auslieferung des Micral.
- 1974 Motorola baut den 6800 Prozessor; Intel baut den 8080 Prozessor.
- 1975 MITS beginnt mit der Auslieferung des Altair 8800.
- 1976 die Firma Apple Computer bringt den Apple I auf den Markt; Zilog entwickelt den Z80 Prozessor.
- 1977 Ken Olson, Präsident und Gründer von DEC sagt: "Es gibt keinen Grund, warum jemand einen Computer zu Hause haben wollte."
- 1977 der Apple II, der Commodore PET und der Tandy TRS 80 kommen auf den Markt.
- 1978 DEC bringt die VAX-11/780, eine Maschine speziell für virtuelle Speicheradressierung, auf den Markt.
- 1979 Atari bringt seine Rechnermodelle 400 und 800 in die Läden. Revolutionär ist, dass mehrere Custom-Chips den Hauptprozessor entlasten.

Achtziger

- 1980er: Blütezeit der Heimcomputer, zunächst mit 8-Bit-Mikroprozessoren und einem Arbeitsspeicher bis 64 kB (Commodore VC20, C64, Sinclair ZX80/81, Sinclair ZX Spectrum, Schneider CPC 464/664), später auch leistungsfähigere Modelle mit 16-Bit- oder 16/32-Bit-Mikroprozessoren (z. B. Amiga, Atari ST).
- 1981 IBM stellt den IBM-PC (Personal-Computer) vor und bestimmt damit entscheidend die weitere Entwicklung.
- 1982 Intel bringt den 80286-Prozessor auf den Markt.
- 1982 Sun Microsystems entwickelt die Sun-1 Workstation.
- 1984 der Apple Macintosh kommt auf den Markt und setzt neue Maßstäbe für Benutzerfreundlichkeit.
- 1985, Januar Atari stellt den ST-Computer auf der CES in Las Vegas vor.
- 1985, Juli Commodore produziert den Amiga-Heimcomputer.
- 1986 Intel bringt den 80386-Prozessor auf den Markt; Motorola präsentiert den 68030-Prozessor.
- 1988 NeXT, Steve Jobs, Mitgründer von Apple, stellt den gleichnamigen Computer vor.
- 1989 Intel bringt den 80486 auf den Markt.

Neunziger

Internet ...
- 1991 Das AIM-Konsortium (Apple, IBM, Motorola) spezifiziert die PowerPC-Plattform.
- 1992 DEC stellt die ersten Systeme mit dem 64-Bit-Alpha-Prozessor vor.
- 1993 Intel bringt den Pentium-Prozessor auf den Markt.
- 1994 Leonard Adleman stellt mit dem TT-100 den ersten Prototypen für einen DNA-Computer vor.
- 1995 Intel bringt den Pentium-Pro-Prozessor auf den Markt.
- 1995 Be Incorporated stellt die BeBox vor.
- 1999 Intel baut den Supercomputer ASCI Red mit 9.472 Prozessoren.
- 1999 AMD stellt den Nachfolger der K6-Prozessorfamilie vor, den Athlon.

21. Jahrhundert

Beginn des 21. Jahrhunderts: Weitere Steigerung der Leistungsfähigkeit, fortschreitende Verkleinerung und Integration von Telekommunikation und Bildbearbeitung. Allgemeine, weltweite Verbreitung und Akzeptanz. Wechsel von klassischen Informationsdienstleistungen (Datendienste, Vermittlung, Handel, Medien) in das digitale Weltmedium Internet.
- 2001 IBM baut den Supercomputer ASCI White
- 2002 der NEC Earth Simulator geht in Betrieb
- 2003 Apple liefert den PowerMac G5 aus, erster Computer mit 64-Bit-Prozessoren für die breite Bevölkerung. AMD stellt mit dem Opteron und dem Athlon 64 seine ersten 64-Bit-Prozessoren vor.
- 2005 Renommierte Analysten erwarten, dass dieses Jahr weltweit 200 Mio neue PCs, Laptops und Server verkauft werden.
- 2005 AMD und Intel produzieren erste Dual-Core Prozessoren

Stichwörter zur Geschichte der Rechentechnik

Abakus, ARPANET, Hahn, Hamann, Logarithmentafel, OHDNER, OUGHTRED, PARTRIDGE, Pascal, Rechenschieber, Rechenstab, ROTH, Sprossenradmaschine, Zweispeziesrechner

Zukunft

Zukünftige Entwicklungen bestehen aus der möglichen Nutzung biologischer Systeme (Biocomputer), optischer Signalverarbeitung und neuen physikalischen Modellen (Quantencomputer). Weitere Verknüpfungen zwischen biologischer und technischer Informationsverarbeitung. Auf der anderen Seite nimmt man langsam Abstand von nicht realisierten Trends der letzten 20 Jahre, Expertensysteme und Künstliche Intelligenzen, die ein Bewusstsein entwickeln, sich selbst verbessern oder gar rekonstruieren, zu erforschen. Weitere Entwicklungen und Trends, von denen viele noch den Charakter von Schlagwörtern bzw. Hypes haben:
Autonomic Computing
Grid Computing
Pervasive Computing
Ubiquitäres Computing
Wearable Computing.

Siehe auch

- eine Übersicht über die Artikel zum Thema "Computer" finden Sie im Portal Informatik.

Literatur

- Konrad Zuse: Der Computer – Mein Lebenswerk, Springer: Berlin, 1993, ISBN 3-540-56292-3
- Ron White: So funktionieren Computer. Ein visueller Streifzug durch den Computer & alles, was dazu gehört, Markt+Technik: München, 2004, ISBN 3-8272-6714-5

Weblinks

- [http://www.homecomputermuseum.de Homecomputermuseum.de]
- [http://www.computergeschichte.de Computergeschichte.de]
- [http://www.classic-computing.de Verein zum Erhalt klassischer Computer e.V.]
- [http://www.atari-computermuseum.de Das Atari Computermuseum]
- [http://netzwerk.wisis.de/projekte/9.htm Deutsche EDV-Geschichte 1940er-1960er - SUSAS Netzwerk für Wissensweitergabe]
- [http://www.hnf.de Angeblich größtes Computermuseum der Welt in Paderborn]
- http://www.hchistory.de/index.php3
- [http://www.dm.fh-hannover.de/~petkli/foliant/_1st.html Ein Foliant zur Geschichte der Datenübertragung]
- [http://www.top500.org/ Liste der 500 leistungssstärksten Computer] Kategorie:Technikgeschichte ja:コンピュータ ko:컴퓨터 ms:Komputer nb:Datamaskin simple:Computer th:คอมพิวเตอร์

Potentiometer

Ein Potentiometer (alte Schreibweise: Potenziometer), auch kurz als Poti bezeichnet, ist ein stetig regelbarer Spannungsteiler. Es besteht aus einem Träger, auf dem ein Widerstandsmaterial aufgebracht ist und einem beweglichen Schleifkontakt, der den Gesamtwiderstand elektrisch in zwei Teilwiderstände teilt. Potentiometer werden häufig zur Steuerung von elektrischen Geräten eingesetzt wie beispielsweise für die Lautstärkeeinstellung eines Radios. Da sie durch den Abrieb am Schleifkontakt nicht verschleißfrei arbeiten und wegen der fortschreitenden Digitalisierung vieler elektronischer Funktionen werden sie zunehmend durch digitale Bedienelemente ersetzt.

Bauformen

Schleifkontakt Drahtpotentiometer haben eine Wicklung aus Widerstandsdraht; bei Schichtpotentiometern besteht das Widerstandsmaterial aus einer Kohle- oder Metallschicht oder einem leitendem Kunststoff. Der Träger kann linear-, kreissegment- oder spiralförmig sein. Es gibt Potentiometer mit linearer Widerstandskennlinie und mit logarithmischer Charakteristik. Potentiometer gibt es als Bedienelement mit einer Welle und einem aufgesetztem Drehknopf oder als Schiebepotentiometer. Trimmpotentiometer sind nur für den Abgleich einer Schaltung gedacht und haben meist nur einen Schraubendreherschlitz. Mehrfachpotentiometer, meist in Tandemanordnung, werden beispielsweise zur Lautstärkeeinstellung der beiden Kanäle eines Stereoverstärkers eingesetzt. Im industriellen Bereich und in der Messtechnik finden auch mehrgängige Präzisionspotentiometer, sogenannte Spindelpotentiometer, Einsatz. Kategorie:Passives Bauelement

Widerstand

Der Begriff Widerstand bezeichnet prinzipiell eine hemmende Kraft in der Physik, Gesellschaft oder der psychischen Organisation eines Menschen.

Physikalischer Widerstand

Formen

#mechanischer Widerstand, dazu gehören zum Beispiel #
- der Luftwiderstand, #
- der Rollwiderstand, #
- der Strömungswiderstand, #
- der Widerstand gegen (elastische oder nichtelastische) Verformung oder #
- der Trägheitswiderstand #
- der periphere Widerstand, in der Medizin die Summe aller Einzelwiderstände im Herz-Kreislauf-System # Elektrischer Widerstand als physikalisches Phänomen #:Siehe auch: Wirkwiderstand, Blindwiderstand, Scheinwiderstand # Magnetischer Widerstand # Thermischer Widerstand

Bauteile

Bauteile, die den physikalischen Widerstand ausnutzen, werden ebenfalls entsprechend als Widerstand bezeichnet. # pneumatische Widerstandselemente # hydraulische Dämpfungsglieder # ein Bauteil in der Elektrotechnik, siehe Widerstand (Bauelement)

Siehe auch

- Widerstandsthermometer

Gesellschaftlicher Widerstand

#Widerstand (politisch) #Widerstandsbewegung, z. B. der Widerstand gegen den Nationalsozialismus #Ziviler Ungehorsam, ziviler Widerstand, gewaltloser Widerstand, Ahimsa #Widerstand gegen die Staatsgewalt

Siehe auch

- Widerstandsrecht
- Wehrkraftzersetzung
- Terrorismus

Psychologie

Siehe dazu Widerstand (Psychologie)

Weblinks

Kategorie:Physik Kategorie:Politik ja:レジスタンス

Kondensator (Elektrotechnik)

Ein Kondensator ist ein elektrisches Bauelement zur Speicherung von Energie in einem elektrischen Feld. Er besteht im Prinzip aus zwei einander gegenüberstehenden Metallplatten mit einem dazwischenliegenden Luftspalt. Werden die Platten mit jeweils einem Pol einer Stromquelle verbunden, so fließt solange ein elektrischer Strom, bis die Kapazitätsgrenze erreicht ist; dabei wird eine Platte positiv, die andere negativ geladen. Die Ladung eines Kondensators bleibt erhalten, wenn er von der Stromquelle getrennt wird. In der praktischen Ausführung wird das Prinzip der gegenüberliegenden Platten in vielfacher Abwandlung, z. B. als aufgewickelte Folien mit zwischenliegenden Isolatormaterialien ("Dielektrikum") ausgeführt, um eine möglichst kleine Bauweise zu erreichen. Die "Kapazität" eines Kondensators ist sein wesentlichstes Merkmal und stellt ein Maß dar für die Ladung, die er bei einer bestimmten angelegten Spannung speichern kann. Kondensatoren werden in elektrischen Schaltungen für vielfältige Zwecke verwendet. Neben dem Kondensator als "diskretes Bauelement" haben zahlreiche andere Gegenstände oder Einrichtungen unserer Umwelt Kondensator-Eigenschaften. So sind z. B. Unterseekabel mit ihren zwei (oder mehr) metallischen Leitern zwar keine Kondensatoren, wirken aber wegen ihrer gewaltigen Ausdehnung wie solche. Beim damaligen Gleichstrombetrieb musste sich bei jedem Impuls zunächst die durch die Länge aufsummierte Oberfläche der Kabelleiter aufladen, bevor am anderen Ende das Signal erscheinen konnte. Die Geschwindigkeit des Telegrafierens wurde dadurch wesentlich vermindert. Michael Faraday machte darauf aufmerksam, dass zwischen einem gewöhnlichen Leiter und einer Leidener Flasche (dem erstmals ausgeführten Kondensator) kein prinzipieller Unterschied besteht. Wird ein Leiter frei in der Luft gehalten und z. B. positiv geladen, so werden an den umgehenden Leitern, etwa den Wänden eines Zimmers, durch Influenz die negativen Ladungen angezogen, die positiven in die Erde abgeleitet. Die Zimmerwände bilden dann gewissermaßen die äußere Belegung der Flasche, die zwischenliegende Luft die isolierende Schicht. Diese Kondensator-Eigenschaft wird jedesmal sichtbar, wenn jemand beispielsweise beim Berühren einer Türklinke einen elektrischen Schlag erhält.

Geschichtliche Anfänge

Die Leidener Flasche und ähnliche Laborgeräte wurden in der Folge vornehmlich zur publikumswirksamen Demonstration von Stromschlägen (auch als "Kleist'scher Stoß" bekannt geworden) eingesetzt, bei später zunehmenden Kenntnissen über das Wesen der Elektrizität auch als Stromquelle für fortgeschrittenere Laborexperimente. Da sie eine besonders hohe Spannungsfestigkeit haben, werden Leidener Flsachen heute noch für Hochspannungs-Experimente eingesetzt.

Anwendungen

Hochspannung
- Eine häufige Anwendung von Kondensatoren ist die Zeitverzögerung oder Zeitschaltung. Im einfachsten und anschaulichsten Fall liefert hier ein geladener Kondensator nach dem Abschalten der Energiezufuhr noch eine Zeitlang elektrischen Strom, so dass die endgültige Beendigung der Schaltungsfunktion hinausgeschoben oder kurzzeitige Spannungsausfälle überbrückt werden.
- Ein weiterer Bereich ist die Gleichrichtung von Wechselstrom, hier wird der Kondensator eingesetzt um den zunächst „welligen“ Spannungsverlauf des Gleichstroms zu „glätten“. Der Kondensator fängt bildhaft ausgedrückt Spannungsüberschüsse auf und gibt sie in den „Senken“ des Spannungsverlaufs wieder ab.
- Durch ihr „träges“ Lade- und Entlade-Verhalten erzeugen Kondensatoren bei Anschluss an Wechselstrom eine Phasenverschiebung zwischen den periodischen Verläufen von Spannung und Strom. Damit lässt sich zusammen mit anderen Bauteilen ein magnetisches Drehfeld erzeugen. Dies wird verwendet, um einfache Kondensatormotoren bzw. zweiphasigen Asynchronmotoren zu bauen.
- Die Erscheinung der „Phasenverschiebung“ kommt auch bei dem „funktionalen Gegenpol“ der Kondensator-Kapazität, der Induktivität vor, jedoch ist hier die Phasenverschiebung genau entgegengesetzt. Bei der Anwendung zahlreicher Motoren mit großer Induktivität in Anlagen der Industrie führt dies zu erheblich größeren Strömen im Versorgungsnetz. Diese Erscheinung kann durch die Zuschaltung von Kondensatoren mit gleich großem Wechselstromwiderstand ausgeglichen werden. Diese Maßnahme wird als Blindstromkompensation bezeichnet.
- Die Frequenzabhängigkeit des Kondensator-Widerstandes wird benutzt, um Signale „filternd“ durchzulassen (Koppelkondensator). Zusammen mit einer Spule (Induktivität) wird dies auch für Schwingkreise bzw. Bandfilter verwendet, die eine bestimmte Resonanzfrequenz haben.
- Bei einer Änderung des Abstandes der „Platten“ des Kondensators ändert sich auch die Kapazität und damit auch der elektrische Wechselstromwiderstand. Daher können Kondensatoren auch für die Messung von Druck, Abstand und Dicke sowie auch in Mikrofonen (Kondensatormikrofon) eingesetzt werden.
- Kondensatoren können schädliche Überspannungsspitzen in elektronischen Schaltungen aufnehmen und ihre schädliche Wirkung vermindern.

Kapazität und Ladung

Kondensatormikrofon Die elektrische Ladung Q eines Kondensators ist umso größer, je größer die Kapazität C und je größer die Spannung U ist: :::

Q = C \cdot U

Die Ladung wird in Amperesekunden (As) bzw. Coulomb (C) gemessen, 1 As = 1 C. Die Kapazität wird in in Farad (F) angegeben. Ein Kondensator hat die Kapazität von 1 Farad, wenn er von der Ladung 1 Amperesekunde um 1 Volt aufgeladen wird. Die Maßeinheit Farad ist jedoch für die Praxis zu groß, es werden meist Bruchteile davon bzw. Mikrofarad (µF = 10^-6F), Nanofarad (nF = 10^-9F), Picofarad (pF = 10^-12F) verwendet. Die Kapazität C ist durch den Aufbau des Kondensators bestimmt. Sie ist umso größer, je größer die Plattenfläche A und je kleiner der Plattenabstand d ist. Zusätzlich beeinflusst das Isolationsmaterial zwischen den Platten die Kapazität, dies wird mit der Dielektrizitätskonstante

\varepsilon_0

für das Vakuum und mit der materialspezifischen Dielektrizitätszahl

\varepsilon_r

erfasst: ::

C=\varepsilon_0  \cdot \varepsilon_r \cdot

Die Dielektrizitätskonstante für das Vakuum ist praktisch identisch mit der Dielektrizitätszahl für Luft und bemisst sich zu ::

\varepsilon_0 := 8854 187 ... \cdot 10^ ^

Eine praxisgerechte Zahlenwertgleichung hierfür ist ::

\varepsilon_0 := 00885 \cdot

bei Verwendung vom cm² für die Fläche A und cm für den Abstand d. Die Dielektrizitätszahl gibt an, um welchen Faktor die Kapazität größer ist, als bei einem im Vakuum betriebenen Kondensator.

Parallelschaltung

Die Kapazitätswerte in einer elektrischen Schaltung können durch die Zusammenschaltung mehrerer Kondensatoren verändert werden. Die Parallelschaltung wird häufig angewendet, um die Gesamtkapazität zu steigern. Für die Gesamtkapazität gilt: ::

C_ = C_1  + C_2 + \cdots + C_n \,\!

Wenn man Kondensatoren parallelschaltet, liegt an allen die gleiche Spannung bzw. Potentialdifferenz an. ::

C_ = \frac = \frac + \frac + \cdots + \frac  \,\!

Zur Veranschaulichung betrachte man eine Parallelschaltung aus zwei Kondensatoren, die sich nur in ihrer Plattengröße unterscheiden. 500px Durch die Verbindung entsteht ein Kondensator mit der Plattengröße A₁+A₂. Seine Kapazität ist also: ::

C=\varepsilon_0  \cdot \varepsilon_r \cdot  = \varepsilon_0  \cdot \varepsilon_r \cdot  + \varepsilon_0  \cdot \varepsilon_r \cdot =C_1 + C_2

Reihenschaltung (Serienschaltung)

Bei der Reihenschaltung werden zwei oder mehr Kondensatoren hintereinandergeschaltet. Diese Maßnahme wird angewendet, um eine hohe Spannung auf mehrere Kondensatoren mit geringerer Spannungsfestigkeit zu verteilen, wenn kein Einzel-Bauteil für diese Spannung verfügbar ist. Die Gesamtkapazität verringert sich dabei jedoch, es gilt: ::

\frac = \frac + \frac + \cdots +  \frac

Wenn man Kondensatoren in Reihe schaltet, fließt durch alle der gleiche Strom. Der Betrag der Ladungen aller Platten ist gleich groß. Die Summe der Spannungen über den Kondensatoren entspricht der Gesamtspannung. ::

\frac = \frac + \frac + \cdots +  \frac = \frac

Zur Veranschaulichung kann man eine Reihenschaltung aus zwei Kondensatoren betrachten, die sich nur im Plattenabstand unterscheiden. Die Verbindung ergibt einen Kondensator mit dem Plattenabstand d₁ + d₂. 500px Die Kapazität ist dann ::

C=\varepsilon_0  \cdot \varepsilon_r \cdot

also ::

= =+ =  +

Kondensator bei Gleichstrom

Ladevorgang

500px In einen Kondensator fließt bei angelegter Spannung solange Strom, bis die Platten elektrisch aufgeladen sind und keine weitere Ladung annehmen. Dies tritt ein, wenn die Kondensatorspannung U(t) genauso groß wie die angelegte Spannung U_q ist. Die eine Platte ist dann elektrisch positiv, die andere negativ geladen. Auf der negativ geladenen Seite herrscht ein Elektronenüberschuss. Die Ladezeit des Kondensators ist proportional zur Größe des Vorwiderstandes R₁ und proportional zu seiner Kapazität C. Das Produkt von Vorwiderstand und Kapazität nennt man die Zeitkonstante $\tau$ . ::

\tau = R_1 \cdot C

Theoretisch dauert es unendlich lange, bis U(t)=U_q ist. Für praktische Zwecke kann man die Ladezeit t_L betrachten, nach der der Kondensator näherungsweise als vollständig geladen angesehen werden kann. ::

t_ = 5 \cdot \tau

Zeitkonstante Die Zeitkonstante τ markiert zugleich den Zeitpunkt, an dem die am Beginn der Kurve angelegte Tangente den Endwert erreicht. Nach dieser Zeit wäre der Kondensator auf den Endwert geladen, wenn man ihn mit dem konstanten Strom I_max laden könnte. Tatsächlich nimmt die Stromstärke jedoch mit der Zeit ab). Im Einschaltmoment stellt der Kondensator einen Kurzschluss dar, deshalb muss ein Kondensator immer über einen Vorwiderstand aufgeladen werden, der den Strom auf den vorgegebenen oder zulässigen Wert begrenzt. Für die Größe dieses Widerstandes R1 gilt nach dem ohmschen Gesetz, wobei Uq die angelegte Spannung der Stromquelle und I_max die Anfangsstromstärke ist: :: $R_1 =$ Der Verlauf der Ladespannung U(t) bzw. deren jeweilige zeitliche Größe wird mit der folgenden Gleichung beschrieben, wobei e die Eulersche Zahl und t die Zeit nach Beginn der Ladung ist: :: $U(t) = U_q \cdot (1 - e^)$ , wobei vorausgesetzt wird, dass der Kondensator zu Beginn ungeladen war: U(0)=0 V). Der Verlauf der Stromstärke I(t) bzw. deren jeweilige zeitliche Größe wird mit der folgenden Gleichung beschrieben: :: $I(t) = I_ \cdot e^$
Entladevorgang
Verbindet man die Platten eines geladenen Kondensators über einen Draht oder einen elektrischen Verbraucher (Lampe, Widerstand), so gleichen sich die Ladungen der Platten aus. Es fließt solange Strom, bis beide Platten wieder elektrisch neutral sind. Schaltet man im anfänglichen Bild den Schalter nach Stellung (2) um, nachdem der Kondensator auf den Wert U_max geladen ist, so entlädt er sich über den Widerstand R₂. Hier ist sowohl die Spannung als auch die Stromstärke zu Beginn am größten: :: (t=0) $I_ =$ und beträgt zu einem beliebigen Zeitpunkt danach $I(t) =$ Widerstand Die Spannung nimmt im Verlaufe der Entladung mit der Zeit ab gemäß :: $U(t) = U_ \cdot e^$ Der Strom, der mit der Spannung U(t) über den Entladewiderstand R₂ verknüpft ist, zeigt den entsprechenden Verlauf :: $I(t) = I_ \cdot e^$
Feldenergie
Ein geladener Kondensator speichert elektrische Energie in dem elektrischen Feld, das zwischen den geladenen Platten besteht. Ist ein Kondensator der Kapazität C auf die Spannung U geladen, so enthält sein Feld die Energie W gemäß: :: $W =$ Um den Kondensator zu laden, muss man elektrische Ladung von der einen Platte zur anderen transportieren. Je weiter der Kondensator während dieses Vorgangs bereits aufgeladen ist, desto stärker ist das bereits zwischen seinen Platten herrschende elektrische Feld E, desto mehr Kraft muss also ausgeübt werden, um die Ladung von einer Platte zur anderen zu bringen. Während des Ladens wird daher (immer mehr) Arbeit an den bewegten elektrischen Ladungen verrichtet. Am Schluss ist die während des Aufladens verrichtete Gesamtarbeit als Feldenergie gespeichert.
Kondensator bei Wechselstrom

Phasenverschiebung
elektrischen Feld Beim Anschluss an Wechselspannung (Spannung mit periodisch wechselnder Polung) werden die Platten eines Kondensators ständig von positiv nach negativ und umgekehrt umgeladen. Dem Kondensator wird der Takt einer hinreichend starken Wechselspannungsquelle nach wenigen Perioden aufgezwungen, es fließt ständig Strom in wechselnder Richtung. Dabei fließt der Strom jedoch zeitlich versetzt zur Spannung („Phasenverschiebung“): Es muss zunächst Strom fließen, ehe am Kondensator eine Spannung aufgebaut wird, der Strom ist daher der Spannung in der Phasenlage um 90° voraus. Als Eselsbrücke für rechnerische Zwecke lässt sich merken "Kondensator: Strom eilt vor". Die effektive Stromstärke I_eff ist proportional zur Frequenz f der angelegten Spannung und zur Kapazität C des Kondensators: :: $I_\mathit\ \;\sim\ f$ :: $I_\mathit\ \;\sim\ C$
Kapazitiver Widerstand
Durch das gleichzeitige Vorhandensein von Strom und Spannung kann dem Kondensator ein elektrischer Widerstand X zugemessen werden, der jedoch im Gegensatz zu einem Ohmschen Widerstand keine Leistung in Wärme umsetzt („Verlustleistung“). Man nennt ihn einen „Blindwiderstand“. Wenn f die Frequenz der Wechselspannung und C die Kapazität ist, gilt für den Blindwiderstand: :: $X = \frac = \frac$ :: Wobei $\omega = 2\cdot\pi\cdot f$ Kreisfrequenz oder Winkelgeschwindigkeit heißt. KreisfrequenzDie Formel zeigt, dass der elektrische Widerstand des Kondensators mit zunehmender Frequenz abnimmt bis zum praktischen Kurzschluss bei Hochfrequenz und andererseits bei der Frequenz f= 0 also bei Gleichstrom unendlich groß wird und praktisch wie eine Leitungsunterbrechung wirkt. Allerdings wird der zeitlich verzögerte Ablauf bei einer Spannungsänderung unter Gleichstrom für Steuerungszwecke genutzt. Die oben ausgeführte Betrachtung geht der Anschaulichkeit halber von einem „idealen“ Kondensator aus, der nur aus den plan gegenüberliegenden Platten besteht. In der Hochfrequenztechnik kommt mit den Zuleitungen und eventuell den langen, aufgewickelten Folienbändern eines Kondensators sowohl ein ohmscher Widerstand als auch ein begleitender induktiver Widerstand hinzu, die in der Zusammenfassung zum Scheinwiderstand "Z" berücksichtigt werden müssen; ähnliches gilt für Verluste im Dielektrikum. Bei welcher Frequenz diese Anteile signifikant werden, hängt von der Bauform des Kondensators und den Eigenschaften des Dielektrikums ab. Bei niedrigeren Frequenzen sind diese Begleiterscheinungen von so geringem Ausmaß, dass sie nicht beachtet werden.
Bauformen
Die vielen unterschiedlichen Bauformen entstehen vor allem aus dem Bestreben, möglichst viel Kapazität auf möglichst kleinem Raum unterzubringen und dabei besonderen Anwendungsumständen Rechnung zu tragen.
Kondensatoren mit fester Kapazität
Kondensatoren mit fester Kapazität haben einen unveränderlichen Kapazitätswert, sie werden eingesetzt, wenn keine Regelung und keine Feinanpassung der Schaltung erforderlich ist. Es gibt sie je nach den technischen Anforderungen (Größe, Spannungsfestigkeit etc.) sowie nach wirtschaftlichen Anforderungen (Preis) in zahlreichen verschiedenen Ausführungen, die nach der Art des Dielektrikums, der Elektroden oder der geometrischen Form unterschieden werden.
- Der Metallpapierkondensator ist die billigste Ausführung der Kondensatoren. Er besteht aus je zwei Lagen ölgetränktem Papier (Isolierpapier) und Metallfolie, die aufgewickelt sind.
- Kunststofffolien-Kondensatoren bestehen aus je zwei Lagen Metallfolie und Kunststofffolie. Diese sind abwechselnd geschichtet und üblicherweise aufgerollt. Entweder werden sie so gewickelt, dass auf jeder Seite des Wickels eine der Metallfolien übersteht, der dann großflächig mit dem Anschluss kontaktiert wird, oder die beiden Anschlüsse werden beim Wickeln eingelegt.
- Ein Metallisierter Kunststoffkondensator besteht aus zwei Kunststofffolien, die auf beiden Seiten mit Aluminium bedampft sind und aufgewickelt werden. Diese Bauform gibt es auch als Schichtkondensatoren - die Lagen werden zu einem großen Block geschichtet, aus dem die einzelnen Kondensatoren herausgesägt werden. Schichtkondensatoren sind induktionsarm. Alternativ können diese Kondensatoren auch aus zwei Lagen Folie aufgebaut sein, die nur auf einer Seite metallisiert sind. Diese Kondensatorart ist bei einem Durchschlag selbstheilend, da die dünne Metallschicht vom Lichtbogen um den Durchschlagkanal herum verdampft wird.
- Bei einem Elektrolytkondensator' (auch „Elko“) ist die eine Elektrode eine Aluminiumfolie und die andere Elektrode ein Elektrolyt. Auf der Aluminiumfolie ist eine Aluminiumoxydschicht als isolierendes Dielektrikum aufgebracht. Ein Elektrolyt ist eine leitende Flüssigkeit, mit diesem Aufbau können bei kleiner Bauweise relativ hohe Elektrische Kapazitäten von bis zu 1 F erreicht werden. Elektrolytkondensatoren haben im Gegensatz zu anderen Kondensatoren eine definierte Polarität, die Aluminiumfolie ist immer die positiv geladene und der Elektrolyt die negativ geladene Elektrode. Als Anschluss der negativen Elektrode dient der Metallbecher, in dem Elektrolyt und die positive Anode untergebracht sind. Hier gibt es weitere verbreitete Bauformen:
- Aluminium-Elektrolytkondensator
- Tantal-Elektrolytkondensator
- Doppelschicht-Kondensator (Markennamen Gold Cap, Supercap, UltraCap, BoostCap)
- Bipolarer Elektrolytkondensator (Elektrolytkondensator ohne Polung. Dieser wird in Frequenzweichen eingesetzt)
- Keramikkondensatoren bestehen aus einem Keramikröhrchen oder einer dünnen Keramikscheibe als Dielektrikum und aufmetallisierten Elektroden. Die Keramikscheibe kann entweder eine einzelne Scheibe mit den Belägen auf beiden Seiten oder ein Stapel von Scheiben sein, ein Vielschichtkondensator.
- Durchführungskondensatoren sollen elektromagnetische Störungen, zum Beispiel Funkwellen aus der Umgebung, aus einer Geräte-Zuleitung ableiten. Sie dienen damit der Elektromagnetischen Verträglichkeit. Sie bestehen meist aus Keramikkondensatoren mit drei Anschlüssen, von denen zwei an der einen „Platte“ angebracht sind und zum Ankoppeln der aufgetrennten elektrischen Zuleitung vorgesehen sind. Der dritte Anschluss an der anderen „Platte“ dient zur Verbindung mit "Erde" bzw. "Masse". Baulich sind diese Kondensatoren oft in ein metallenes zylindrisches Gehäuse gesetzt, das als dritter Anschluß dient. Dieses kann mit leitendem Kontakt in ein metallenes Gerätegehäuse eingesetzt werden und stellt damit die elektrische Verbindung zu "Masse" her. Die beiden anderen Anschlüsse ragen jeweils aus den zylindrischen Enden hervor und stellen die "Durchführung" für die aufgetrennte Zuleitung dar.
- Zylinderkondensatoren bestehen aus zwei ineinanderstehenden Zylindern zwischen welchen sich ein Dielektrikum (Isolator) befindet, Kugelkondensatoren bestehen aus konzentrisch ineinanderliegenden gegeneinander isolierten, metallischen Kugeloberflächen. Da sich bei diesen Bauformen im Vergleich zur Größe praktisch nur eine geringe Kapazität realisieren lässt, haben sie keine kommerzielle Bedeutung.
Kondensatoren mit veränderlicher Kapazität
Kondensatoren mit veränderlicher Kapazität sind in ihrem Kapazitätswert verstellbar, sie werden eingesetzt, wenn eine Regelung oder eine Feinanpassung der Schaltung erforderlich ist.
- Ein Drehkondensator oder Trimmkondensator besteht aus Metallflächen, deren gegenüberliegende Flächenanteile durch einen Drehmechanismus verändert werden können. Zur Kapazitäts-Vervielfachung wurden ineinandergreifende Plattenpakete aufgebaut. Sie wurden zum Verändern der Resonanzfrequenz von Schwingkreisen, zum Beispiel in Radios zum Einstellen von Sendern verwendet und sind heute besonders im UKW-Bereich durch Kapazitätsdioden abgelöst worden.
- Ein Kondensatormikrofon hat eine wenige tausendstel Millimeter dicke Membran, die elektrisch isoliert, dicht vor einer gelochten Metallplatte angebracht ist. Eintreffender Schall bringt die Membran zum Schwingen, wodurch sich der Abstand der beiden Plattenflächen verändert und damit auch die Kapazität dieses Kondensators. Diese Kapazitätsschwankungen ergeben das elektrische Signal. Im Mikrofongehäuse sitzt eine Schaltung, die das Signal vorverstärkt und symmetriert.
- Die Kapazitätsdiode, auch Varicap, auch Varaktor, Abstimmdiode oder Ladungsspeicherdiode genannt, ist ein elektronisches Halbleiter-Bauteil. Wird eine Diode in Sperrrichtung betrieben, so entsteht am P-N-Übergang eine Ladungsträgerverarmungszone, an der sich auch ein elektrisches Feld aufbaut. Mit steigender Spannung vergrößert sich die Breite der ladungsfreien Zone, damit nimmt die Kapazität ab. Durch Änderung der angelegten Spannung lässt sich eine elektrisch steuerbare Kapazität erreichen.
Kennzeichnungen
Bei den Kondensatoren gibt es keine so einheitliche Kennzeichnung wie bei Widerständen. Einige der Möglichkeiten sind unten aufgelistet. Weitere Informationen sind auch über die Weblinks unten zu finden.
- 473: Die ersten beiden Ziffern geben den Wert in Pikofarad an, die dritte die Anzahl der nachfolgenden Nullen. 473 bedeutet also 4 – 7 – 000 pF = 47 nF.
- 3n9: Dies bedeutet 3,9 nF.
- .33 K 250: Die erste Zahl gibt den Wert in Mikrofarad an, also 0,33 µF = 330 nF. K steht für eine Kapazitätstoleranz von 10 % und 250 für die zugelassene Spannung in Volt, die angelegt werden kann.
- Oft wird auch bei Elektrolytkondensatoren ein in mehreren Ziffern verschlüsselter Datumscode aufgedruckt um das Herstelldatum erkennen zu können, da Elektrolytkondensatoren in Abhängigkeit von der Zeit ihre Kapazität verringern können; z. B. 2313: 2 = 2002, 3 = März, 13 = 13. Tag, also 13. März 2002. Der Aufbau der Codes kann sich bei verschiedenen Herstellern unterscheiden, da nur wenige nach der einheitlichen Norm gehen.
Materialbedingte Merkmale

Spannungsfestigkeit
Reale Kondensatoren können nicht bis zu einer beliebigen Spannung aufgeladen werden. Überschreitet man die zulässige Spannung bis zur „Durchschlagsspannung“, so schlägt der Kondensator durch, das heißt, es fließt plötzlich ein erheblich größerer Strom über eine Funkenstrecke oder auf eine ähnliche Art ab. Meist führt das zur Zerstörung des Kondensators (z. B. durch Explosion oder Hitzewirkung) und zu weitergehenden Zerstörungen an den Geräten. Manche Kondensatoren besitzen in gewissen Grenzen die Fähigkeit zur Selbstheilung, wenn der Schaden nicht allzu groß ist. Die zulaessige Hoechstspannung kann im allgemeinen berechnet werden.
Selbstentladung
Ein geladener Kondensator entlädt sich mit der Zeit auch über seinen eigenen Isolationswiderstand R_is. :: $\tau_ = R_ \cdot C$ Die Selbstentladezeitkonstante $\tau_$ ist größer je hochwertiger ein Kondensator ist. Üblich sind Werte zwischen 1000 s bis zu 10.000 s (mit s = Einheitenzeichen für Sekunden)...
Polarität
Kondensatoren sind normalerweise symmetrisch (bipolar) aufgebaut. In Spezialfällen muss man jedoch die Polarität beachten: # Der Elektrolytkondensator benötigt zum Aufbau und Erhalt seiner Isolierschicht (des Dielektrikums) eine polarisierte Spannung. Er darf nicht mit negativer Polarität betrieben werden, da er sonst zerstört werden kann. Beim Betrieb mit Wechselspannung benötigt er eine geeignete Vorspannung oder es muss ein bipolarer Typ sein: diese speziellen Aluminium-Elektrolytkondensatoren gestatten auf Kosten der Baugröße auch wechselnde Polarität # Gewickelte Kondensatoren sind unsymmetrisch in Bezug auf die Außenfläche. Gegebenenfalls ist zu beachten, welche Seite des Kondensators außen liegt. An diese Schicht wird gewöhnlich, wenn zutreffend, die Masse angeschlossen, um die Größe von Verstimmungen des Kondensators zu verringern.
Temperaturabhängigkeit
Die Kapazität eines Kondensators ist temperaturabhängig. Für Keramikkondensatoren gibt es Dielektrika mit positivem, negativem und nahe null betragendem Temperaturkoeffizienten. Bei hohen Stabilitätsanforderungen bei Schwingkreisen können auf diese Weise Temperatureinflüsse auf andere Bauteile ausgeglichen werden. Kondensatoren aus sogenannten ferroelektrischer Keramik haben günstigerweise eine sehr hohe Dielektrizitätskonstante, jedoch auch einen hohen Temperaturkoeffizienten und können bei hohen Stabilitätsanforderungen nicht verwendet werden. Temperaturstabilität einiger Dielektrika:
- Keramik: schlecht
- Polypropylen (PP): schlecht
- Polyester (PET): sehr schlecht
- Polykarbonat (PC): sehr gut
- Polyphenylsulfid (PPS): sehr gut
Allgemeine Streu- bzw. Parasitärkapazität an Bauteilen
Aus physikalischen Gründen hat jedes reale elektrische Bauelement mehr oder weniger stark auch Kondensator-Eigenschaften. Dieses kapazitive Verhalten kann vor allem bei hohen Frequenzen eine spürbare Auswirkung haben. Manche Schaltungen, die einen Kondensator benötigen, werden wegen dieser schon vorhandenen Kapazität ohne einen Kondensator als separates Bauteil ausgeführt.
Nichtlineares Verhalten
Besonders Elektrolyt- und Tantalkondensatoren zeigen im Signalfluss ein nichtlineares Verhalten. Hochwertige Audioverstärker verwenden deshalb nur Folienkondensatoren im Signalweg oder verzichten ganz auf Kondensatoren.
Siehe auch

- Spule
- Schwingkreis
- komplexe Wechselstromrechnung
Literatur

- O. Zinke, H. Seither: Widerstände, Kondensatoren, Spulen und ihre Werkstoffe. Springer Verlag, Heidelberg (1982), ISBN 3-540-11334-7
- P. Volkmann, P. (Hrsg.): Aufgaben Elektrotechnik und Elektronik 2 – Elektrisches Feld und Kondensator. 1999, ISBN 3-8007-2018-3
- W. Just, W. Hofmann: Blindstromkompensation in der Betriebspraxis 2003, ISBN 3-8007-2651-3
- Bohler, Kähler, Weigt: Bauelemente der Elektronik und ihre Grundschaltungen. Stam-Verlag, ISBN 3-8237-0214-9
Weblinks

- [http://archiv.christoph-hoffmann.de/ESS/Physik/Versuch2.pdf Entladekurve eines Kondensators] (PDF)
- [http://elektronik-kompendium.de/sites/praxis/kzkond.htm Kennzeichnung von Kondensatoren]
- [http://www.sengpielaudio.com/Rechner-zeitkonstante.htm Umrechnung: Zeitkonstante und Übergangsfrequenz (Grenzfrequenz)]
- [http://www.elektronikinfo.de/strom/kondensatoren.htm Grundlagen und Funktionsweise]
- [http://www.physik.uni-muenchen.de/leifiphysik/web_ph12/versuche/01kondformel/kondensator.htm Versuch zur Kondensatorformel] Kategorie:Passives Bauelement Kategorie:Energiespeicher ja:コンデンサ th:ตัวเก็บประจุ

Analog

Die Analogie, Adjektiv analog (griechisch αναλογία, analogía - die Proportionalität, Entsprechung, Verhältnismäßigkeit) hat je nach Kontext und Verwendung als Substantiv oder Adjektiv unterschiedliche Bedeutungen: # Etwas verhält sich analog also gleich oder entsprechend, zu etwas anderem, es bildet also eine Analogie, man kann per Analogieschluss Erkenntnisse gewinnen. # (mathematisch, vor allem adjektivisch) Eine Gleichung oder ein Beweis ist analog, wenn die gleichen mathematischen Beziehungen zu Grunde liegen. Siehe dazu Analogiebeweis. # Analogie (Philosophie) # (technisch, nur adjektivisch oder substantivisch in Zusammensetzungen) Von analogen Signalen oder Analogsignalen spricht man, wenn eine wert- und/oder zeitkontinuierliche Zuordnung von einer physikalischen Messgröße zu einer anderen (z.B. Temperatur zu Spannung, aber auch Eingangs- zu Ausgangsspannung) vorgenommen wird (Gegenteil: digital). # (biologisch, meist adjektivisch) Analoge Strukturen sind funktionsgleiche Strukturen, die sich nicht bis zu einen gemeinsamen Vorfahren zurückverfolgen lassen. Siehe dazu Analogie (Biologie). # (Rechtswissenschaft) Eine Rechtsnorm wird auf einen Sachverhalt analog angewandt, wenn ihre tatbestandlichen Voraussetzungen zwar nicht vorliegen, das Gesetz aber eine planwidrige Lücke enthält und eine vergleichbare Interessenlage gegeben ist. Siehe dazu Analogie (Recht). # analog (Kommunikationswissenschaft) nach Paul Watzlawick et al. der Teil der Kommunikation, der sich durch den Bezug auf die Beziehung der Partner zueinander auszeichnet und nicht durch einen Bezug in der Welt. th:แอนะล็อก

Gameport

Der Gameport [] ist ein Port an PC-artigen Computern, an den man analoge Joysticks, Paddles und Gamepads anschließen kann. Es können bis zu vier analoge Steuerungsachsen und vier digitale Feuerknöpfe über einen Gameport abgefragt werden. Geräte zum Anschluss an den Gameport benötigen nur ein Minimum an eigener Elektronik, da die Auswertung der analogen Signale im Computer erfolgt (zur prinzipiellen Funktionsweise aller am Gameport anschließbaren Geräte siehe Paddle). Der Gameport wurde bereits für IBMs erste PCs (1981) als Erweiterungskarte angeboten und gehört damit zusammen mit RS-232-seriell und Centronics-parallel zu den "klassischen" PC-Schnittstellen. Inzwischen wird der Gameport, ebenso wie die RS-232-Schnittstelle und die Parallele Schnittstelle, mehr und mehr durch den vielseitigeren USB-Anschluss ersetzt, der jedoch kompliziertere Elektronik in den Eingabegeräten benötigt. Am Computer stellt sich der Gameport als eine (heute meist gelbe) zweireihige 15-polige Sub-D-Buchse dar. Es können über einen Y-Adapter auch zwei Joysticks bzw. Gamepads zugleich angeschlossen werden, allerdings gilt dies nur für zweiachsige und zweiknöpfige Standard-Joysticks. Mehrachsige Joysticks und Gamepads mit mehr Knöpfen benötigen einen ganzen Gameport für sich selbst. Zusätzlich können, wenn der Gameport wie heute üblich an einer Soundkarte hängt, mittels eines speziellen Kabels meistens auch MIDI-Ein- und Ausgabegeräte angeschlossen werden. Diese Möglichkeit des Gameports wurde von den ersten Soundblaster-Karten eingeführt und ist nicht Bestandteil der ursprünglichen Norm. An neuen PCs ist heute zumeist kein Gameport mehr vorhanden, da die meisten Peripheriegeräte, wie z.B. Joysticks, fast immer über USB laufen.

Pinbelegung

Zwischen den Pins der Achsen und +5V wird das 100 kΩ Potentiometer geschaltet, das mit dem eigentlichen beweglichen Joystick verbunden und meist in dessen Bodenteil eingebaut ist. Kategorie:Bussystem

Pong

Das 1972 von Atari veröffentlichte Pong wurde zum ersten weltweit populären Videospiel. Es gilt allgemein als Urvater der Videospiele, obgleich zuvor bereits Videospiele entwickelt wurden; diese früheren Spiele erreichten jedoch noch kaum Menschen jenseits der Universitäten. Das Spielprinzip von Pong ist simpel und ähnelt dem des Tischtennis: Ein Punkt ("Ball") bewegt sich auf dem Bildschirm hin und her. Jeder der beiden Spieler steuert einen senkrechten Strich ("Schläger"), den er mit einem Drehknopf (Paddle) nach oben und unten verschieben kann. Lässt man den "Ball" am "Schläger" vorbei, erhält der Gegner einen Punkt. Im Frühjahr 1972 präsentierte Magnavox sein Magnavox Odyssey in Burlingame, Kalifornien. Nolan Bushnell spielte hier zum ersten Mal das Ping-Pong Spiel des Magnavox Odyssey. Als Bushnell wenig später Atari gründete, beauftragte er seinen noch neuen Angestellten Al Alcorn, zu Übungszwecken ein Ping-Pong-Spiel zu erstellen. Wie sich herausstellte, machte das Ping-Pong-Spiel so viel Spaß, dass Bushnell sich entschied, es zu veröffentlichen. Da der Begriff Ping Pong bereits geschützt war, einigte man sich darauf, das Spiel ganz einfach Pong zu nennen. Der Pong-Automat basierte nicht auf einem Mikroprozessor, sondern auf einem festverdrahteten, teils digitalen, teils analogen Schaltkreis -- er war daher kein Computer im eigentlichen Sinne. Als Magnavox von Pong erfuhr, informierten sie Atari darüber, dass für das Spielprinzip bereits Patente bestanden. Vor Gericht konnte Magnavox beweisen, dass Bushnell im Frühjahr 1972 deren Ping-Pong-Spiel gesehen und gespielt hatte. Ein Eintrag Bushnells im Gästebuch von Magnavox untermauerte deren Beweisführung. Atari wurde zur Zahlung von $700.000 zur Nutzung der Patente von Magnavox verurteilt. Für Atari stellte sich dies als gute Investition heraus, da man bis 1983 weit über 8000 Pong-Münzautomaten verkaufte. Im Sommer 1975 präsentierte Atari auf der Consumer Electronic Show (CES) eine Heimversion von Pong. Die Spielkonsole stieß auf wenig Interesse, da das Odyssey von Magnavox sich nur mäßig verkaufte und 1974 dessen Produktion bereits eingestellt wurde. Kurz nach der CES bekundete Tom Quinn, Einkäufer bei Sears, Interesse an Pong. Die Verhandlungen mit Atari endeten damit, dass Sears die alleinigen Vermarktungsrechte erhielt und Atari bis zum Weihnachtsgeschäft 150.000 Einheiten der Pong-Konsole liefern sollte. Das Weihnachtsgeschäft wurde ein voller Erfolg und die Pong-Konsole sowie diverse Nachbauten unter anderen Namen blieben bis Ende der 1970er Jahre erfolgreich, in Europa bis Anfang der 1980er Jahre. Dann trat das Atari 2600 die Nachfolge an. Aus Pong hat sich die Variante Breakout entwickelt. In Computerspielen wie Commander Keen hat Pong sein Nischen-Dasein gefunden.

Weblinks

- [http://www.pong-story.com/ Pong Story (engl.)]
- [http://www.8bit-museum.de/?page=docs/play1sta2.htm Die Geschichte der Videospiele - PONG ]
- [http://www.bsro.tue.bw.schule.de/projekte/2002/keller_baechle/html/entstehung.htm Geschichte von Pong]
- [http://www.cyberniklas.de/pongmechanik/ Elektromechanische Umsetzung "Pongmechanik"]
- [http://www.liquid.se/pong/ Dreidimensionale Umsetzung in Flash mit Computergegner]
- [http://www.atari-computermuseum.de atari-computermuseum.de] + [http://forum.atari-computermuseum.de Forum] Kategorie:Arcade-Spiel Kategorie:Konsolenspiel Kategorie:Retro-Spiel Kategorie:Sportspiel ja:ポン (ゲーム)

Tischtennis

Tischtennis wird gerne als die "schnellste Ballsportart der Welt" bezeichnet. Für die Ausübung benötigt man neben einem Tischtennistisch samt Netz auch pro Spieler einen Schläger sowie einen Tischtennisball. Das Ziel des Spieles besteht darin, möglichst viele Punkte zu erzielen, indem man den Ball hin- und herspielt, dabei möglichst eigene Fehler vermeidet und durch geschickte Spielweise Fehler des Gegners herbeiführt. Unter "Fehler" ist hierbei ein nicht regelgerechter Aufschlag bzw. Rückschlag zu verstehen. Tischtennisball Gespielt wird Tischtennis seit Ende des 19. Jahrhunderts, als es in England erfunden wurde. Zu dieser Zeit verwendete man noch den Namen "Ping Pong". Dieser wurde aber 1901 als kommerzielle Marke geschützt und darf seitdem nicht mehr frei verwendet werden. "Ping Pong", eine Bezeichnung, die bei uns heute beinahe ausschließlich im Hobbyspielerbereich anzutreffen ist, wird aber in China weiterverwendet, wo der Sport offiziell "Ping Pong Ball" heißt und bereits vor vielen Jahren zum Volkssport Nr. 1 avancierte. Gespielt wird traditionell auf mattgrünen oder mattblauen Tischen mit weißen, oder mit orangen Bällen von 40 mm Durchmesser, insbesondere aber bei Länderspielen oder internationalen Turnieren werden in den letzten Jahren verstärkt auch blaue Tische verwendet (siehe Bild), da diese einen besseren Kontrast zu nahegelegenen Werbeflächen bieten und darüberhinaus auch Vorteile für den Zuschauer.

Grundregeln im Einzelwettkampf

Im Einzelwettkampf spielen zwei Spielerinnen oder Spieler gegeneinander. Im Folgenden sind mit dem Begriff "Spieler" sowohl Spieler als auch die Spielerinnen gemeint.

Vorschriftsmäßiger Aufschlag

Ein vorschriftsmäßiger Aufschlag sieht nach den zurzeit gültigen Internationalen Tischtennisregeln (Teil A) (siehe Weblinks) folgendermaßen aus (in Klammern der maßgebliche Punkt der Internationalen Tischtennisregeln):
- Der Aufschlag beginnt damit, dass der Ball frei auf dem geöffneten Handteller der ruhig gehaltenen freien Hand des Aufschlägers liegt (6.1).
- Der Aufschläger wirft dann den Ball, ohne ihm dabei einen Effet zu versetzen, nahezu senkrecht so hoch, dass er nach Verlassen des Handtellers der freien Hand mindestens 16 cm aufsteigt und dann herabfällt, ohne etwas zu berühren, bevor er geschlagen wird (6.2).
- Wenn der Ball herabfällt, muss der Aufschläger ihn so schlagen, dass er zunächst sein eigenes Spielfeld berührt und dann über die Netzgarnitur oder um sie herum direkt in das Spielfeld des Rückschlägers springt oder es berührt. Im Doppel muss der Ball zuerst die rechte Spielfeldhälfte des Aufschlägers und dann die (rechte Spielhälfte) des Rückschlägers berühren (6.3).
- Der Ball muss sich vom Beginn des Aufschlags bis er geschlagen wird oberhalb der Ebene der Spielfläche und hinter der Grundlinie des Aufschlägers befinden und darf durch keinen Körper- oder Kleidungsteil des Aufschlägers oder seines Doppelpartners für den Rückschläger verdeckt werden. Sobald der Ball hochgeworfen wurde, muss der freie Arm des Aufschlägers aus dem Bereich zwischen seinem Körper und dem Netz entfernt werden (6.4).
- Es liegt in der Verantwortlichkeit des Spielers, so aufzuschlagen, dass der Schiedsrichter oder der Schiedsrichter-Assistent beurteilen kann, ob der Aufschlag in allen Punkten der Aufschlagregel entspricht (6.5). :
- Falls der Schiedsrichter Zweifel an der Zulässigkeit eines Aufschlages hat, kann er beim ersten Vorkommnis dieser Art auf Let (Wiederholung) erkennen und den Aufschläger verwarnen (6.5.1). :
- Bei jedem folgenden zweifelhaften Aufschlag dieses Spielers oder seines Doppelpartners erhält der Rückschläger einen Punkt (6.5.2). :
- Verstößt der Aufschläger jedoch eindeutig gegen die Bestimmungen über einen vorschriftsmäßigen Aufschlag, so wird nicht verwarnt, sondern der Rückschläger erhält den Punkt (6.5.3).
- In Ausnahmefällen kann der Schiedsrichter die Bestimmungen der Aufschlagsregel lockern, wenn er überzeugt ist, dass ein Spieler sie wegen einer Körperbehinderung nicht einhalten kann (6.6). Anmerkungen: Ein korrekter Aufschlag erfolgt also immer hinter dem Tisch (der so genannten Grundlinie). Anfänger beugen sich oft über den Tisch und schlagen kurz vor dem Netz auf, dies ist aber nicht zulässig. Hinter dem Tisch legt der Aufschläger den Ball in den Handteller der ruhig gehaltenen freien Hand (seit der Saison 2003/2004 muss die Hand nicht mehr flach sein) und wirft ihn mindestens 16 cm hoch. Die Regel, dass der Ball in jeder Phase des Aufschlags sowohl für den Gegenspieler als auch für den Schiedsrichter oder den Schiedsrichter-Assistenten (sofern vorhanden) sichtbar sein muss, wurde in der Saison 2003/2004 eingeführt, um verdeckte Aufschläge zu verhindern, bei denen der Rückschläger den dem Ball mitgegebenen Schnitt nicht erkennen kann. Berührt der Ball das Netz, sind aber sonst alle Kriterien eines korrekten Aufschlags erfüllt, wird der Aufschlag wiederholt. Bei anderen Aufschlagfehlern, wenn der Ball z. B. das Netz nicht passiert, erhält der Gegner den Punkt. Im Gegensatz zum Tennis hat man hier keinen zweiten Versuch.

Ballwechsel

Ein Ballwechsel wird eingeleitet mit einem Aufschlag. Danach muss man den Ball immer direkt über das Netz (oder um die Netzgarnitur herum) spielen, so dass er auf der Tischhälfte des Gegners aufspringt oder sie berührt. Der Gegner lässt den Ball genau einmal aufspringen und spielt ihn dann über das Netz auf die andere Seite zurück. Der Ball muss also auf jeder Seite genau einmal aufspringen. Ein Ballwechsel ist beendet, wenn einem der Spieler ein Fehler unterläuft. Dabei kann ein Spieler folgende Fehler machen:
- Den Ball über der eigenen Tischhälfte annehmen, bevor dieser den Tisch berührt hat,
- Den Ball mehr als einmal auf der eigenen Tischhälfte aufkommen lassen ,
- Den Ball mehr als einmal mit dem eigenen Schläger berühren,
- Den Ball nicht direkt auf die gegenerische Tischhälfte zurückspielen, sondern
- vorher die eigene Tischhällfte treffen,
- ins Netz spielen,
- über den Tisch hinaus schlagen oder
- den Ball gar nicht erst bekommen. Wenn einem Spieler ein Fehler unterläuft, dann wird für den Gegner ein Gewinnpunkt gezählt. Ferner wird ein Ballwechsel beendet, wenn der Schiedsrichter das Spiel unterbricht, oder beim Zeitspiel (siehe unten) der Ballwechsel nicht rechtzeitig beendet wird.

Wechsel des Aufschlagrechts

Das Recht zum Aufschlag wechselt jeweils nach zwei Punkten. Muss ein Satz verlängert werden, schlagen die Spieler nach jedem Punkt abwechselnd auf. Zu Beginn eines Satzes ist derjenige Spieler Aufschläger, der im Satz davor zuerst Rückschläger war.

Der Satz

Ein Satz endet, wenn ein Spieler elf Gewinnpunkte erreicht hat und dabei mindestens zwei Punkte Vorsprung hat, zum Beispiel 11:9, 12:10, 13:11 usw. Beim Stand von 10:10 geht der Satz in die Verlängerung. Dabei wechselt das Aufschlagsrecht nach jedem Punkt. Der Satz endet dann, wenn sich ein Spieler zwei Punkte Vorsprung erkämpft hat.

Das Spiel

Ein Spiel besteht aus mehreren Sätzen, die beim 11. Punkt enden oder nach einem Spielstand von 10:10 ein Spieler 2 Punkte Differenz erreicht hat. Bei Mannschaftskämpfen sind in der Regel drei Gewinnsätze vorgeschrieben. Das heißt, das Spiel endet, wenn einer der Gegner drei Sätze gewonnen hat. Dies ist nach höchstens fünf Sätzen der Fall (3:2). Nach jedem Satz werden die Seiten gewechselt. Im entscheidenden letzten Satz, also zum Beispiel bei einem Stand von 2:2, werden die Seiten gewechselt, sobald ein Spieler fünf Punkte erreicht hat. Im Profibereich werden aber auch 4 Gewinnsätze gespielt.

Zeitspiel (Wechselmethode)

Das Zeitspiel setzt ein, wenn ein Satz nach zehn Minuten noch nicht beendet ist, es sei denn, beide Spieler haben bereits neun Punkte oder mehr erreicht. Beim Zeitspiel wechselt das Aufschlagsrecht nach jedem Punkt. Der Gewinnpunkt wird wie beim normalen Spiel vergeben, mit einer Ausnahme: Wenn der Gegner des Aufschlagenden 13 mal den Ball erfolgreich zurückgespielt hat, erhält er den Punkt. Das heißt, bei einem Ballwechsel wird der Ball maximal 13 mal hin- und hergespielt. Sind noch weitere Sätze zu spielen, dann werden diese auch im Zeitspielmodus durchgeführt. Das Zeitspiel wurde eingeführt, um die Dauer eines Spieles zu begrenzen. Insbesondere wenn zwei Spieler sehr vorsichtig oder passiv spielen, kann es vorkommen, dass ein Zeitspiel erreicht wird. Bei der Tischtennisweltmeisterschaft 1936 war im Spiel zwischen Aloizy Ehrlich und Farkas Paneth erst nach 130 Minuten der erste Ballwechsel entschieden. Der Ball ging dabei rund 10 000 mal über das Netz. Im gleichen Turnier hatte ein Münzwurf das Spiel zwischen Marian Goldberger und Michel Haguenauer entschieden, weil beide nach siebeneinhalb Stunden vor dem fünften Satz stehend k. o. waren. Daraufhin wurde 1937 das Zeitspiel eingeführt – die Dauer eines Satzes wurde auf eine halbe Stunde begrenzt.

Grundregeln beim Doppelwettkampf

Beim Doppel spielen je zwei Spieler gegeneinander. Es gelten die gleichen Grundregeln wie beim Einzel mit den folgenden Besonderheiten.

Ballwechsel

Beim Ballwechsel müssen die Spieler – anders als beim Tennis – abwechselnd den Ball spielen. Beispiel: A und B spielen gegen X und Y. Dann wäre ein korrekter Ballwechsel A, X, B, Y, A, X, B, Y. Im zweiten Satz wäre die Aufstellung so zu ändern, dass Y, B, X, A, Y, B, X, A (oder aber X, A, Y, B, ... - das aufschlagende Team kann zu Beginn jeden Satzes den Aufschläger neu bestimmen) ein korrekter Ballwechsel wäre. Die Aufstellung wechselt nach jedem Satz. Im Doppel endet ein Ballwechsel aus den gleichen Gründen wie beim Einzel, aber auch dann, wenn ein Spieler den Ball zwei mal hintereinander spielt. Eine Ausnahme von der Regel, dass die Spieler eines Doppels den Ball abwechselnd spielen müssen, gilt für einen Doppelwettkampf, an dem ein oder mehrere Rollstuhlfahrer beteiligt sind. In diesem Fall darf der Rollstuhlfahrer alle Bälle zurückschlagen, die auf seine Seite gespielt werden (also auf die Tischhälfte links oder rechts von der Mittellinie, je nachdem, wo er mit seinem Rollstuhl gerade steht).

Aufschlag

Im Doppel wird diagonal aufgeschlagen von der eigenen rechten in die gegnerische rechte Seite.

Regeln vor 2001/2002

Die geschilderten Regeln wurden zum Teil im Jahre 2001/2002 eingeführt. Vorher galten unter anderem folgende abweichende Bestimmungen:
- ein Satz endete nach 21 Gewinnpunkten, wenn mindestens zwei Punkte Vorsprung erreicht waren. Beim Stande von 20:20 wurde der Satz verlängert mit wechselndem Aufschlag nach jedem Punkt, und zwar solange, bis ein Spieler zwei Punkte erreicht hatte.
- das Aufschlagsrecht wechselte nach fünf Punkten
- Zeitspiel setzte ein, wenn ein Satz 15 Minuten dauerte
- es wurde mit kleineren Bällen gespielt: früher 38 mm, heute 40 mm Durchmesser. Durch die neuen Regeln soll der Sport vor allem für den (TV-)Zuschauer interessanter werden: die kurzen Sätze sollen mehr Spannungsmomente durch häufigere Entscheidungsphasen erreichen, die großen Bälle durch weniger Rotation und Geschwindigkeit den Sport besser beobachtbar machen. Dieses Ziel wurde jedoch auch wegen der Weiterentwicklungen beim Schlägermaterial nicht erreicht, die Ballgeschwindigkeiten sind in etwa gleich geblieben.

Gremium für Regeländerungen

Zuständig für die Regeln ist der ITTF-Kongress ("Annual General Meeting"). Dieses Gremium tritt normalerweise bei den Tischtennisweltmeisterschaften zusammen und berät über Regeländerungen. Der Deutsche Tischtennisbund DTTB ist nicht Mitglied dieses Gremiums.

Spielweisen und Spieltaktik

Man kann auf verschiedene Weisen versuchen, Gewinnpunkte zu erkämpfen. Prinzipiell kann man offensiv oder defensiv spielen. Eine Mischung von Offensiv- und Defensivspiel nennt man Allroundspiel. Heute haben wir es meist mit Offensivspielern zu tun: Man versucht den Gegner durch offensive, mit Vorwärtsrotation versehene Schläge (Spin: Topspin, Sidespin …) und Schüsse unter Druck zu setzen. Ist dieser auch offensiv eingestellt, dann versucht er ein Gegenspiel durch Blocken (Wilfried Lieck war hierin ein Meister), Gegenspin oder Schüsse zu organisieren. Nur noch selten sieht man heute rein defensiv eingestellte Spieler oder Abwehrspieler. Oft spielen diese weit hinter dem Tisch und bringen den Ball mit Unterschnitt oder auch Ballonabwehr zurück. Legendär war hier in den sechziger Jahren Eberhard Schöler. Bei den Weltmeisterschaften 2003 in Frankreich trat der Koreaner Joo Se-Hyuk mit einer explosiven Mischung aus aggressivem Angriffsspiel und recht spektakulärer Defensive auf. Er verlor erst im Finale gegen den Österreicher Werner Schlager.

Spieltechniken

- Spin: Durch eine geeignete Schlagtechnik in Verbindung mit dem entsprechenden Schlägermaterial (elastische, griffige Beläge, elastisches Holz) versetzt man den Ball in Rotation. Gebräuchlich sind die Begriffe Topspin, Unterschnitt und Sidespin.
- Topspin: Der Ball wird in der oberen Hälfte getroffen bzw. tangential gestreift – mit mehr oder weniger Krafteinsatz. Die entstehende Vorwärtsrotation (vom schlagenden Spieler aus gesehen) gibt dem Ball eine nach unten gekrümmte Flugbahn und lässt ihn beim Auftreffen auf dem Tisch flach und schnell abspringen. Da die Flugbahn kürzer ist als bei einem "normalen geraden" Schlag, kann der Ball mit höherer Vorwärtsgeschwindigkeit geschlagen werden, ohne dass der Ball über die hintere Plattenkante ins Aus geht. Deswegen ist der Topspin der wichtigste Angriffsschlag im modernen Tischtennis.
- Unterschnitt: Der Ball wird in der unteren Hälfte gestreift und erhält so eine rückwärts gerichtete Rotation (vom schlagenden Spieler aus gesehen). Die Flugbahn verlängert sich, an ihrem Ende beginnt der Ball steil zu fallen, die Vorwärtsgeschwindigkeit ist gering und wird durch die Rückwärtsrotation beim Auftreffen auf den Tisch noch mehr abgebremst. Ziel ist es, dem Gegner den nächsten Topspin unmöglich oder zumindest sehr schwer zu machen. Dazu dient entweder die Platzierung des Balles so dicht wie möglich hinter dem Netz (kaum Schwung holen möglich) oder eine starke Rotation, die den Ball vom Schläger des Gegners nach unten abspringen lässt und damit zu Netzbällen verleitet.
- Sidespin: Eine Variante von Topspin und Unterschnitt. Der Ball wird seitlich getroffen bzw. tangential gestreift – mit mehr oder weniger Krafteinsatz. Dadurch erhält der Ball zusätzlich eine seitwärts gerichtete Rotation. Die Flugbahn weicht nach rechts oder links von der normalen "geraden" Bahn ab und springt vom gegnerischen Schläger in die entgegengesetzte Richtung ab.
- Schuss: Früher auch "Schmetterball" genannt, da nur sehr hohe Bälle auf die gegnerische Tischseite herunter-"geschmettert" wurden. Heutzutage werden zu hoch abspringende Bälle jedoch schon in der aufsteigenden Phase mit voller Kraft bei senkrecht gehaltenem Schlägerblatt "geschossen", sobald der Ball eine Höhe erreicht hat, aus der die gegnerische Plattenseite direkt zu treffen ist. Dies dient dazu, maximalen Druck auf den Gegner auszuüben, denn der Schuss erreicht zwar hohe Geschwindigkeiten, reicht allerdings wegen des fehlenden Vorwärtsspins nicht an den schnellen Topspin heran. Zusätzlich macht der flache Ballabsprung den Rückschlag für den Gegner (z.B. per Ballonabwehr) schwieriger, da sich der Ball waagrecht aus dem Spielfeld entfernt anstatt am Ende eines langen Bogens innerhalb desselben herunterzufallen.
- Ballonabwehr: Der Spieler steht weit hinter dem Tisch und spielt den Ball extrem hoch mit viel Topspin und variablem Sidespin zurück. In der Regel versucht der Spieler so, wiederholte harte Topspins oder Schüsse abzuwehren. Diese Technik verwenden oft Angriffsspieler mit sehr schnellen Belägen, die die Unterschnitt-Verteidigung nur schwer zulassen, wenn sie in die Defensive gedrängt werden.
- Block: Möglichkeit einen Topspin abzuwehren: Der Spieler steht dicht am Tisch und versucht den Ball gegen den stark geschlossenen Schläger springen zu lassen, ohne diesen nennenswert zu bewegen; dies kompensiert den Topspin. Dabei nutzt er die sofortige Ballrückgabe, die lange Topspin-Bewegung des Gegners und die hohe mögliche Varianz des Winkels um den Punkt zu erzielen. Als Variante gibt es den aggressiven Block, bei dem der Schläger nicht passiv gehalten wird, sondern - um den Gegner unter Druck zu setzen - eine kurze drückende Bewegung nach vorne gemacht wird.
- Konterball: Gerader spinloser Ball mit mittlerer bis hoher Geschwindigkeit. Wird von europäischen Spielern fast nur noch zum Einspielen genutzt. Für asiatische Penholder-Spieler, die mit spinarmen Noppen-außen-Belägen ausschließlich nahe am Tisch operieren, stellt er jedoch das bevorzugte Angriffsmittel dar, da die Schlagbewegung extrem kurz und schnell ausgeführt werden kann.
- Flip: Ball, der über dem Tisch mit einer Wischbewegung aus dem Handgelenk gespielt wird. Der Flip wird genutzt, wenn der Ball zu kurz und zu flach ist für Topspin bzw. Schuss und erfordert ein extrem gutes Ballgefühl ("Händchen"). Der Flip wird insbesondere für den aggressiven Rückschlag (Aufschlagannahme) verwendet.
- Schupfball: Unterschnittball, der über dem Tisch gespielt wird, in höheren Klassen beinahe nur noch als sicherer Rückschlag auf schwierige Aufschläge verwendet. Selbst Stör- und Abwehrspieler streben an, möglichst als erste "anzuziehen" (auf Topspin-Spiel zu wechseln), um dem Gegner die Initiative zu nehmen.

Spielbetrieb

Tischtennis wird sowohl hobbymäßig zu Hause in Garten, Garage, Keller usw. als auch verbandsmäßig organisiert innerhalb von Vereinen gespielt. Die Spieltechnik der Hobbyspieler unterscheidet sich hauptsächlich infolge des unterschiedlichen Schlägermaterials deutlich von der Technik der "Profis".

Deutschland

Dem Deutschen Tischtennisbund gehören fast 10.000 Vereine mit rund 670.000 Mitgliedern an. Gespielt werden Damen- und Herreneinzel, Damen- und Herrendoppel sowie gemischtes Doppel.
Nationale Mannschaftskämpfe werden in verschiedenen Spielklassen organisiert, innerhalb derer man auf- oder absteigen kann. Deren Einteilung und Wertung in den unteren Klassen obliegt jedoch dem zuständigen Landesverband, so dass wegen der unterschiedlichen Spielerzahl und Spielstärke nicht alle Ligenbezeichnungen aller Verbände miteinander verglichen werden können. Die Bundesliga in Deutschland gilt als die stärkste Liga der Welt, im wesentlichen wegen der Gastspieler und der höchsten Anzahl Welt-top-100-Spieler. Folgende Spielklassen gibt es in Deutschland:
- 1. Bundesliga - eingleisig
- 2. Bundesliga - zweigleisig
- Regionalliga
- Oberliga
- Verbandsliga
- Verbandsklasse
- Landesliga
- Bezirksoberliga (1. Bezirksliga)
- Bezirksliga (2. Bezirksliga)
- Bezirksklasse (3. Bezirksliga)
- Kreisliga / Stadtliga
- 1. Kreisklasse (A-Klasse; Kreisklasse A)
- 2. Kreisklasse (B-Klasse; Kreisklasse B)
- 3. Kreisklasse (C-Klasse; Kreisklasse C)
- 4. Kreisklasse (D-Klasse; Kreisklasse D) Daneben werden auf den verschiedenen Verbandsebenen noch Einzelmeisterschaften organisiert: Kreismeisterschaft, Bezirksmeisterschaft, Landesmeisterschaft, Deutsche Meisterschaft. Außerdem gibt es, ebenfalls auf den verschiedenen Ebenen, die sog. "Ranglistenturniere" und Pokalspiele.

International

- Europameisterschaft
- Europaliga – hier spielen die stärksten Nationalteams aus Europa
- Einzel- und Mannschaftsweltmeisterschaft
- Seit 1988 Olympische Sportart
- Champions League mit den 16 stärksten europäischen Vereinsmannschaften

Historisches

Internationale Geschichte des Tischtennis

Ursprung

Über den Ursprung des Tischtennis gibt es verschiedene Meinungen. Einige sehen die Anfänge am Ende des 19. Jahrhunderts in Indien, von wo aus es sich nach England verbreitete, andere bestreiten dies und halten die Engländer für die Erfinder, wo es 1874 erstmals schriftlich erwähnt wurde: Der englische Major Walter Clopton Wingfield machte das "spharistike" (griechisch: "Lass uns spielen") bekannt. Hierbei handelte es sich um einen Holzkoffer, darin enthalten die Spielregeln und das ganze Zubehör vom Hammer bis zu den Schnüren für die Befestigung der Netzspannvorrichtung auf englischem Rasen. Das Spiel entwickelte sich aus dem "normalen" Tennis und wurde zunächst vorwiegend vom englischen Adel im Freien gespielt. Man verwendete einen Gummiball mit Flanellüberzug oder auch eine Kugel aus Kork. Später benannte man das Spiel in Lawn-Tennis (Rasen-Tennis) um. Wegen des häufigen Regenwetters in England verlegte man das Spiel dann in die Wohnung und benutzte dabei normale Esstische; man verlegte das Tennisfeld auf den Tisch. Eine Schnur diente als "Netz", als Schläger nahm man Federballschläger, Bücher oder gar Bratpfannen. Folgerichtig nannte man das Spiel wieder um in Raum-Tennis. 1875 veröffentlichte der englische Ingenieur James Gibb die ersten Spielregeln.

"Ping Pong"

1891 brachte James Gibb von einer Geschäftsreise aus den USA bunte Zelluloid-Bälle mit. Von nun an verdrängte der Begriff Ping Pong, welcher 1878 erstmals vereinzelt wegen der Geräusche des Balls auftauchte, zunehmend die Bezeichnung Raum-Tennis. Verschiedene Hersteller kreierten weitere Namen, zum Beispiel Gossima, Whiff Waff, Flim Flam und schließlich Table Tennis. Der Geschäftsmann John Jacques de Croydon, ein Freund von Gibb, meldete 1891 den Begriff "Ping Pong" beim englischen Patentamt zum Patent an und verkaufte die amerikanischen Rechte an die Firma Parker Brothers. In diesen Jahren wurde der Schläger weiterentwickelt: Der Holzschläger wurde beklebt mit Kork, Schmirgelpapier, Wildschweingewebe. In England wurde 1900 der erste Verein gegründet. Schließlich erfand E. C. Goode 1902 den Gummibelag mit Noppen. Im gleichen Jahr wurde in England der nationale Verband "Ping Pong Association" gegründet. Dieser musste aber nach weniger als drei Jahren wegen der Namensrechte an "Ping Pong" aufgeben.

Verbreitung außerhalb Englands

In Ungarn fand 1897 die erste nationale Meisterschaft statt. Zwischen 1905 und 1910 stellte Edward Shires, ein Vertreter von Schreibmaschinen, das Spiel in Wien und Budapest vor. 1899 wurde die 1. Berliner Tennis- und Ping-Pong-Gesellschaft (der spätere Fußball-Bundesligist Tennis Borussia Berlin) gegründet, 1900 das erste Ping-Pong-Cafe (Viktoria-Luise-Platz in Berlin) eröffnet. Um 1899 gelangte eine vereinfachte Variante nach Japan. Von hier aus gelangte es nach China, Korea und Hongkong. 1901 fand in Hamburg-Uhlenhorst das erste deutsche Turnier statt. Bis in die Jahre nach dem Ersten Weltkrieg entwickelte sich das Spiel nicht wesentlich weiter, vielleicht wegen der verschiedenartigen und teilweise komplizierten Regeln.

Gründung von Verbänden, erste wichtige Veranstaltungen

Nach und nach werden nationale und internationale Verbände gegründet:
- 1907 wurde die erste deutsche Meisterschaft gespielt im Kasino am Nollendorff-Platz in Berlin
- 1921 "Table Tennis Association" in England
- 1925 Gründung des Deutschen Tischtennis Bundes (DTTB) (25. November)
- 1925 Erste offizielle deutschen Meisterschaften im Herren- und Dameneinzel in Berlin
- 1926 Gründung des Österreichischen Tischtennis-Verbandes ÖTTV
- 1926 Internationale Tischtennisförderation ITTF in Berlin, gegründet von England, Schweden, Ungarn, Indien, Dänemark, Deutschland, Tschechoslowakei, Österreich und Wales
- 1926 wurde die erste Europameisterschaft in London geplant, die allerdings durch die Beteiligung von einigen Indern zu einer Weltmeisterschaft aufgewertet wurde. Für das Endspiel qualifizierten sich die beiden Ungarn Roland Jacobi und Zoltan Mechlovits. Jacobi spielte in langen Bügelfaltenhosen und weißem Hemd – man überredete ihn, wenigstens die Fliege abzulegen – und war nach dem 3:0 Sieg der erste Tischtennisweltmeister.
- 1927 "La fédération française de tennis de table" in Frankreich
- 1928 erste Meisterschaft von Frankreich
- 1930 "The American Ping Pong Association" gestattete den Mitgliedern nur die Verwendung von Spielmaterial der Parker Brothers. Deshalb entstanden in US-Amerika 1933 zwei weitere Verbände: "U.S. Amateur Table Tennis Association" und "The National Table Tennis Association". 1935 vereinigen sich die drei Verbände zur "U.S. Table Tennis Association" (welche sich 1994 in "U.S.A. Table Tennis" umbenannte)
- 1933 Der Kieler TTK wurde erster deutscher Mannschaftsmeister der Herren

Weitere Entwicklung

Bis zum Zweiten Weltkrieg kamen die besten Tischtennisspieler und -spielerinnen aus Ungarn (Maria Mednyanszky, Victor Barna), Tschechoslowakei und Rumänien. Ab 1953 wurden die japanischen Spieler führend. Sie entwickelten den Penholder-Griff, wobei der Schläger zwischen Zeigefinger und Daumen gehalten wurde. Ferner beklebten sie den Schläger mit dicken Schaumstoffmatten, was das Spiel erheblich schneller machte. Die Japaner erfanden auch den Topspin. Anfang der 1960er Jahre war Erich Arndt der erste deutsche Spieler, der den Topspin beherrschte. In den nächsten 30 Jahren kamen fast alle Weltmeister aus Asien. Anfang der 1980er Jahre konnten die Europäer mit Hilfe von neuen Techniken (Frischkleben) aufholen
- 1949 Nach dem Zweiten Weltkrieg wurde am 29./30. Juli der DTTB in Bad Homburg wiedergegründet
- 1951 Am 11. März wurde der DTTB wieder in die ITTF aufgenommen
- 1958 erste "echte" Europameisterschaft
- 1964 Der Franzose Alex Ehrlich stellt in Malmö seinen neuentwickelten Tischtennis-Roboter vor
- 1966/67 deutsche Bundesliga für Herren
- 1972/73 deutsche Bundesliga für Damen
- 1988 wurde Tischtennis offiziell olympische Sportart.

Tischtennis und Politik vor dem Zweiten Weltkrieg

Immer wieder versuchte die Politik, Einfluss auf das Sportgeschehen zu nehmen. So durften die deutschen Herren 1934 nicht an der Tischtennis-WM teilnehmen, denn man befürchtete, dass sich die "überlegene nordische Rasse" gegen "minderwertige Völker" blamieren könnte. Auch 1935 verzichtete man auf eine Teilnahme der Herrenmannschaft aus Protest dagegen, dass Irland, Nordirland und Wales mit jeweils eigenen Mannschaften antraten. Erst 1936 entsandte man wieder ein Herrenteam, um für die bevorstehenden Olympischen Spiele in Deutschland zu werben.

Tischtennis und Politik im Nachkriegsdeutschland

Nicht immer konnte man Politik und Sport voneinander trennen. Speziell in den Jahren nach dem