Einführung in OOM

Ziele:
Algorithmen und Klassen modifizieren, um eine weitere Annäherung an die Realität zu erreichen

Informationen
zur Vertiefung

Die Taschenlampe kann in einem verbesserten Ersatzschaltbild¹⁾ folgendermaßen dargestellt werden:

Circuit 2

Zeichenerklärung

R1 Innenwiderstand der Batterie
RL Lastwiderstand der Gluehlampe

U0 ideale Spannung der Batterie
U1 effekt. Spannung der Batterie
UL Spannung an der Gluehlampe

Der Unterschied zum vorigen Schaltbild ist R1, der Innenwiderstand der Batterie. Im Idealfall (Batterie ist ganz frisch mit 100% Nennspannung U0) ist der Innenwiderstand Null. Durch Stromentnahme wächst mit der Zeit der Innenwiderstand an und die Batteriespannung U1 sinkt²⁾.

Im Betrieb addieren sich also R1 und RL, so daß ein Strom von I fließt, aus dem sich eine effektive Spannung UL ergibt.

Ohm'sches Gesetz : I = U / R

I = U / (R1 + RL)
UL = I * RL

Ohm'sches
Gesetz

Beispielrechnung

Anforderungsdefinition und vereinfachende Modellannahmen zur Version 1.3.2

Das vorliegende Modell der Version 1.3 wird dem Ohm'schen Gesetz entsprechend modifiziert. Der Innenwiderstand der Batterie steigt bei jeder Stromentnahme um einen festen Betrag, die neue Batteriespannung wird berechnet. Der natürliche langsame Spannungsverlust bei langer Lagerung ohne Belastung wird nicht berücksichtigt.
Die Helligkeit der Taschenlampe nimmt von 100% auf 0% proportional linear mit der sinkenden Spannung ab.

Es gibt wenige Änderungen innerhalb der Klassen, die Struktur bleibt unverändert.

TBatterie

TBatterie erhält den Innenwiderstand Ri als Attribut. Die Methode GetSpannung bekommt einen Parameter, mit dem der externe Lastwiderstand der Gluehlampe zur Berechnung der Spannung übergeben wird.

Spezifikation TBatterie

TBatterie = class(TObject)
   private
    Spannung : double;              // eff. Spannung
    Ri            : double;              // Innenwiderstand

   public
    constructor Create;
    function    GetSpannung (RLast : double) : double;
end;

Methoden
----------
Create
Auftrag : Erzeugen und initialisieren
vorher :
nachher: Spannung ist 1.5 V, Innenwiderstand ist 0

GetSpannung ()
Anfrage: nach der aktuellen neu berechneten Spannung unter Belastung
vorher : Batt. ist init.
nachher: Innenwiderstand ist erhoeht, Spannung vermindert

TGluehlampe

TGluehlampe erhält den Widerstand als Attribut, sowie die dazugehörige Methode zum Auslesen.

Spezifikation TGluehlampe

TGluehlampe = class(TLampe)
   private
    Nennspannung,
    Spannung : double;   // eff. anliegende Sp.
    Widerstand: double;
   public
    constructor Create;
    procedure   SetSpannung (u : double);
    function    GetSpannung : double;     // prüfen, ob Saft da ist
    function    GetHelligkeit : integer;
    function    GetWiderstand : double;
end;

Methoden
----------
Create
Auftrag: Erzeugen und initialisieren
vorher : -
nachher: Nennspannung ist 4.5 ; Spannung = 0, Widerstand = 15.

Spezifikation TLampenGUI ist unverändert
Spezifikation TTaschenlampe ist unverändert

---------------------------------------------------------------
1) Steinbrucker, a. a. O.
2) http://www.elektronik-kompendium.de/sites/grd/0201113.htm

Zu Risken und Mißverständnissen fragen Sie Ihren
Arzt oder Physiklehrer