Tor (Elektrotechnik)

Als Tor bezeichnet man in der Elektrotechnik einen Anschluss eines Bauteils. Das Reduzieren eines Bauelements auf deren Anschlüsse erleichtern Berechnungen und Simulationen bzw. machen diese erst möglich.

Tor in der Niederfrequenztechnik

Wenn bei den verwendeten Frequenzen die Spannung u_AB

$u_\mathrm{AB} = \int_{A}^{B}\vec{E} \cdot \mathrm{d}\vec{s}$

zwischen zwei Klemmen A und B praktisch unabhängig vom gewählten Weg ist, so lässt sich ein Tor als diese beiden Klemmen im Bauelement auffassen. Dabei muss es sich nicht um real existierende Kontakte handeln. Auch Teile einer Schaltung können für eine analytische Betrachtung herausgegriffen werden und Verbindungen, die zu diesem Zweck auf dem Papier aufgetrennt wurden, paarweise zu Toren zusammengefasst werden.

An einem Tor kann eine Spannung in Volt gemessen bzw. berechnet werden. In der Realität würde sich diese durch das Anlegen eines Voltmeters an beiden Kontakten ablesen lassen. Da das Vorzeichen der Spannung davon abhängt, wie herum das Voltmeter angelegt wird, muss bei der Beschreibung des Tores die Orientierung festgelegt werden, in der die Spannung gemessen wird. In einem Schaltplan wird diese Festlegung durch einen Zählpfeil dargestellt.

Durch die Anschlüsse eines Tores kann ein Strom fließen. Die entscheidende Eigenschaft des Tores ist dabei, dass der Strom durch beide Anschlüsse gegengleich sein muss. Das heißt, fließt in den Anschluss ein Strom I (z.B. 3 Ampere), dann muss in den anderen Anschluss -I (also -3 A) fließen. Auch die Messung des Stroms hängt von der Richtung ab, in der ein gedachtes Messgerät eingesetzt wird. Daher werden in Schaltbildern auch für den Strom Zählpfeile eingezeichnet.

Diese Eigenschaften stellen einige theoretische und praktische Bedingungen an das Bauteil, dessen Tore untersucht und beschrieben werden sollen. So dürfen in der Regel keine Anschlüsse vorhanden sein, die nicht Teil eines Tores sind, sonst ließe sich nicht sicherstellen, dass der Strom, der in ein Tor hineinfließt gleich dem Strom ist, der hinausfließt. Es darf z.B. in sich keine Ladungsträger anhäufen.

Ein Tor wird somit mit zwei Größen beschrieben, dem Strom und der Spannung.

Tor in der Hochfrequenz- und in der optischen Nachrichtentechnik

In der Hochfrequenztechnik kann man oft keine eindeutige Spannung sinnvoll zuordnen. Z. B. ist dies bei Hohlleitern unmöglich. In der optischen Nachrichtentechnik haben die betrachteten Bauelemente noch nicht einmal leitende Kontakte. Bei einem Übergang von einem Bauelement zu einem anderen werden daher nicht elektrische Spannungen betrachtet, sondern die entsprechenden elektrischen und magnetischen Felder betrachtet. In der Hochfrequenztechnik kommen dann noch die ortsabhängigen Ströme hinzu.

Verwendung

Die Vierpoltheorie beschreibt Bauteile mit vier Anschlüssen bzw. mit zwei Toren. Die meisten elementaren Bauelemente der Elektrotechnik lassen sich mit zwei Toren vollständig beschreiben.