{"id":59847,"date":"2023-08-09T06:23:41","date_gmt":"2023-08-09T04:23:41","guid":{"rendered":"https:\/\/www.herr-rau.de\/wordpress\/?p=59847"},"modified":"2023-08-09T06:34:31","modified_gmt":"2023-08-09T04:34:31","slug":"spintronics","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.herr-rau.de\/wordpress\/2023\/08\/spintronics.htm","title":{"rendered":"SpinTronics (Akt 1)"},"content":{"rendered":"
(2 Kommentare.<\/a>)<\/small> <\/div>\n

Als mich – in der 8. Jahrgangsstufe? – das Fach Physik erwartete, freute ich mich sehr darauf, denn ich war Science-Fiction-Fan und hatte mehrere Kinder-Sachb\u00fccher \u00fcber Astrophysik gelesen. Tats\u00e4chlich war mein Verh\u00e4ltnis zu Physik dann nur so okay. Mechanik, Optik, na ja. das habe ich halbwegs kapiert, denke ich, aber es hat mir kein besonderes Vergn\u00fcgen bereitet. Als es dann zur Elektrizit\u00e4t kam, wurde es nicht besser: das lag mir intuitiv gar nicht. Mit ein bisschen Aufpassen und ein bisschen Hausaufgaben waren die Noten kein Problem, aber w\u00e4hrend ich in anderen F\u00e4chern meist das Gef\u00fchl hatte, die Prinzipien hinter dem Stoff begriffen und verinnerlicht zu haben (so weit solche erkennbar waren oder erkennbar gemacht wurden; in den Gesellschaftswissenschaften war das schwierig), merkte ich, dass mir zur Elektrizit\u00e4t der Zugang fehlte. Es fehlten ein paar Teile im Puzzle, und die fehlen mir letztlich bis heute.<\/p>\n\n\n\n

Als eine Art Nachfolger von Turing Tumble<\/em> (Blogeintrag<\/a>) herauskam, der sich mit genau diesem Thema besch\u00e4ftigte, hatte ich deswegen lange damit gelieb\u00e4ugelt, das Spiel zu kaufen, es aber doch nicht getan. Man bastelt bei SpinTronics<\/em> wieder, diesmal in der Fl\u00e4che und nicht vertikal, und es geht darum, elektrische Schaltkreise nachzubauen mit rein mechanischen Elementen. Es gibt Widerst\u00e4nde, Schalter, St\u00e4rkemesser, Kondensatoren, sp\u00e4ter auch Transistoren und Spulen. Und es gibt als Stromquelle eine Batterie zum Aufziehen und kleine Ketten, mit denen man alle Elemente \u00fcber deren Zahnr\u00e4der miteinander verbinden kann – die sind gleichzeitig die Leitungen und der Stromfluss. <\/p>\n\n\n\n

Eine geraume Weile sp\u00e4ter – inzwischen gab es Spintronics sogar auf Deutsch – kam eine E-Mail vom Vertrieb an, ob ich das Spiel testen und dar\u00fcber bloggen w\u00fcrde, weil ich doch schon \u00fcber Turing Tumble<\/em> gebloggt hatte. Solche Vorschl\u00e4ge gibt es hier st\u00e4ndig, ich lese die meist gar nicht und l\u00f6sche sie gleich. Aber diesmal habe ich zugesagt. Was also kommt, gilt vielleicht als unbezahlte Werbung? Jedenfalls habe ich das Produkt kostenlos zum Ausprobieren f\u00fcr eine Rezension gekriegt. Darf ich das, muss ich da irgendetwas beachten? Ich werde es herausfinden. Macht mich das befangen? Ein wenig schon, aber nicht sehr.<\/p>\n\n\n\n

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Akt 1<\/h2>\n\n\n\n

Stromkreis und Widerst\u00e4nde<\/h4>\n\n\n\n

Es gibt drei Boxen von SpinTronics. Die erste, Akt 1, enth\u00e4lt ein Buch und vor allem die wichtigsten Bauteile. Hier der einfachste Schaltkreis, der nur aus Energiequelle\/Batterie und einem Widerstand besteht:<\/p>\n\n\n\n

In Reihe geschaltete Elemente<\/h4>\n\n\n\n

Hier zwei Varianten eines einfachen UND-Gatters: Der Strom flie\u00dft, wenn beide Schalter an sind:<\/p>\n\n\n\n

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Die zwei Schalter sind dazu in Reihe geschaltet, so viel wei\u00df ich noch aus dem Physikunterricht. Dabei spielt es bei SpinTronics keine Rolle, ob die in Reihe geschalteten Elemente an einer einzigen Kette h\u00e4ngen, so wie im Foto, oder an verschiedenen Ketten, so wie im Film. Reihenschaltung hei\u00dft: alle Elemente drehen sich (oder alle drehen sich nicht), alle Ketten bewegen sich (oder alle nicht), und zwar alle gleich schnell, denn die Stromst\u00e4rke ist \u00fcberall gleich. Das ist ungewohnt, ist aber mechanisch logisch. Die SpinTronics-Batterie hat, wie alle Elemente, drei Ebenen f\u00fcr die Ketten, alle gleichwertig; ob man die in Reihe geschalteten Elemente alle an einer Kette auf einer Ebene hat oder mit mehreren Ketten auf verschiedene Ebenen verteilt, ist theoretisch egal. <\/p>\n\n\n\n

Parallel geschaltete Elemente<\/h4>\n\n\n\n

Nat\u00fcrlich hatte ich mich die ganze Zeit \u00fcber gefragt, wie das dann mit der Parallel<\/em>schaltung geht. Parallel hei\u00dft, dass eine Leitung sich aufteilt in zwei Leitungen, die sich dann sp\u00e4ter wieder vereinigen. Auf beiden parallelen Leitungen muss es einen Widerstand oder Verbraucher geben, sonst gibt es wieder einen Kurzschluss. F\u00fcr die parallele Schaltung braucht man ein neues, blaues, Bauteil, wieder mit drei Ebenen, also f\u00fcr drei Ketten: auf einer kommt der Strom her, also eine antreibende Kette, und dieser Antrieb verteilt sich auf die beiden anderen Ebenen. (Ich werde jetzt nicht auch noch versuchen, die Mechanik dahinter zu ergr\u00fcnden. Vermutlich ein Wunderwerk.) Auf beiden <\/em>anderen Ebenen muss ein Widerstand oder Verbraucher angeschlossen sein, sonst gibt es wieder einen Kurzschluss. Eigentlich ganz einfach… aber wie beim Programmieren ja auch schon: mit ein paar noch relativ einfach zu durchschauenden Elementen ger\u00e4t man in deren Kombination rasch zu gro\u00dfer Komplexit\u00e4t. <\/p>\n\n\n\n

Ein Beispiel ist die folgende ODER-Schaltung:<\/p>\n\n\n\n