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Informatik

Zwei Zustände: an und aus

Digitale Schaltungen kennen nur zwei Zustände: 0 und 1. Mit mehreren Signalen entstehen viele Kombinationen.

  • ca. 9 Minuten
  • Klasse 9
  • Niveau: Basis

Das lernst du heute

  • Ich kann erklären, was digital bedeutet.
  • Ich kenne die zwei Zustände 0 und 1 und ihre Bedeutungen.
  • Ich kann die Zahl der Kombinationen bei mehreren Eingängen berechnen.

Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst diese Lektion: Zählen mit 0 und 1

Ein Lichtschalter hat zwei Stellungen: aus und an. Auch in einem Computer gibt es nur zwei Zustände. Man schreibt sie als 0 und 1. Die 0 steht für „aus“, „falsch“ oder eine niedrige Spannung. Die 1 steht für „an“, „wahr“ oder eine hohe Spannung. Ein System mit nur zwei Zuständen heißt digital.

Das Gegenstück ist analog. Ein Lampendimmer ist analog, denn mit ihm lässt sich die Helligkeit stufenlos ändern. Zwei Zustände lassen sich auch dann sicher unterscheiden, wenn die Spannung leicht schwankt. Darum bauen Computer auf 0 und 1 auf. Mit mehreren Signalen entstehen mehrere Kombinationen. Zwei Schalter ergeben vier Kombinationen, drei Schalter ergeben acht. Bei n Schaltern sind es 2 hoch n.

Zwei Zustände, mehrere Schreibweisen
ZustandSchalterLampeAussageSpannung
0ausausfalschniedrig
1ananwahrhoch

Kombinationen zählen

  1. Ein Schalter hat 2 Zustände.
  2. Zwei Schalter: 2 · 2 = 4 Kombinationen, nämlich 00, 01, 10 und 11.
  3. Drei Schalter: 2 · 2 · 2 = 8 Kombinationen.
  4. Bei jedem weiteren Schalter verdoppelt sich die Zahl.

Ich verstehe das noch nicht

Such dir aus, was dir hilft.

Noch einfacher erklärt

0 ist aus.

1 ist an.

Zwei Schalter ergeben vier Kombinationen.

Ein Beispiel

Beispiel

Eine Ampel für Fußgänger zeigt rot oder grün. Das sind zwei Zustände. Ein Dimmer verändert die Helligkeit stufenlos. Er ist analog.

Schritt für Schritt

Wir zählen die Kombinationen bei drei Schaltern.

  1. Schalter 1: 2 Zustände.
  2. Schalter 2: wieder 2. Zusammen 2 · 2 = 4.
  3. Schalter 3: wieder 2. Zusammen 4 · 2 = 8.
  4. Es gibt 8 Kombinationen.

Mit einem Bild erklärt

EingängeKombinationen
12
24
38
416

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Ausprobieren

Jetzt zusammen

Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.

Wie viele Kombinationen haben zwei Schalter?

Zeig mir den ersten Schritt

Jeder Schalter hat 2 Zustände. Rechne 2 · 2.

Lösung ansehen

Lösung: 4

2 · 2 = 4: 00, 01, 10, 11.

Üben

Jetzt du

Jetzt probierst du es allein.

Wie viele Kombinationen haben vier Schalter?

Zeig mir den ersten Schritt

Drei Schalter ergeben 8. Der vierte verdoppelt.

Lösung ansehen

Lösung: 16

8 · 2 = 16.

Tipp: Beim Zählen der Kombinationen hilft das Zählen im Zweiersystem: 00, 01, 10, 11.

Merksatz: Digital = zwei Zustände, 0 und 1. n Eingänge ergeben 2 hoch n Kombinationen.

Typischer Fehler: Viele denken, 1 sei größer oder besser als 0. Es sind nur zwei Zustände, wie „aus“ und „an“.

Prüfen

Mini-Quiz

5 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.

Frage 1 Was bedeutet digital?
Lösung ansehen

Lösung: Es gibt nur zwei Zustände.

Frage 2 Ein Lampendimmer ist ein Beispiel für ein analoges System.
Lösung ansehen

Lösung: Stimmt

Frage 3 Wofür steht die 1 oft in einer Schaltung?
Lösung ansehen

Lösung: für „an“ oder „wahr“

Frage 4 Wie viele Kombinationen haben fünf Eingänge?

Zeig mir den ersten Schritt

Vier Eingänge ergeben 16. Wie geht es weiter?

Lösung ansehen

Lösung: 32

16 · 2 = 32.

Frage 5 Warum sind zwei Zustände in Computern praktisch?
Lösung ansehen

Lösung: Man kann sie auch bei kleinen Störungen sicher unterscheiden.

Geschafft

Digitale Systeme nutzen die Zustände 0 und 1. Mit n Eingängen gibt es 2 hoch n Kombinationen.

Zum Schluss

Kannst du das schon?

Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.

Zum Ausdrucken

Übungsheft Logische Schaltungen

Kurz erklärt, 61 Aufgaben in drei Stufen und alle Lösungen. Kostenlos.

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