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Er­for­schen phy­si­ka­li­scher Zu­sam­men­hän­ge mit dem Fo­to­wi­der­stand / Leh­rer­in­for­ma­ti­on

In­fo­box

Diese Seite ist Teil einer Ma­te­ria­li­en­samm­lung zum Bil­dungs­plan 2004: Grund­la­gen der Kom­pe­tenz­ori­en­tie­rung. Bitte be­ach­ten Sie, dass der Bil­dungs­plan fort­ge­schrie­ben wurde.

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Vor­aus­set­zun­gen:      

  • Der Wi­der­stand als Ei­gen­schaft, Bau­ele­ment und phy­si­ka­li­sche Größe
  • Grund­kennt­nis­se op­ti­scher Strah­len­gän­ge
  • Ar­bei­ten mit Dia­gram­men
  • Um­ge­kehr­te Pro­por­tio­na­li­tät

Lern­zie­le:

  • Un­ter­su­chung phy­si­ka­li­scher Zu­sam­men­hän­ge mit dem Licht­sen­sor
  • Ar­bei­ten mit Dia­gram­men
  • Über­prü­fen von so­wohl zu­tref­fen­den als auch nicht zu­tref­fen­der Hy­po­the­sen
  • (Halb-)quan­ti­ta­ti­ve Aus­sa­gen über Licht­men­gen tref­fen
    Da der Be­griff In­ten­si­tät erst in den Stan­dards der Kurs­stu­fe ent­hal­ten ist, wird hier pro­pä­deu­tisch von der Licht­men­ge ge­spro­chen, die auf den Sen­sor (in einer ge­wis­sen Zeit) fällt.

Durch­füh­rung: Der Ver­such wird im Ide­al­fall in Zwei­er­grup­pen durch­ge­führt. Jede Grup­pe er­hält die not­wen­di­gen Klein­tei­len und ein Netz­ge­rät. Die Grup­pen be­ar­bei­ten mög­lichst selbst­stän­dig das Ar­beits­blatt, der Leh­rer hilft bei Fra­gen oder Pro­ble­men.
Der Raum muss so weit ab­ge­dun­kelt sein, dass der Wi­der­stand des Sen­sors bei aus­ge­schal­te­ter Lampe grö­ßer als 20 kΩ ist.
Der Zeit­be­darf ist un­ge­fähr 60 Mi­nu­ten.

Fotowiderstand

Ge­rä­te: Der Fo­to­wi­der­stand wird nicht als Steck­bau­stein ein­ge­setzt, son­dern so wie er im Elek­tro­nik­han­del als Bau­teil er­hält­lich ist. Er wurde bei der Firma Con­rad Elec­tro­nic, 92241 Hirschau be­zo­gen: Fo­to­wi­der­stand A 9060, Best.​Nr.: 145475, Preis: knapp 1 €. Der An­schluss er­folgt über Kro­ko­dil­klem­men.
Die op­ti­schen Auf­bau­tei­le ent­stam­men dem Optik-Prak­ti­kum: op­ti­sche Bank,
Ha­lo­gen­leuch­te 12 V (bei Ley­bold Best. Nr.: 459031). Hinzu kom­men 2 Kro­ko­dil­klem­men, Sta­tiv­ma­te­ri­al, 4 Kabel, Netz­ge­rät und Wi­der­stand­mess­ge­rät.

Die Bil­der ver­mit­teln einen Ein­druck vom Auf­bau.

Aufbau 1 Aufbau 2

 

 

 

 

 

 

 

Er­geb­nis­se:

1. Ver­such
a), b) und c)

Ent­fer­nung in cm

4

6

8

10

Wi­der­stand in kΩ

1

1,6

2,3

3,0

Licht­men­ge in will­kür­li­chen Ein­hei­ten

100

48

25

18

Licht­men­ge ∙ r
in Licht­ein­hei­ten∙cm

400

288

200

180

Licht­men­ge ∙ (r) 2
in Licht­ein­hei­ten∙(cm) 2

1600

1728

1600

1800

Licht­men­ge ∙ (r) 3
in Licht­ein­hei­ten∙(cm) 3

6400

10300

12800

18000

Die Hy­po­the­se B (s. Schü­ler­ver­such) trifft am ehes­ten zu.


2. Ver­such

 

U in V

I in A

P in W

R in kΩ

Licht­men­ge in will­kür­li­chen Ein­hei­ten

I

10

1,06

11

1

100

II

7,5

0,94

7,05

1,9

35

III

5

0,75

3,75

6,62

6,5

Die elek­tri­sche Leis­tung ist kei­nes­wegs pro­por­tio­nal zur Licht­men­ge am Sen­sor. Die Licht­men­ge nimmt sehr viel stär­ker ab als die Leis­tung. Hei­kos Ver­mu­tung trifft nicht zu.

Anke könn­te er­wi­dern: Man muss die elek­tri­sche Leis­tung von der op­ti­schen Leis­tung un­ter­schei­den. Es kann mög­lich sein, dass der Wir­kungs­grad der Glüh­lam­pe sich mit ab­neh­men­der Be­triebs­span­nung ver­schlech­tert. Auch wird die Farbe des Lichts bei klei­ne­rer Span­nung röt­li­cher und der Sen­sor könn­te dafür we­ni­ger emp­find­lich sein.

 

Leh­rer­in­for­ma­ti­on: Her­un­ter­la­den [pdf] [299 KB]