Licht­sen­sor

Bezug zum Bil­dungs­plan

4. Spe­zi­fi­sches Me­tho­den­re­per­toire der Phy­sik

1. Die SuS kön­nen Zu­sam­men­hän­ge zwi­schen phy­si­ka­li­schen Grö­ßen un­ter­su­chen.
2. Die SuS kön­nen Ex­pe­ri­men­te unter An­lei­tung pla­nen, durch­füh­ren, aus­wer­ten, gra­fisch ver­an­schau­li­chen und ein­fa­che Feh­ler­be­trach­tun­gen vor­neh­men.
3. Die SuS kön­nen com­pu­ter­un­ter­stütz­te Mess­wert­er­fas­sungs- und Aus­wer­tungs­sys­te­me im Prak­ti­kum selbst­stän­dig ein­set­zen.

Un­ter­richt­li­cher Zu­sam­men­hang

Prak­ti­kum in der Kurs­stu­fe

Pro­blem­stel­lung

Licht­sen­so­ren sind aus un­se­rem All­tag nicht mehr weg­zu­den­ken. Wie funk­tio­nie­ren sie?

Ziel

Durch ei­ge­nes Ex­pe­ri­men­tie­ren wer­den Sie das Ver­hal­ten eines licht­emp­find­li­chen Wi­der­stands LDR und des­sen Ein­satz als Sen­sor ken­nen ler­nen. Dabei ge­win­nen Sie Si­cher­heit im Um­gang mit dem Mess­wert­er­fas­sungs­sys­tem CASSY.

Auf­ga­ben­stel­lung

Un­ter­su­chen Sie mit dem Mess­wert­er­fas­sungs­sys­tem CASSY das Ver­hal­ten eines LDR als Funk­ti­on der Be­leuch­tungs­stär­ke. Wel­che Kon­se­quen­zen hat das für die Sen­sor­schal­tung?

Ge­rä­te

1	LDR Ley­bold (578 02) mit Da­ten­blatt (578 00)
1	Sta­bi­li­sier­tes Schü­ler-Ex­pe­ri­men­tier­netz­ge­rät), 1 Steck­sys­tem
2	Po­cket-CASSY (524 006) mit USB-Kabel
1	UIP-Sen­sor S (5240621)
1	Lux-Ad­ap­ter S (524 0511) und Lux-Sen­sor (666 243)

Durch­füh­rung

1. Ver­hal­ten des licht­emp­find­li­chen Wi­der­stands LDR
   1. Schlie­ßen Sie den LDR an eine sta­bi­li­sier­te Gleich­span­nung von 6,0 V an. Un­ter­su­chen Sie, wie die Strom­stär­ke von der Be­leuch­tungs­stär­ke ab­hängt. (Be­ach­ten Sie beim Ex­pe­ri­men­tie­ren die ma­xi­ma­le Ver­lust­leis­tung.)
   2. Un­ter­su­chen Sie, wie der Wi­der­stand (R = U/I) von der Be­leuch­tungs­stär­ke ab­hängt.
   3. Stel­len Sie die Er­geb­nis­se über­sicht­lich dar.
2. LDR als Licht­sen­sor
   1. Ein Licht­sen­sor lässt sich als Rei­hen­schal­tung eines LDR und eines Fest­wi­der­stands rea­li­sie­ren. Dabei kann die Teil­span­nung am Fest­wi­der­stand einem PC-In­ter­face oder einen Mi­kro­pro­zes­sor zu­ge­führt wer­den. Zeich­nen Sie einen Schalt­plan und er­klä­ren Sie die Funk­ti­ons­wei­se. Wel­chen Ver­lauf der Teil­span­nung am Fest­wi­der­stand er­war­ten Sie bei zu­neh­men­der Be­leuch­tungs­stär­ke?
   2. Über­prü­fen Sie Ihre Ver­mu­tung.
   3. Wie ver­hält sich bei dem glei­chen Ver­such die Teil­span­nung am LDR? Ma­chen Sie eine Vor­her­sa­ge und über­prü­fen Sie sie im Ex­pe­ri­ment.

Ver­suchs­bei­spiel

I. a) - c)

II b)

Fest­wi­der­stand 200 Ω, an­ge­leg­te Span­nung 12 V. Die Ver­lust­leis­tung bleibt unter 0,2 W.

II c)

Down­load

Licht­sen­sor: Her­un­ter­la­den [doc] [406 KB]

 

Wei­ter mit Cassy 2: Schwin­gung Fe­der­pen­del mit Mo­dell­bil­dung