Praktikumszirkel

Praktikumszirkel zum Feldeffekttransistor (FET)

Hinweis: Die Versuche des Praktikumszirkels werden entweder der Reihe nach durchlaufen oder jedes Team führt einen Versuch durch und stellt ihn dann der Klasse vor.

Versuch 3: FET und Kerzenflamme

Zusätzliches Material:

1 Kerze
Streichhölzer
An den vom Minuspol, Gate und Pluspol nach oben geführten Drähten sind Centstücke befestigt.

Durchführung:

Führe folgenden Versuch durch: Bringe die Flamme einer Kerze zwischen Gate und Pluspol und anschließend zwischen Gate und Minuspol. Beobachte genau, was geschieht.
(Sollte der Versuch zunächst nicht funktionieren, so bringe den FET zunächst in seinen Steuerbereich, indem Du Drain D und Gate G kurz mit den Fingern verbindest. Sei dabei gut geerdet und löse die Verbindung immer zuerst vom Gate.)

Beobachtung:

Formuliere zunächst ausschließlich Deine Beobachtungen!

Erklärung:

1. Erkläre die Beobachtungen mit Hilfe Deiner Kenntnisse über die U _GS -I _D -Kennlinie des FET!
2. Man sagt, ein Transistor sei ein steuerbarer Widerstand . Erkläre diesen Begriff!
3. Wo kann die obige Schaltung Anwendung finden?

Versuch 4: FET und Radioaktivität

Dieser Versuch darf nur vom Lehrer durchgeführt werden!

Zusätzliches Material:

Radioaktives Präparat (Am-241)
An den vom Minuspol, Gate und Pluspol nach oben geführten Drähten sind Centstücke befestigt.

Durchführung:

Der Lehrer bringt ein radioaktives Präparat (Am-241) zwischen Gate und Pluspol und anschließend zwischen Gate und Minuspol. Beobachte genau, was geschieht.

Beobachtung:

Formuliere zunächst ausschließlich Deine Beobachtungen!

Erklärung:

1. Erkläre die Beobachtungen mit Hilfe Deiner Kenntnisse über die U _GS -I _D -Kennlinie des FET!
2. Man sagt, ein Transistor sei ein steuerbarer Widerstand . Erkläre diesen Begriff!
3. Wo kann die obige Schaltung Anwendung finden?

Versuch 5: FET und äußerer Fotoeffekt

Zusätzliches Material:

UV-Lampe

Vorsicht: UV-Licht kann die Augen schädigen. Nicht in die UV-Lampe schauen! Nicht zu lange bestrahlen, der FET wird sehr heiß! Kühlen durch Pusten!

Durchführung:

Führe folgenden Versuch durch: Bringe das Lämpchen zunächst zum Leuchten, so dass der Glühfaden nur ganz leicht glüht. Bestrahle anschließend das Zinkblech mit UV-Licht. Beobachte genau, was geschieht.

Beobachtung:

Formuliere zunächst ausschließlich Deine Beobachtungen!

Erklärung:

Erkläre die Beobachtungen mit Hilfe des Physik- buches DB2 S. 62, V2!

Versuch 6: FET und Elektrostatik

Zusätzliches Material:

1 Glasstab
1 Kunststoffstab
Fell, Glimmlampe, Elektroskop
An dem vom Gate nach oben geführten Draht ist ein Centstück befestigt.

Durchführung:

Führe folgenden Versuch durch:

1. Lade das Gate zunächst auf ein Potenzial nahe des Steuerbereichs, indem Du Drain D und Gate G kurz mit den Fingern verbindest. Sei dabei gut geerdet und löse die Verbindung immer zuerst vom Gate.
2. Reibe einen Glas- und einen Kunststoffstab aneinander. Nähere die Stäbe nacheinander mit den geriebenen Bereichen dem Gate. Beobachte genau, was geschieht!
3. Entlade anschließend jeden Stab mit einer Flamme. Überprüfe mit Hilfe des FET, ob er nun ungeladen ist.
4. Untersuche weitere Phänomene aus der Elektrostatik.

Beobachtung:

Formuliere zunächst ausschließlich Deine Beobachtungen!

Erklärung:

1. Überlege, welche Ladung der Glas- bzw. der Kunststoffstab nach dem Reiben trägt!
2. Erkläre die Beobachtungen mit Hilfe Deiner Kenntnisse über die UGS-ID-Kennlinie des FET!
3. Man sagt, ein Transistor sei ein steuerbarer Widerstand . Erkläre diesen Begriff!
4. Wo kann die obige Schaltung Anwendung finden?

Versuch 7: Lichtsensor mit FET

In dieser Schaltung ist das Potenziometer als veränderlicher Widerstand geschaltet. Er kann im Bereich von 0 ... 5 kΩ geregelt werden. Der lichtabhängige Widerstand LDR verändert seinen Wert von ca. 20 Ω (helles Sonnenlicht) bis zu mehreren MΩ (völlige Dunkelheit).

Teste die Schaltung und beantworte folgende Fragen:

1. Welche Funktionen erfüllt diese Schaltung? Welche Anwendungsmöglichkeiten gibt es?
2. Wie lässt sich das Lämpchen berührungslos ein- und ausschalten?
3. Wie könnte man durch einen kleinen Spiegel erreichen, dass das eingeschaltete Lämpchen sich nicht wieder ausschalten lässt?
4. Erkläre die Schaltung mit Deinen Kenntnissen über FET's!

Versuch 8: Lichtsensor mit FET

In dieser Schaltung ist das Potenziometer als veränderlicher Widerstand geschaltet. Er kann im Bereich von 0 ... 5 kΩ geregelt werden. Der lichtabhängige Widerstand LDR verändert seinen Wert von ca. 20 Ω (helles Sonnenlicht) bis zu mehreren MΩ (völlige Dunkelheit).

Teste die Schaltung und beantworte folgende Fragen:

1. Welche Funktionen erfüllt diese Schaltung? Welche Anwendungsmöglichkeiten gibt es?
2. Wie lässt sich das Lämpchen berührungslos ein- und ausschalten?
3. Erkläre die Schaltung mit Deinen Kenntnissen über FET's!

Versuch 9: Musikübertragung durch Licht

Zusätzliche Materialien:

1 MP3-Player
1 Lautsprecher mit Verstärker

Schließe das Kabel mit dem Klinkenstecker (Sender-Schaltung) an den MP3-Player und das Kabel mit dem grün gekennzeichneten Stecker (Empfänger-Schaltung) an die Lautsprecher an! Stelle am Sender und Empfänger mit Hilfe des Potenziometers ein schwaches Leuchten der Lämpchen ein. Lasse im MP3-Player Musik spielen.

Mit Hilfe des Lichtleiters soll das Signal von der Leuchtdiode (LED) des Senders zum Fotodetektor des Empfängers übertragen werden.

Erkläre zunächst die Funktionsweise der einzelnen elektronischen und optischen Bauteile in der Sender- und in der Empfänger-Schaltung (FET, LED, Fotodiode, Lichtleiter).

Lies im Physikbuch DB2, S.63, das Kapitel Datenübertragung mit Licht, ... und schaue Dir die Schaltskizzen unter V4 an. Versuche, die Schaltungen zu verstehen.

Beantworte zusätzlich folgende Fragen:

1. Was versteht man unter leistungsloser Steuerung ?
2. Inwieweit funktioniert ein FET als Verstärker?

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