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Prak­ti­kums­zir­kel

In­fo­box

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

Hin­weis

Es wird dar­auf hin­ge­wie­sen, dass für jedes Ex­pe­ri­ment ent­spre­chend der ei­ge­nen Durch­füh­rung vor der erst­ma­li­gen Auf­nah­me der Tä­tig­keit eine Ge­fähr­dungs­be­ur­tei­lung durch­ge­führt und do­ku­men­tiert wer­den muss. Jede fach­kun­di­ge Nut­ze­rin/jeder fach­kun­di­ge Nut­zer muss die auf­ge­führ­ten In­hal­te ei­gen­ver­ant­wort­lich prü­fen und an die tat­säch­li­chen Ge­ge­ben­hei­ten an­pas­sen.

Weder die Re­dak­ti­on des Leh­rer­fort­bil­dungs­ser­vers noch die Au­to­rin­nen und Au­to­ren der ver­öf­fent­lich­ten Ex­pe­ri­men­te über­neh­men jeg­li­che Haf­tung für di­rek­te oder in­di­rek­te Schä­den, die durch ex­ak­ten, ver­än­der­ten oder feh­ler­haf­ten Nach­bau und/oder Durch­füh­rung der Ex­pe­ri­men­te ent­ste­hen. Wei­ter­füh­ren­de In­for­ma­tio­nen er­hal­ten Sie unter www.​gef​ahrs​toff​e-​schu­le-​bw.​de

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.
FET
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.
FET
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!
FET
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.
FET
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

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

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
FET Lichtleiter FET

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?


Wei­ter mit Be­nö­tig­te Ma­te­ria­li­en