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Me­tho­den­ord­ner

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

Be­stim­men von U-I-Kenn­li­ni­en

Eine U-I-Kenn­li­nie gibt das cha­rak­te­ris­ti­sche Ver­hal­ten eines elek­tri­schen oder elek­tro­ni­schen Bau­teils oder Ge­rä­tes in einem elek­tri­schen Strom­kreis wie­der. Sie stellt die Ab­hän­gig­keit der elek­tri­schen Strom­stär­ke I von der Po­ten­zi­al­dif­fe­renz bzw. der elek­tri­schen Span­nung U dar. Aus ihrem Ver­lauf kön­nen Rück­schlüs­se über das Ver­hal­ten des elek­tri­schen Wi­der­stan­des R = U/I des Ge­rä­tes ge­zo­gen wer­den.

Vor­be­rei­tung:

  1. Baue mit dem zu un­ter­su­chen­den Bau­teil einen ein­fa­chen elek­tri­schen Strom­kreis auf. Be­ach­te dabei wich­ti­ge Nenn­da­ten des zu un­ter­su­chen­den Bau­teils (z.B. Nenn­span­nung, ma­xi­mal zu­läs­si­ge Strom­stär­ke, ...). Als elek­tri­sche Quel­le ver­wen­de eine Bat­te­rie und ein Po­ten­zio­me­ter oder ein re­gel­ba­res Netz­ge­rät.
  2. Um die Stär­ke des durch das Bau­teil flie­ßen­den Stro­mes und die am Gerät an­lie­gen­de Span­nung gleich­zei­tig zu mes­sen, müs­sen ein Strom­stär­ke­mess­ge­rät und ein Span­nungs­mess­ge­rät in die Schal­tung ein­ge­fügt wer­den. Be­ach­te dabei: Strom­stär­ke­mess­ge­rät in Reihe zum Gerät schal­ten, Span­nungs­mess­ge­rät par­al­lel zum Gerät schal­ten.

    Schalt­skiz­ze:
    (Glüh­lam­pe als elek­tri­sches Gerät)

    Schaltplan
  3. Fer­ti­ge eine Mess­wert­ta­bel­le an! Die drit­te Zeile ist nicht un­be­dingt er­for­der­lich!
    U in ... 0
    I in ...
    U/I in ...

Durch­füh­rung:

Va­ri­ie­re am Po­ten­zio­me­ter oder am Netz­ge­rät die Span­nung und nimm schritt­wei­se eine ge­nü­gen­de An­zahl von Mess­wer­ten für Span­nung und Strom­stär­ke auf. Be­gin­ne stets bei 0 V. Ins­be­son­de­re bei ge­rin­gen Span­nun­gen kann es sinn­voll sein, eine klei­ne­re Schritt­wei­te zu wäh­len (z. B. 0,5 V-Schritt­wei­te oder klei­ner statt 1,0 V-Schritt­wei­te).

Be­ob­ach­te dabei auch das Ver­hal­ten des Bau­teils! (schwa­ches oder star­kes Leuch­ten, Wär­me­ent­wick­lung, ...)

Über­schrei­te nicht die zu­läs­si­gen Nenn­da­ten des Bau­teils!

Bei­spiel einer Strom­stär­ke- und Span­nungs­mes­sung mit ana­lo­gem Strom- und di­gi­ta­lem Span­nungs­mess­ge­rät:

Messaufbau konventionell

Digitalmultimeter Analogmultimeter

Bei­spiel einer Strom­stär­ke- und Span­nungs­mes­sung mit Po­cket-CASSY und UIP-Sen­sor:
Messaufbau mit Cassy

Aus­wer­tung:

  1. Stel­le die Mess­wer­te in einem U-I-Dia­gramm dar. Trage zu­nächst nur die Mess­wer­te ein.
  2. Zeich­ne eine Aus­gleichs­kur­ve. Sie stellt die ge­such­te U-I-Kenn­li­nie dar.
  3. In­ter­pre­tie­re den Ver­lauf der U-I-Kenn­li­nie und er­läu­te­re dabei den Zu­sam­men­hang zwi­schen Span­nung und Strom­stär­ke bei die­sem Bau­teil. Dabei kann es sinn­voll sein, in der Mess­wert­ta­bel­le den Quo­ti­en­ten U/I zu be­rech­nen. Han­delt es sich um eine Pro­por­tio­na­li­tät? Be­zie­he auch die wäh­rend der Mes­sung ge­mach­ten Be­ob­ach­tun­gen in die Über­le­gun­gen mit ein. Wel­che Aus­sa­gen las­sen sich über den Wi­der­stand des Bau­teils ma­chen?
U-I-Diagramm

 

Be­stim­men von U-I-Kenn­li­ni­en: Her­un­ter­la­den [doc] [394 KB]

Mes­sen von Strom­stär­ke und Span­nung: Her­un­ter­la­den [doc] [1,3 MB]