Physik-Praktikum Versuch 2a: Schaltungen - Stromberg

Physik-Praktikum
Versuch 3a: Schaltungen
Vor Inbetriebnahme des Multimeters sind folgende Schritte unbedingt zu beachten :
1.)
AC/DC-Umschalter richtig einstellen: AC = Alternating Current = Wechselstrom, DC =
Direct Current = Gleichstrom
2.)
Immer erst Bereichsschalter auf den gewünschten, möglichst großen Bereich drehen,
dann erst die Verbindungskabel einstecken !
3.)
Bereichsschalter nicht bei angeschlossener Spannung drehen !
Elektrische Schaltungen sind immer erst ohne Netzverbindung aufzubauen, Netzstecker
erst nach Kontrolle durch den Fachlehrer einstecken !
Aufgabe: Untersuche den Widerstand und die Leistung bei einem Widerstandsbaustein und bei
einem Glühbirnchen. Trage die gemessenen Werte in die Wertetabelle ein und berechne damit
den Widerstand und die Leistung.
Schaltskizze:
Setze für R zunächst den Widerstandsbaustein ein.
Aufgedruckter Wert: R =

Ersetze danach den Widerstandsbaustein durch das Lämpchen. Schraube es zunächst aus der
Fassung heraus und lese die aufgedruckten Werte ab:
..............................................................................................
Meßtabellen:
a) Widerstandsbaustein
Spannung U (in V)
Stromstärke I (in A)
Widerstand R (in )
Leistung P (in W)
b) Lämpchen
Spannung U (in V)
Stromstärke I (in A)
Widerstand R (in )
Leistung P (in W)
Farbcode für Widerstände
Auswertung :
(Jeweils für den Widerstandsbaustein und
für das Lämpchen:
- Stelle in einem Schaubild die Stromstärke I
in Abhängigkeit von der Spannung U dar.
- Stelle in einem Schaubild den Widerstand R
in Abhängigkeit von der Spannung U dar.
- Stelle in einem Schaubild die Leistung P
in Abhängigkeit von der Spannung U dar.
- Vergleiche die Messergebnisse mit den auf den
Bauteilen angegebenen Werten.
- Erkläre jeweils den Verlauf der Schaubilder
unter physikalischen Gesichtspunkten.
Aufgaben:
1. Untersuche die Spannung an den Teilabschnitten eines Widerstandstandsdrahtes.
2. Untersuche den Zusammenhang zwischen den Widerstandswerten und den Teilspannungen
zweier in Reihe geschalteter Widerstände.
Aufbau 1
(siehe Schaltzeichnung 1)
Durchführung 1
1.1 Baue die Versuchsschaltung nach der Schaltzeichnung 1 auf. Stelle eine Spannung von 3 V
ein.
1.2 Ziehe die rechte Messleitung von dem Baustein mit Buchse zum Spannungsmesser.
1.3 Setze die Krokodilklemme mit 2 mm-Buchse auf den Stecker der rechten Messleitung und
greife mit der Krokodilklemme folgende Teilstrecken des Widerstandsdrahtes ab:
1/2 = l5cm;1/3 = 10 cm; 1/5 = 6cm;2/3 = 20cm und trage die Werte der gemessenen
Spannung in die Tabelle 1 ein. Verwende ein vorhandenes Lineal.
Schaltzeichnung 1
Schaltzeichnung 2
Tabelle1:
Teilstrecke
Teilspannung U in V
Teil
1/2
in cm
15
1/3
10
1/5
6
2/3
20
Gesamtspannung Uges
in V
Aufbau 2
(siehe Schaltzeichnung 2)
Durchführung 2
2.1
2.2
2.3
2.4
Baue die Schaltung nach der Schaltzeichnung 2 zunächst mit zwei Widerständen von 100
 auf.
Stelle bei geschlossenem Schalter mit Hilfe eines Spannungsmessers eine
Betriebsspannung von 10 V ein.
Setze die Widerstände R1 und R2 nach der Tabelle 2 in die Schaltung ein und miss
nacheinander die Spannungen U1 und U2.
Trage die Messwerte in die Tabelle ein.
Im letzten Versuchsschritt wird zum oberen Widerstand R1 = 1 k im unter Zweig des
Spannungsteilers ein Stellwiderstand (Potentiometer) von 250  eingesetzt.
Messe die Spannungen beim rechten und beim linken Anschlag des Stellwiderstandes.
Beobachtungen/Messergebnisse
Tabelle 2
U1 in V
R1 in 
R2 in 
100
100
U2 in V
Uges in V
10
1k
1k
10
100
1k
10
1k
4,7k
10
1k
10k
10
4,7k
47k
10
1k
250
10
R1 : R2
U1 : U2
Auswertung:
Fragen und Aufgaben
1. Vergleiche die abgegriffenen Teilstrecken des Widerstandsdrahtes in Versuch 1 mit den
dabei gemessenen Teilspannungen.
2. Ergänze: Je kürzer die Teilstrecke, um so ............................................................................
3. Welcher Zusammenhang (Formel) besteht Zwischen der Betriebsspannung und der Summe
der Teilspannungen?
4. Welche Aussage kannst Du über die Teilspannungen machen, wenn die beiden Widerstände
den gleichen Widerstandswert haben?
5. An welchem Widerstand liegt die höhere Spannung, wenn die Widerstände ungleiche
Widerstandswerte haben?
6. Welcher Zusammenhang (Formel) besteht zwischen dem Verhältnis der Teilspannungen und
dem Verhältnis der Widerstandswerte?
7. Was kannst Du über die Teilspannungen aussagen, wenn ein Widerstand im Spannungsteiler
veränderlich ist?
Falls noch Zeit sein sollte:
Miss nach, welche Stromstärke bei U = 10V durch den Widerstandsdraht bei Aufbau 1 fließt.
Miss mit der Mikrometerschraube den Durchmesser des Drahts und berechne daraus seine
Querschnittsfläche.
Welchen spezifischen Widerstand hat das Material des Drahts?
Um welches Material handelt es sich wahrscheinlich?
Anmerkung: Regelbare Widerstände und Potentiometer
Ein Draht mit den Enden A und B wird auf einen halbkreisförmigen Keramikkörper
aufgewickelt. Der „Mittenabgriff“ kann um den Punkt C gedreht werden.
A
B
B
A
C
C
Verwendet man z.B. die Anschlüsse A und C und lässt den Anschluss B offen, so wirkt nur der
Widerstand des Drahtstücks zwischen A und C: Es liegt ein regelbarer Widerstand vor.
Das Bauteil kann aber auch für eine Spannungsteilerschaltung genutzt werden: Zwischen A und
B wird eine feste Spannung angelegt, zwischen A und C bzw. zwischen B und C kann dann die
entsprechende Teilspannung abgegriffen werden.