Zur Messtechnik :

Elektronik
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1
Aufgaben zum Messen und zu Widerständen
Zur Messtechnik :
1.
Wie muss das Messgerät eingestellt werden, wenn man Gleich-Strom messen möchte?
Anschlüsse in die Buchsen Com und mA, Wählschalter auf mA
2.
Wie muss das Messgerät eingestellt werden, wenn man Gleich-Spannung messen möchte?
Anschlüsse in die Buchsen Com und V, Wählschalter auf V
Gleichspannung
3. Wir haben einen einfachen Stromkreis mit einer
Spannungsquelle und einer Leuchtdiode (LED) und einem
Widerstand R
a.
Wie schaltet man den Strommesser in den
Stromkreis? Ergänze die Schaltung rechts. Es ist
egal, wo man den Strommesser in den Stromkreis
schaltet. Es wird immer die gleiche Stromstärke
gemessen. Die Stromstärke ist im unverzweigten
Stromkreis überall gleich groß.
b.
Wie schaltet man einen Spannungsmesser in den
Stromkreis, der die Spannung an der LED messen
soll. Ergänze die Schaltung rechts durch einen
Spannungsmesser. Der Spannungsmesser wird
parallel geschaltet.
4.
Wie kann man den Widerstandswert eines brennenden Lämpchens messen? Wir messen die
Stromstärke I und die Spannung U am Lämpchen und berechnen den Widerstand nach dem
U
R
Ohmschen Gesetz U = R·I
I
Zum ohmschen Gesetz :
U  R I
1.
Wie lautet das ohmsche Gesetz ?
2.
Durch ein Lämpchen, das an eine Spannung von 4 V angeschlossen ist, fließt ein Strom
von 40 mA. Wie groß ist der Widerstand des Lämpchens ?
U
4V
R 
 100 
I 0, 04 A
Welche Spannung wird man an einem Lämpchen messen, wenn es einen Widerstand von
50W hat und ein Strom von 80 mA fließt.
U  R  I  50  0, 08 A  4V
Ein Lämpchen wird an eine 4,5 Volt – Batterie angeschlossen. Es hat einen Widerstand
von 90W. Welche Stromstärke wird man messen können ?
U 4,5V
I 
 0, 05 A  50mA
R 90
3.
4.
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Aufgaben zum Messen und zu Widerständen
Zur Reihenschaltung von Widerständen:
1.
2.
3.
4.
5.
Was können die Messgeräte M1 bis M4 in der
nebenstehenden Schaltskizze messen ? Sie
messen Stromstärke
Welches Messgerät zeigt den größten Wert ? Sie
messen alle die gleiche Stromstärke
Was kann man über die Stromstärke, die an
verschiedenen Stellen des unverzweigten
Stromkreises gemessen werden, sagen ?
Sie ist überall gleich groß
Zeichne vier Spannungsmesser ein, die Jeweils die
Spannung an La1, La2, La3 und die
Gesamtspannung messen.
Was kann man über die Spannungen im
unverzweigten Stromkreis sagen? Die Summe der
Teilspannungen ist die Gesamtspannung.
Ug=U1+U2+U3
6.
Was kann man über die Widerstände im
unverzweigten Stromkreis sagen?
Der Ersatzwiderstand ist gleich der Summe der Einzelwiderstände Rg=R1+R2+R3 . Der
Ersatzwiderstand bestimmt die Stromstärke im unverzweigten Stromkreis:
U
U  RI  I 
Rg
7.
Zwei Widerstände von 2 kW und 9 kW werden in Reihe an eine Spannung von 10V
angeschlossen.
a.
Zeichne ein Schaltbild.
b.
An welchem Widerstand messen wir die
größere Spannung ? Am größeren Widerstand
messen wir die größere Spannung. In diesem
Fall ist am 9kΩ – Widerstand die größere
Spannung zu messen
c.
Wie groß ist die Stromstärke, die durch die
Widerstände fließt? Der Gesamtwiderstand
bestimmt die Stromstärke. Er ist die Summe
der Einzelwiderstände, hier also
Rg=2kΩ+9kΩ=11kΩ und
U
10V
U  RI  I 

 9 104 A  0,9 mA
Rg 11000
d.
Wie groß ist die Spannung, die wir am kleinen bzw. am großen Widerstand messen
können? Die Spannungen teilen sich im gleichen Verhältnis wie die Widerstände,
U
R
R
1k 
also 1  1  U1  U g 1  10V
 0,91V oder wir benutzen das Ergebnis
U g Rg
Rg
11k 
von c) und Rechnen U=R1·I=1000Ω·0,0009A=0,9V
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Aufgaben zum Messen und zu Widerständen
8.
Ein lichtempfindlicher Widerstand (LDR) hat bei Helligkeit einen Wert von 500W und bei
Dunkelheit einen Wert von 10 k W. Er wird mit einem festen Widerstand R in Reihe
geschaltet und an eine Spannungsquelle von 12 V angeschlossen. Bei heller Beleuchtung
soll am LDR eine Spannung von 0,5 V gemessen werden.
a.
Wie ist R zu wählen ?
b.
Wie groß ist dann die Spannung am LDR, wenn es dunkel ist ?
U1 R1
R1
11,5V
11,5V



 R1  500 
 11500
U 2 R2
0,5V 500
0,5V
Bei
Dunkelheit
Rg  R1  R2  11500  10000  21500
U
12V

 0, 00056 A
R 21500
U 2  R2  I  10000  0, 00056 A  5, 6V
I
9.
Ein NTC (wärmeempfindlicher Widerstand) hat bei 20° C einen Widerstand von 2 kW und
bei 30° C einen Widerstand von 1,8 kW . Er ist mit einem Widerstand von 10 kW in Reihe
geschaltet und an 12 V angeschlossen.
a.
Wie groß ist die Spannung am NTC bei 20°C und bei 30°C ?
Gesamtwiderstand bei 20° : Rg  R1  R2  2k   10k   12k  Die
U1 R1
R
2k 

 U1  U g  1  12V 
 2V
U g Rg
Rg
12k 
Führen wir die gleiche Rechnung für die Temperatur 30° durch, so erhalten wir :
Rg  R1  R2  1,8k   10k   11,8k  und
Spannungsberechnung führt auf :
b.
U1 R1
R
1,8k 

 U1  U g  1  12V 
 1,83V
U g Rg
Rg
11,8k 
In welchem Bereich ändert sich die Spannung ?
Die Rechnung in a) zeigt, dass sich die Spannung im Bereich von 1,83 V bis 2V
ändert.
Die Spannungsänderung ist in diesem Fall wesentlich geringer als im Fall des LDR in
Aufgabe 8.