Leseprobe - Schule trifft Technik

Der Umschalter
Material
1 Steckplatte, klein, magnethaftend
2 STE Leitung, winkelig
2 STE Leitung, winkelig, 1 Buchse
1 STE Leitung, T-förmig
1 STE Leitung, Umschalter, links
2 STE Lampenfassung E10
2 Glühlampe 3,5 V/0,2 A
1 STE Batterie, 3 V
Thema
Ein Schalter soll zwischen 2 Stromkreisen hin- und herschalten.
Aufbau
Die Schaltung wird wie abgebildet zusammengestellt. Der Schalter ist zunächst in der Position links.
Experiment
•Der Stromkreis mit der linken Glühlampe ist geschlossen, da der Schalter in
der Position links steht.
•Der Schalter wird in die Position gerade gebracht.
Welche Glühlampe leuchtet? Welche Glühlampe ist stromlos?
Ergebnis
Der Schalter dient als Umschalter zwischen zwei Stromkreisen.
Eine der beiden Glühlampen ist immer stromlos.
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Der Widerstand von Drähten
Material
1 Steckplatte, klein, magnethaftend
1 STE Leitung, unterbrochen, 2 Stecker
1 STE Leitung, unterbrochen, 4 Stecker
2 STE Leitung, winkelig
2 STE Leitung, Anschluss, 1 Buchse
1 STE Leitung, T-förmig
2 STE Leitung, gerade
1 STE Leitung, gerade, 1 Buchse
3Drahtklemmen
1 Konstantandraht, 0,2 mm, blaue Rolle
1 Sicherungsdraht, 0,1 mm, rote Rolle
1Amperemeter
Verbindungsleitungen
Stromversorgung
Thema
Wie hängt die Stromstärke von Länge, Querschnitt und Material eines Drahtes ab?
Aufbau
Die Schaltung wird wie abgebildet zusammengestellt. Der Konstantandraht wird in die Drahtklemmen
eingespannt.
Zunächst wird der Steckbaustein Leitung, gerade, so eingesetzt, dass nur die Hälfte des Drahtstücks
im Stromkreis ist.
Das Amperemeter wird mit dem Messbereich 1 A= verwendet.
Als Spannungsquelle dient das Netzgerät, das auf 2 V= eingestellt wird.
Experiment
•Die Stromstärke wird abgelesen und in die Tabelle eingetragen. Das geschieht
auch nach jeder Änderung der Anordnung.
•Der Steckbaustein Leitung gerade wird umgesteckt, so dass die doppelte
Drahtlänge im Stromkreis ist.
• Der Draht wird doppelt eingespannt.
•Die Länge des doppelt gespannten Drahtes wird auf die Hälfte verkürzt, indem
der Steckbaustein Leitung, gerade, umgesteckt wird.
•Der Konstantandraht wird durch den Sicherungsdraht ersetzt und die Messreihe erneut durchgeführt.
Ergebnis
Der Widerstand eines Drahtes ist bei doppelter Länge doppelt so groß, bei
doppeltem Querschnitt halb so groß. Der Widerstand hängt vom Material des
Drahtes ab.
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Messergebnisse
Konstantandraht
Spannung U
(V)
Stromstärke I
(mA)
Stromstärke I
(A)
U/I
(V/A = Ω)
Einfache Länge
2
320
0,32
6,25
Doppelte Länge
2
160
0,16
12,5
Doppelte Länge/
doppelter
Querschnitt
2
320
0,32
6,25
Einfache Länge/
doppelter
Querschnitt
2
610
0,61
3,3
Spannung U
(V)
Stromstärke I
(mA)
Stromstärke I
(A)
U/I
(V/A = Ω)
Einfache Länge
2
96
0,1
20
Doppelte Länge
2
48
0,05
40
Doppelte Länge/
doppelter
Querschnitt
2
96
0,1
20
Einfache Länge/
doppelter
Querschnitt
2
196
0,2
10
Sicherungsdraht
Erkenntnis
Der Widerstand eines Drahtes hängt von der Länge, vom Querschnitt und vom Material ab.
28
Beleuchtungsregelung mittels Potentiometer
Material
1 Steckplatte, klein, magnethaftend
1 STE Leitung, gerade
2 STE Leitung, winkelig
2 STE Leitung Anschluss, 1 Buchse
1 STE Leitung, T-förmig
1 STE Potentiometer 470 Ω
1 STE Lampenfassung E10
1 Glühlampe 6 V/0,05 A
Verbindungsleitungen
Stromversorgung
Thema
Die Spannung an einer Glühlampe wird mittels Potentiometer geregelt.
Aufbau
Die Schaltung wird wie abgebildet zusammengestellt.
Die Versorgungsspannung beträgt 6 V=.
Experiment
•Der Drehknopf des Potentiometers wird verstellt und die Helligkeit der Glühlampe beobachtet.
Ergebnis
Dreht man den Drehknopf in einer Richtung bis zum Anschlag, leuchtet die
Glühlampe nicht.
Dreht man den Drehknopf in die andere Richtung bis zum Anschlag, leuchtet die
Glühlampe hell.
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Prinzip des Elektromotors
Material
1 Steckplatte, klein, magnethaftend
2 STE Leitung, winkelig
2 STE Leitung, Anschluss, 1 Buchse
1 STE Leitung Spule, Anschluss seitlich
1 STE Drehlager
1 Spule, 500 Windungen
1Drahtklemme
1 Auflageplatte für Stabmagnet
1 Stabmagnet, 60 x 18 x 18 mm
2 Blockmagnet, 18 x 18 x 10 mm
1 Schraube, kurz, blanker Kopf
1Krokodilklemme
Verbindungsleitungen
Stromversorgung
Thema
Ein Magnet wird durch elektrischen Strom gedreht.
Aufbau
Die Schaltung wird wie abgebildet zusammengestellt. Die Spule, 500 Windungen, wird in den Steckbaustein Leitung Spule eingesetzt.
Der Stabmagnet wird auf die Auflageplatte gelegt und mit der Schraube mit blankem Kopf im Steckbaustein Drehlager fixiert. Die beiden Blockmagnete werden zur Verlängerung des Stabmagneten auf
seine Pole aufgesetzt.
Ein Anschluss der Spannungsquelle wird mit dem Anschlussbaustein verbunden, in den zweiten Anschluss wird eine Verbindungsleitung mit Krokodilklemme gesteckt.
Die Versorgungsspannung beträgt 10 V=.
Experiment
•Mit der Krokodilklemme wird durch Berühren der Drahtklemme kurzzeitig der
Stromkreis geschlossen und der Magnet beobachtet.
•Der Stromkreis wird unterbrochen und der Magnet wieder in die Ausgangsstellung gebracht.
•Durch geschicktes kurzzeitiges Schließen und Öffnen des Stromkreises soll die
Drehung des Magneten aufrecht erhalten werden.
Ergebnis
Das Magnetfeld der Spule bringt den Magneten aus seiner Ruhelage. Wenn der
Stromkreis immer wieder unterbrochen wird, kann man den Magneten sogar zu
einigen vollen Drehungen bringen.
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Spannungsübersetzung am unbelasteten Transformator
Material
1 Steckplatte, klein, magnethaftend
2 STE Leitung, winkelig
2 STE Leitung, winkelig, 1 Buchse
2 STE Leitung, winkelig, doppelt
2 STE Leitung, gerade
1 STE Leitung, gerade, 1 Buchse
1 STE Leitung, unterbrochen, 2 Stecker
1 STE EIN-AUS-Schalter
1 STE Leitung Spulen, Transformator
2 Spule, 500 Windungen
1 Spule, 1000 Windungen
1 U-Kern mit Joch und Spannschraube
1Voltmeter
Verbindungsleitungen
Stromversorgung
Thema
Die Spannungsübersetzung am unbelasteten Transformator wird untersucht.
Aufbau
Die Anordnung wird wie abgebildet zusammengestellt.
Zunächst werden die beiden Spulen, 500 Windungen, links und rechts in den Spulenbaustein gesteckt. Durch beide Spulen wird der U-Kern gegeben und das Joch mit der Spannschraube fixiert.
Das Voltmeter wird mit dem Messbereich 10 V~ verwendet.
Die Versorgungsspannung beträgt 6 V~. Der Schalter ist offen.
133
Experiment
•Der Schalter wird geschlossen. Die Spannungswerte werden an beiden Seiten
des Transformators notiert.
•Die rechte Spule wird durch die Spule, 1000 Windungen, ersetzt. Wieder werden die Spannungswerte notiert.
•Die Spule, 1000 Windungen, wird links eingesetzt, rechts wieder eine Spule,
500 Windungen.
Wieder werden die Spannungswerte notiert.
Ergebnis
Beim unbelasteten Transformator verhalten sich die Spannungen wie die
Windungszahlen der Spulen.
Messergebnisse
Verhältnis der Windungszahlen
Primärspannung (V)
Sekundärspannung (V)
500 : 500
6
6
500 : 1000
6
12
1000 : 500
6
3
134