INFO: MESSUNG DER ELEKTRISCHER GRÖßEN

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UNIVERSITÄT REGENSBURG – FACHDIDAKTIK PHYSIK
EXPERIMENTELLES SEMINAR LEHRAMT GYMNASIUM
INFO: MESSUNG DER ELEKTRISCHER GRÖßEN
Schaltung der Messgeräte zur Strom- und Spannungsmessung:
Das Strommessgerät (Amperemeter) wird
in Reihe zum Verbraucher,
das Spannungsmessgerät (Voltmeter)
parallel zum Verbraucher geschaltet.
Durch das Voltmeter fließt ein geringer Strom,
sonst hätten wir keinen Ausschlag. Dieser Strom
ist aber viel geringer als der Strom, der durch die
Glühbirne fließt.
Messregeln mit einem Universalmessgerät
Beim Messen mit einem Messgerät ist auf folgende Regeln zu achten:
1. Bei unbekannter Messgröße größten Messbereich einstellen.
2. Auf Spannungs- bzw. Stromart achten: Gleich- oder Wechselspannung bzw. -strom
3. Bei Gleichspannung Polarität beachten (plus auf plus und minus auf minus).
Messaufgaben:
(a) Messen Sie die Spannung zweier verschiedener Batterien und die Ausgangsspannungen,
die am gelben Netzwürfel zur Verfügung stehen mit dem Zeigermessinstrument und mit
dem Digitalmessinstrument!
(b) Bauen Sie eine Schaltung aus einer el. Energiequelle (gelber Netzwürfel) und aus einem
Lämpchen mit den Kenndaten 12V/0,1A auf!
Betreiben Sie das Lämpchen einmal mit 12V und einmal mit 6V und messen Sie in beiden
Fällen die Stromstärke durch das Lämpchen vor und hinter dem Lämpchen!
(c) Bauen Sie nun eine Schaltung, in der zwei in Reihe geschaltete Lämpchen (12V/0,1A) an
eine Energiequelle mit der Spannung 12V angeschlossen sind. Zeichnen Sie einen
Schaltplan!
Messen Sie mit zwei Messgeräten gleichzeitig die an den einzelnen Lampen anliegende
Spannung! Zeichnen Sie auch die Messgeräte in den Schaltplan ein!
Schalten Sie nun ein 12V/0,1A-Lämpchen und eine 12V-Halogenlampe in Reihe und
messen Sie wieder die Spannungen an den Lampen!
Die Spannung ist ein Maß für die Energie, die die Energiequelle jedem Elektron mitgibt.
Was bedeuten unter diesem Gesichtspunkt die Ergebnisse der Spannungsmessungen in
dieser Teilaufgabe (c)?
(d) Bauen Sie nun eine Parallelschaltung aus einem 12V/0,1A-Lämpchen und aus einer 12VHalogenlampe auf! Zeichnen Sie einen Schaltplan!
Messen Sie die Spannung an den beiden Lampen!
Wie müssen die Geräte im Haushalt geschalten sein, damit sie bei voller Leistung arbeiten
können?
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Messung_el._Groessen
MESSUNG DER LEISTUNGS- UND ENERGIEAUFNAHME ELEKTRISCHER GERÄTE
Unter der Leistungsaufnahme Pel eines elektrischen Gerätes (eines Verbrauchers 1) versteht
man die in einer Zeiteinheit im Gerät („Energieverbraucher“) umgesetzte/umgewandelte
elektrische Energie.
Die Leistungsaufnahme ist umso größer,
•
je größer die elektrische Stromstärke I durch den Verbraucher ist, das heißt je mehr
Elektronen in der Zeiteinheit ihre Energie im Verbraucher abladen: Pel ~ I
•
und je größer die Energie ist, die die einzelnen Elektronen auf ihrem Weg durch den
Verbraucher dort abladen können, das heißt, je größer die Spannung U der
Energiequelle ist: Pel ~ U.
Damit ergibt sich für die Leistungsaufnahme die Berechnungsformel: Pel
= U· I
Die Einheit in der elektrische Leistungen angegeben werden ergibt sich aus den
Einheiten der Spannung und der Stromstärke: 1V · 1A = 1 Watt = 1 W
Die elektrische Energie, die in der Zeit t dann vom elektrischen Gerät aufgenommen wird beträgt
dann Wel = Pel · t = U · I · t
Einheit der elektrische Energie: 1V · 1A · 1s = 1 Wattsekunde = 1 Ws = 1 Joule = 1 J
Will man die elektrische Leistung messen, ist also eine Spannungs- und eine
Strommessung nötig.
Will man die Energieaufnahme ermitteln, so muss auch noch die Zeit gemessen
werden.
Mess- und Rechenaufgaben:
1. Bestimmen Sie die Leistungsaufnahme des 12V/0,1A-Lämpchens und der
Halogenlampe durch Messung der Spannung und der Stromstärke!
Vorsicht bei der Stromstärkemessung bei der Halogenlampe! Den höchsten
Strommessbereich verwenden! Vorsichtshalber Betreuer fragen!
2. Berechnen Sie die Energie, die die Halogenlampe umsetzt, wenn Sie drei Monate
lang leuchtet! Wie viel kostet das?
3. Messen Sie die Leistungsaufnahme bzw. die Energieaufnahme des Gerätes, das
bei Ihnen auf dem Tisch steht mit einem käuflichen Leistungsmessgerät!
Von einem Verbraucher zu sprechen ist richtig und unzutreffend zugleich. Die elektrische Energie wird verbraucht in dem Sinn,
dass sie umgewandelt wird in eine andere Energieform. Die Energie insgesamt bleibt aber erhalten.
1
G:\D1\ExpSem\ESem_Mat_gem\E-Lehre\Messung_el._Groessen.doc