Laborversuch: Belasteter Spannungsteiler - Carl-Engler

Physikalisches Praktikum
Laborversuch:
1
Carl-Engler-Schule Karlsruhe
BS, BK, FS
Belasteter Spannungsteiler
Grundlagen
Ein variabler Spannungsteiler besteht aus einem Potentiometer und den austauschbaren
Lastwiderständen Ra1 und Ra2. Das Potentiometer ist an die Spannung U 0 angeschlossen. Der
jeweilige Lastwiderstand Ra liegt zwischen Schleifer und Masse (im unbelasteten Zustand bleibt die
entsprechende Verbindung offen).
•
U0 ist die Gesamtspannung (vom Netzteil her).
•
U1 ist die Spannung zwischen Potentiometer-Anfang und Schleifer.
•
U2 ist die Spannung zwischen Schleifer und Masse.
•
Iges ist der Strom durch die gesamte Schaltung.
•
Ia ist der Strom durch den Lastwiderstand.
•
Rpot ist der Widerstand des Potentiometers zwischen Anfang und Ende.
•
R1 ist der Widerstand zwischen Anfang und Schleifer.
•
R2 ist der Widerstand zwischen Schleifer und Ende.
•
Ra1 ist der erste Belasungswiderstand.
•
Ra2 ist der zweite Belastungswiderstand.
2
Aufgaben
2.1
Aufnahme der Kennliniendaten
Zeichnen Sie die Messschaltung mit den Messgeräten für U 0, Iges und U2 und bezeichnen Sie alle
für die Messung und Auswertung notwendigen Größen.
Messen Sie mit dem Ohmmeter (Multimeter) die Widerstandswerte des Potentiometers R pot ( mit
dem Nennwert R=10kOhm ) und der beiden Lastwiderstände R a1 und Ra2.
Es sind drei Messreihen (drei Belastungsfälle) aufzunehmen:
•
unbelastet (Leerlauf)
•
Nennwert Ra1=1kOhm
•
Nennwert Ra2=4.7kOhm
Nehmen Sie für je 11 Potentiometerstellungen I ges und U2 auf. Für U0 genügt eine Kontrollmessung
am Anfang und Ende einer jeden Messreihe.
2.2
Berechnung weiterer Werte
Aus den Messdaten lassen sich weitere Ströme und Spannungen der Schaltung berechnen:
•
U1 = U0 - U2
•
R1 = U1 / Iges
•
R2 = Rpot - R1
Erstellen Sie die zugehörigen Wertetabellen.
2.3
Normierung der Kennliniendaten
Durch Normierung der Werte lassen sich Darstellungen des Spannungsteilerverhaltens erreichen,
die von den speziell gewählten Bauteilewerten unabhängig sind.
Erstellen Sie Wertetabellen mit normierten Werten für
U2 / U0 = f(R2 / Rpot)
jeweils für alle drei Belastungsfälle.
2.4
Darstellung der Kennlinienfelder
Stellen Sie die Kennlinien aller Belastungsfälle in einem Diagramm dar. Erläutern Sie die Aussagen
der Diagramme.
spannungsteiler.odt
Geßler / Müller
Nov 2010
www.ces.karlsruhe.de/culm/
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