Der Transistor-Zeitschalter (Artikelnr.: P1374600)

Lehrer-/Dozentenblatt
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DerTransistor-Zeitschalter(Artikelnr.:P1374600)
CurriculareThemenzuordnung
Fachgebiet:
Physik
Bildungsstufe:
Klasse10-13
Lehrplanthema:
Elektrizitätslehre
Unterthema:
Elektronik
Experiment:
DerTransistorZeitschalter
Schwierigkeitsgrad
Vorbereitungszeit
Durchführungszeit
empfohleneGruppengröße
Mittel
10Minuten
10Minuten
2Schüler/Studenten
Zusätzlichwirdbenötigt:
Versuchsvarianten:
Schlagwörter:
AufgabeundMaterial
Lehrerinformationen
Zusatzinformation
VerzögerungsschaltungenfindengegenwärtigeinenbreitenAnwendungsbereichfürdieEinschaltverzögerunginAlarmanlagen.
IhrGrundprinzipberuhtaufdemdenSchülernbekanntenZeitverhaltenderLade-undEntladevorgängevonKondensatoren.Die
ansteigendeoderabfallendeKondensatorspannungsteuertdenTransistorindenleitendenodergesperrtenSchaltzustand,
sobalddieBasis-Emitter-SpannungdenerforderlichenSchwellenwerterreichtbzw.unterschrittenhat.
HinweisezuAufbauundDurchführung
DaderEingangswiderstandeinesTransistorsinderEmitterschaltungsehrgeringist,würdeerdieLadevorgängemerklich
beschleunigen,weilerparallelzumKondensatorgeschaltetist.DeshalbwurdehiereinEmitterwiderstandvonRE=100Ω
vorgesehen,dereineGegenkopplungbewirktundzueinerbeachtlichenErhöhungdesEingangswiderstandesunddamitder
Verzögerungszeitenführt.
Anmerkungen
DieserVersuchstellteinstarkvereinfachtesPrinzipeinerVerzögerungsschaltungdar,daderTransistorstetigvoneinemzum
anderenZustandübergeht.ErerlaubtauchnurhalbquantitativeAussagenüberdieAbhängigkeitderVerzögerungszeitvonder
KapazitätunddemWiderstand,weilaufgrunddesexponentiellenVerlaufsderSpannung-Zeit-FunktiondergenaueEndzeitpunkt
derVerzögerungnurannäherndbestimmtwerdenkann.
InfolgederstarkenDämpfungdesverwendetenMesswerkes-seineEinstellzeitliegtbeietwa3Sekunden-sinddiekleinerender
gemessenenVerzögerungszeitenerheblichfehlerbehaftetundweichendeutlichvondenzuerwartendenWertenab.Für
VerzögerungsschaltungenmitechtemSchaltverhaltenwerdenKippschaltungenmiteinerpositivenRückkopplung(Mitkopplung)
verwendet.SieenthaltenmindestenszweiaktiveBauelemente.
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37079Göttingen
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Fax:0551604-107
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DerTraesistor-Zeitschalter(Artikeler.:P1374600)
AufgabeuedMaterial
Aufgabe
WiekaeederSchaltvorgaegeieesTraesistorsverzögertwerdee?
Untersuche,wovondieSchaltverzögerungeinesTransistorsabhängt.
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Material
Positioe
Material
Besteller.
Meege
1
Leitungs-Baustein,gerade,SB
05601-01
4
2
Leitungs-Baustein,winklig,SB
05601-02
2
3
Leitungs-Baustein,T-förmig,SB
05601-03
2
4
Leitungs-Baustein,gerademitBuchse,SB
05601-11
2
5
Leitungs-Baustein,winkligmitBuchse,SB
05601-12
2
6
Umschalter,SB
05602-02
1
7
LampenfassungE10,SB
05604-00
1
8
Widerstand100Ohm,SB
05613-10
1
9
Widerstand10kOhm,SB
05615-10
1
10
Widerstand47kOhm,SB
05615-47
1
11
Kondensator(ELKO)47µF,SB
05645-47
1
12
Kondensator(ELKO)470µF,SB
05646-47
1
13
TransistorNPN(BC337),SB
05656-00
1
14
Verbindungsleitung,32A,500mm,rot
07361-01
2
15
Verbindungsleitung,32A,500mm,blau
07361-04
2
16
Glühlampen12V/0,1A,E10,10Stück
07505-03
17
PHYWENetzgerätDC:0...12V,2A/AC:6V,12V,5A 13506-93
1
18
Vielfachmessinstrument,analog
2
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AufbauuedDurchführueg
Aufbau
BauedieSchaltungnachAbb.1und2mitRE=100ΩundR=10kΩauf;zunächstohneKondensator.
Abb.1
Abb.2
Durchführueg
SchaltedasNetzgeräteinundstelleeineGleichspannungvon12Vein.
1.Aufgabe:BetätigedenUmschaltermehrmalsundachtedarauf,wanndieGlühlampeaufleuchtetbzw.erlischt.Notiere
deineBeobachtungenimProtokoll.
2.Aufgabe:SetzedenKondensator470µFgemäßAbbildungen3und4ein.BetätigewiederholtdenUmschalterundachte
wiederumdarauf,wanndieGlühlampeaufleuchtetbzw.erlischt.NotieredeineBeobachtungen.
Abb.3
Abb.4
3.Aufgabe:BetätigenochmalsdenUmschalterundbestimmedabeidieZeitentEundtAvomAugenblickdesUmschaltens
biszumErreichendervollenSpannungbzw.derSpannungvon0VanderGlühlampe.TrageMesswerteinTabelle1ein.
4.Aufgabe:TauschenacheinanderdieWiderständeunddieKondensatorenentsprechendTabelle1ausundführefüralle
dortangegebenenKombinationendieZeitmessungendurch.NotieredieMesswerte.
SchaltedasNetzgerätaus.
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Protokoll:DerTraesistor-Zeitschalter
Ergebeis-Beobachtuegee1(10Puekte)
NotiereDeineBeobachtungenzur1.Aufgabe(s.Durchführung).
Ergebeis-Beobachtuegee2(10Puekte)
NotiereDeineBeobachtungenzur2.Aufgabe(s.Durchführung).
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Ergebeis-Tabelle1(8Puekte)
NotiereDeineBeobachtungenzur3.und4.Aufgabe(s.Durchführung).
KondensatorCinµF
WiderstandRinkΩ
EinschaltverzögerungtEins
AusschaltverzögerungtAins
1
±0
1
±0
1
±0
1
±0
1
±0
1
±0
1
±0
1
±0
Auswertueg-Frage1(10Puekte)
ErkläreanhanddesSchaltbildes(Abb.1)dieVorgängebeidenbeidenSchalterstellungen.
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Auswertueg-Frage2(10Puekte)
WarumleuchtetdieGlühlampenichtsofortauf,wennderSchalterdieVerbindungzumPluspolderStromquelleherstellt?
Auswertueg-Frage3(10Puekte)
WarumerlischtdieGlühlampenichtsofort,wennderSchalterdieVerbindungzumMinuspolderStromquelleherstellt?
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Auswertueg-Frage4(10Puekte)
WovonhängendieVerzögerungszeitenab?
Auswertueg-Frage5(10Puekte)
NennedieAnwendungsmöglichkeiteneinerVerzögerungsschaltung.
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Auswertueg-Frage6(10Puekte)
WelcherNachteildiesereinfachenSchaltungistamVerhaltenderGlühlampeerkennbar?
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