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Materialien zum Praktikum Technische Grundlagen der Informatik Hochschule Darmstadt FBI Praktikum 1 Sommersemester 2017 Lehrende: Stefan Rapp - Michael Müller 29.01.2017 PraktikantIn 1________________________________________ Matrikelnr:_______________________ PraktikantIn 2________________________________________ Matrikelnr:_______________________ Datum:________________________________________ Aufgabe 1 durchgeführt: Aufgabe 2 durchgeführt: Aufgabe 3 durchgeführt: Aufgabe 4 durchgeführt: Praktikum 1: Ohmscher Widerstand, Kondensator und Diode Themen: Ohmscher Widerstand, Kondensator, Halbleiterdiode, Ohmsches Gesetz, Bestimmung eines unbekannten Ohmschen Widerstands, Ladekurven eines Kondensators, Exponentialkurve, lineare / nichtlineare Strom-Spannungskennlinien. Aufgabe 1 a) Bitte zeichnen Sie einen Schaltplan zur Strom- und Spannungsmessung an einem unbekannten Ohmschen Widerstand R5. b) Bauen Sie bitte die von Ihnen entwickelte Schaltung auf und ermitteln Sie mindestens elf Strom-SpannungsWertepaare, die den Spannungsbereich der regelbaren Spannungsquelle (Signalquelle) des DigiBoard vollständig abdecken. Zeichnen Sie mit Hilfe der von Ihnen gemessenen Wertepaare eine StromSpannungskennlinie. Tragen Sie hierbei die Spannung als unabhängige Variable auf. Ermitteln Sie aus der Kennlinie den Wert des unbekannten Widerstands R5. Handelt es sich bei dem Ohmschen Widerstand um ein lineares oder ein nichtlineares Bauelement? Woran kann man diese Frage in einfacher Weise entscheiden? TGI_Praktikum_1.odt 01.03.2017 Seite 1 von 4 Hochschule Darmstadt FBI Materialien zum Praktikum Technische Grundlagen der Informatik Sommersemester 2017 Praktikum 1 Lehrende: Stefan Rapp - Michael Müller 29.01.2017 Aufgabe 2 Gegeben sei folgende Schaltung: a) Wie viele und welche Knoten hat die gegebene Schaltung? Wie viele und welche Maschen hat die gegebene Schaltung? Zeichnen Sie diese bitte in den Schaltplan (s.o.) ein. b) Erweitern Sie die gegebene Schaltung, so dass Sie für den Knoten K 1 die Knotenregel überprüfen können. Skizzieren Sie Ihre Schaltung mit allen erforderlichen Messgeräten. Bitte realisieren Sie die skizzierte Schaltung und überprüfen Sie empirisch die Knotenregel. c) Erweitern Sie die gegebene Schaltung, so dass Sie für die Masche M 1 die Maschenregel überprüfen können. Skizzieren Sie Ihre Schaltung mit allen erforderlichen Messgeräten. Bitte realisieren Sie die skizzierte Schaltung und überprüfen Sie empirisch die Maschenregel. Anmerkung: Verwenden Sie für die Versorgungsspannung U B wiederum die regelbare Spannungsquelle. Stellen Sie die Spannung auf den Maximalwert ein und führen Sie Ihre Experimente mit dieser Einstellung durch. TGI_Praktikum_1.odt 01.03.2017 Seite 2 von 4 Hochschule Darmstadt FBI Materialien zum Praktikum Technische Grundlagen der Informatik Sommersemester 2017 Praktikum 1 Lehrende: Stefan Rapp - Michael Müller 29.01.2017 Aufgabe 3 Skizzieren Sie den zeitlichen Verlauf der Aufladung des Kondensators C 2. Bei diesem Experiment ist die unabhängige Variable die Zeit. Die Spannung über dem Kondensator wird als abhängige Variable interpretiert. Für den Schaltungsaufbau müssen der Ohmsche Widerstand R5 und der Kondensator C 2 in Reihe geschaltet werden. a) Bitte skizzieren Sie eine Schaltung mit deren Hilfe Sie die Aufladung des Kondensators C 2 messen können. b) Ermitteln Sie Wertepaare für Aufladezeit und Spannung am Kondensator. Gehen Sie hierbei folgendermaßen vor: Schalten Sie die Spannungsversorgung aus. Gewährleisten Sie, dass der Kondensator vollständig entladen ist. Stellen Sie für die Spannungsversorgung den maximalen Wert ein. Schalten Sie die Spannungsversorgung ein und beobachten Sie die Aufladung am Kondensator mit einem Voltmeter. Lesen Sie die Spannung am Voltmeter regelmäßig, im Abstand von 10 Sekunden ab. Sie können zur Messung der Zeit die Uhr im Praktikumsraum verwenden. Bitte führen Sie die Messungen durch, bis Sie für die Spannung am Kondensator mindestens 3,5 Volt messen. Bitte begründen Sie, warum Sie bis zu dieser Spannung messen sollen. c) Zeichnen Sie mit Hilfe der ermittelten Wertepaare die Aufladekurve des Kondensators C 2. d) Ermitteln Sie mit Hilfe Ihrer Messwerte die Kapazität des Kondensators C 2. Bitte beschreiben Sie in einigen Sätzen wie Sie bei der Berechnung vorgegangen sind. TGI_Praktikum_1.odt 01.03.2017 Seite 3 von 4 Hochschule Darmstadt FBI Materialien zum Praktikum Technische Grundlagen der Informatik Sommersemester 2017 Praktikum 1 Lehrende: Stefan Rapp - Michael Müller 29.01.2017 Aufgabe 4 Ermitteln Sie die Strom-Spannungskennlinie für die Diode D 1. Bitte gehen Sie hierzu in gleicher Weise vor wie in Aufgabe 1 zur Ermittlung der Strom-Spannungskennlinie eines Ohmschen Widerstands. Schalten Sie bitte, zum Schutz der Messgeräte und der Diode, den Widerstand R 1 in Reihe zur Diode. Dieser Widerstand ist für Ihre Messung nicht relevant. Versuchen Sie nicht gerade Spannungswerte (… 0,5V..0,6V ...) einzustellen, sondern achten Sie bitte auf die Veränderungen des Amperemeters und wählen Sie hierüber geeignete Wertepaare. a) Skizzieren Sie die Schaltung für die Ermittlung der Kennlinie. b) Ermitteln Sie Wertepaare und zeichnen Sie die Kennlinie. c) Handelt es sich um ein nichtlineares oder ein lineares Schaltungselement? Kann für die Diode ein Ohmscher Widerstand ermittelt werden? Begründen Sie bitte Ihre Antworten. Anmerkung: Verwenden Sie für diese Aufgabe bei dem Voltmeter den 2 Volt-Gleichspannungsmessbereich. Für den Gleichstrommessbereich beachten Sie bitte die Ansage Ihres Praktikumsleiters bzw. Tutors. TGI_Praktikum_1.odt 01.03.2017 Seite 4 von 4
