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Der elektrische Grundstromkreis 1. Aufgaben 1.1 Bestimmen Sie die Innenwiderstände von Analog-Multimetern in Spannungs- und Strommessbereichen. 1.2 Messen Sie den Widerstand von vorgegebenen ohmschen Widerständen und untersuchen Sie, wie Volt- und Amperemeter die Messung in Abhängigkeit von ihren Innenwiderständen verfälschen. Wenden Sie die geeigneten Korrekturformeln zur Berechnung des Widerstandes aus Spannungs- und Stromstärkenmessung an. 1.3 Nehmen Sie die Strom-Spannung-Kurven an verschiedenen passiven Bauelementen auf (Ohmscher Widerstand, Glühlampe, Varistor) und kommentieren Sie die Ergebnisse. 1.4 Nehmen Sie die Temperaturabhängigkeit des Widerstands von Kalt- und Halbleitern (Thermistor) auf. 2. Grundlagen/ Theorie Der elektrische Grundstromkreis Ein elektrischer Stromkreis ist eine Zusammenschaltung einer oder mehrerer Strom- oder Spannungsquellen und verschiedener elektrischer Bauelemente. Der einfache elektrische Grundstromkreis besteht aus der Zusammenschaltung einer Spannungsquelle und eines Verbrauchers. Der Stromkreis muss geschlossen sein, damit Strom fließt. Elektrischer Strom ist die gerichtete Bewegung von freien Ladungsträgern im Material.
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In einem Knotenpunkt eines elektrischen Netzwerkes ist die Summe der
zufließenden Ströme gleich der Summe der abfließenden Ströme. - Alle Teilspannungen eines Umlaufs bzw. einer Masche in einem elektrischen Netzwerk addieren sich zu Null. Das Verhältnis von Spannungsabfall U an einem elektrischen Bauelement zu dem hindurch fließenden Strom I wird elektrischer Widerstand R genannt. Das ohmsche Gesetz besagt, das R konstant ist, d.h. es liegt ein linearer Zusammenhang von U und I vor. 3. Messungen/ Auswertung a) Messung des Innenwiderstandes von Spannungs- und Strommessgeräten: Zur Bestimmung des Innenwiderstandes eines Spannungsmessgerätes (Voltmeter) nutzen wir die Tatsache aus, dass sich der Spannungsabfall an einem Verbraucher halbiert, wenn man einen gleichgroßen Widerstand in Reihe schaltet. Im Experiment wir ein veränderlicher Dekadenwiderstand in Reihe zum Voltmeter geschaltet.
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• Click on download to get complete and readable text • This is a free of charge document sharing network • First upload your own document, and you get a word document per email • No registration necessary, gratis Swap homeworks and notes at no charge! Gratis scripts for students and pupils! Zur Bestimmung des Innenwiderstandes eines Strommessgeräts (Amperemeter) nutzen wir die Tatsache aus, dass sich der Strom durch einen Verbraucher halbiert, wenn ein gleichgroßer Widerstand parallel geschaltet wird. Zur Messung wird das Amperemeter über einen Vorwiderstand (1000 Ω) an die Spannungsquelle angeschlossen.
Wir haben einen Strom von 5mA eingestellt, der sich letztlich auf 2,5mA halbierte, als der veränderliche Widerstand auf 126 Ω eingestellt war, was folglich dem Innenwiderstand des Amperemeters entspricht. Fazit: Der Innenwiderstand eines Voltmeters ist möglichst groß, der Innenwiderstand eines Amperemeters ist möglichst klein! b) Bestimmung eines elektrischen Widerstands durch gleichzeitige Messung von Strom und Spannung: (Anmerkung: Innenwiderstände von Voltmeter und Ampermeter gemäß a)) Widerstandsmessung von Rx bei einer spannungsrichtigen Schaltung:
Korrekturformel:
Die Messung ergab bei einem 3V-Messbereich des Voltmeters und einem 5mA-Messbereich des Amperemeters eine Spannung von Uv = 16V und IA = 4mA. Damit ergibt sich nach oben genannter Formel folgender Widerstand Rx:
Ohne Korrektur: Mit Korrektur:
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Korrekturformel:
Die Messung ergab bei einem 3V-Messbereich des Voltmeters und einem 5mA-Messbereich des Amperemeters eine Spannung von Uv = 2V und IA = 3,7mA. Damit ergibt sich nach oben genannter Formel folgender Widerstand Rx: Ohne Korrektur: Mit Korrektur:
Der richtige Wert für Rx beläuft sich tatsächlich auf 399Ω. Diskussion/ Fazit: Die stromrichtige Messung erzielt für Rx einen genaueren Wert. Ist der Widerstand des Messobjektes (Verbraucher) relativ klein gegenüber dem Innenwiderstand des Messgerätes empfiehlt sich die Messung durch spannungsrichtigen Aufbau der Schaltung. Hierbei ist es durch einen sehr hohen Innenwiderstand des Voltmeters möglich, auch unkorrigiert qualitativ hochwertige Messergebnisse zu erzielen. Es muss gelten: RV >> Rx. Bei einem verhältnismäßig großen Widerstand Rx des Verbrauchers, kann man durch stromrichtige Messung auch ohne Korrektur eine hohe Messgenauigkeit erreichen. Hier muss gelten: RA << Rx. Für diesen Versuch ist, falls man nur nach dem Ohmschen Gesetz den unbekannten Widerstand Rx berechnen will, die spannungsrichtige Messung eher geeignet, da diese näher an dem tatsächlichen Ergebnis liegt.
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Diskussion/ Fazit: Bei dem hier
vorliegenden Widerstand handelt sich es um einen ohmschen Widerstand, da R
konstant ist ( | ||||||||||||
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