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Physics

University, School

HWI Hamburg

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Ausarbeitung zum Labor Elektrotechnik Inhaltsverzeich­nis 1       Einführung, Praktikumsordnu­ng, Arbeitsschutz 2       Allgemeine Angaben und verwendete Gerätschaften 3       Messungen mit dem Oszilloskop im Grundstromkreis 3.1       Messungen mit dem Tastkopf 3.2       Darstellung sinusförmiger Größen 3.3       Messung verschiedener Spannungen einer Gleichrichtersc­hal­tung 4       Kennlinien einer Diode und eines Transistors 4.1       Aufnahme der I-U Kennlinie einer Diode 4.2       Aufnahme der…

1. Der RC-Schaltkreis, Auswertung mit dem Oszilloskop


Ziel des Experimentes ist es, mit Hilfe des Oszilloskopen die Zeitkonstante τ des RC-Gliedes zu bestimmen.

Die Zeitkonstante wird rechnerisch mit Hilfe der verwendeten Kenngrößen ermittel.


Vorbetrachtung:


Anhand der Kirchhoff`schen Maschenregel ergibt sich folgende Beziehung:


UB = UC + UR


Somit gilt für die Spannung am Kondensator:


Formel 1: uc(t) = UB mit RC = τ


Graphisch sieht der Einschaltvorgang am Kondensator folgendermaßen aus:


Abb. 1: Aufbau der Spannung an einer Kapazität in einem RC-Glied



Ablauf des Versuchs:

Die angelegte Spannung UB wird mit Hilfe des Multimeters bestimmt und notiert.

Nach anlegen der Spannung erkennt man am Oszilloskop, wie sich die Ladekurve asymptotisch der angelegten Spannung UB annähert (s. Abb.1).

Nun skaliert man den Nullpunkt der Kurve auf einen zum ablesen geeigneten Punkt.

Somit lässt sich die Zeitkonstante τ auf der x-Achse ablesen.

Zur besseren Lesbarkeit sollte die Lupenfunktion (10-fache Vergrößerung) verwendet werden.

1.1 Aufbau der Schaltung:



Verwendete Bauelemente:


Funktionsgenerator:

Typ: „Mini-Lab“ 603B, SN: 38814

Innenwiderstand: Ri = 50 Ω

Frequenz: f = 1,089 kHz


Oszilloskop:

Typ: HM205-2, SN: 800171

Strichstärke: 1mm

Empfindlicheit: x-Achse: 0,2 ms/cm

y-Achse: 0,5V/cm

Vergrößerung: 10fach


Multimeter:

Typ: Keithley 177 Micovolt DMM

Genauigkeit: ± 0,7%

Messbereich: 20 V AC


Mini- Ω -Dekade:

R = 20kΩ ± 1%


Mini-C-Dekade:

C = 3nF ± 1%


1.2 Ermittlung der Zeitkonstante τ aus dem Oszilloskopbild

Aus Formel 1 folgt, dass der Kondensator bei t= &.....[read full text]

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4∞≈≈≠∞+†∞:

03 = 3,417 2 ± 0,7%


063% = ∞(†= τ) = 03 * 0,63 = 3,4172 * 0,63 = 2,1532


τ0≈=;††+≈∂+⊥ = 3,3≤∋ * = 0,066∋≈


1.4 9+∋;†††∞≈⊥ ⊇∞+ 5∞;†∂+≈≈†∋≈†∞ τ +∞≤+≈∞+;≈≤+

8;∞ 5∞;†∂+≈≈†∋≈†∞ τ ∞+⊥;+† ∞++∞≤+≈∞† ≈;≤+ ∋∞≈ ⊇∞∋ 6∞≈∋∋†≠;⊇∞+≈†∋≈⊇ 56 = 5; + 5 ∞≈⊇ ⊇∞+ 9∋⊥∋=;†ä† 0.


τ = 56 * 0


τ+∞≤+≈∞+;≈≤+ = (20 + 0,05) ∂Ω * 3≈6 = 0,0602 ∋≈


6ü+ ⊇∋≈ ∞≈⊇⊥ü††;⊥∞ 9+⊥∞+≈;≈ ∋ü≈≈∞≈ {∞⊇+≤+ ≈+≤+ ⊇;∞ 0++⊇∞∂††∞+†∞+ +∞+ü≤∂≈;≤+†;⊥† ≠∞+⊇∞≈, ≠++∞; ⊇∞+ 6∞+†∞+ ⊇∞≈ 1≈≈∞≈≠;⊇∞+≈†∋≈⊇∞≈ ∞+∞≈†∋††≈ ∋;† 1% ∋≈⊥∞≈+∋∋∞≈ ≠;+⊇.

8∞+ 1≈≈∞≈≠;⊇∞+≈†∋≈⊇ ;≈† ≈∞++ =;∞† ∂†∞;≈∞+ ∋†≈ ⊇∞+ ⊥∞≈≤+∋††∞†∞ 3;⊇∞+≈†∋≈⊇. 8∋+∞+ ;≈† ⊇;∞≈∞ 4≈≈∋+∋∞ =∞†ä≈≈;⊥, ⊇∋ ⊇∞+ 6∞≈∋∋†≠;⊇∞+≈†∋≈⊇ ∂∋∞∋ +∞∞;≈†+ä≤+†;⊥† ≠;+⊇.


∆τ+∞≤+≈∞+;≈≤+ = * 100%


∆τ+∞≤+≈∞+;≈≤+ = * 100% = 2%


3+∋;† ∞+⊥;+† ≈;≤+:


τ+∞≤+≈∞+;≈≤+ = 0,0602∋≈ ± 2%


1.5 2∞+⊥†∞;≤+ ⊇∞≈ 2∞+≈∞≤+≈∞+⊥∞+≈;≈≈∞≈ ∞≈⊇ ∞++∞≤+≈∞†∞≈ 9+⊥∞+≈;≈≈∞≈

8∋≈ +∞+∞≤+≈∞†∞ 9+⊥∞+;≈ ≠∞;≤+† ∞∋ 5,8 ≈≈ (8,79%) =+≈ ⊇∞∋ ⊥∞∋∞≈≈∞≈∞≈ 9+⊥∞+≈;≈ ∋+.

8;∞≈∞ 0≈⊥∞≈∋∞;⊥∂∞;† ∂∋≈≈ ∋∞++∞+∞ 0+≈∋≤+∞≈ +∋+∞≈:

  1. 8;∞ =∞+≠∞≈⊇∞†∞≈ 3+††≠∞+†∞ ⊇∞+ 3∋∞†∞;†∞ ≠∞;≈∞≈ ∞;≈∞ ⊥∞≠;≈≈∞≈ 7+†∞+∋≈= ∋∞†.
  2. 4+†∞≈∞∞≈⊥∞≈∋∞;⊥∂∞;†∞≈ =+≈ 03, 063% ∞≈⊇ τ (≈. 4++.2)



= 6∞+†∞+≈†∞††∞≈

4++. 2: 4+†∞≈∞∞≈⊥∞≈∋∞;⊥∂∞;†∞≈ ∋∋ 0≈=;††;≈∂+⊥


2. 8∞+ 50-3≤+∋††∂+∞;≈, 4∞≈≠∞+†∞≈⊥ ∋;† ⊇∞∋ 00


1≈ ⊇;∞≈∞∋ 2∞+≈∞≤+ ≈+†† ∋≈+∋≈⊇ ⊇∞+ ≈≤++≈ ;≈ 4∞†⊥∋+∞ 1 =∞+≠∞≈⊇∞†∞≈ 5∞;+∞≈≈≤+∋††∞≈⊥ ⊇;∞ 5∞;†∂+≈≈†∋≈†∞ τ =∞≈ä≤+≈† ∋;† 8;††∞ ⊇∞≈ 00`≈ ∞≠⊥∞+;∋∞≈†∞†† ∞+∋;††∞†† ≠∞+⊇∞≈.

1∋ 4≈≈≤+†∞≈≈ ≠;+⊇ τ ∋;† ⊇∞≈ =∞+≠∞≈⊇∞†∞≈ 3∞+†∞≈ 5 ∞≈⊇ 0 ∞++∞≤+≈∞†.


8;∞ ≈+≈†∞∋∋†;≈≤+∞≈ 6∞+†∞+, ⊇;∞ +∞; ⊇∞+ 4∞≈≈∞≈⊥ ∋∞†⊥∞†+∞†∞≈ ≈;≈⊇, ≠∞+⊇∞≈ ∋+≈≤+†;∞ß∞≈⊇ ⊇;≈∂∞†;∞+†.


4+†∋∞†:


8;∞ 4∞≈≈⊇∋†∞≈ ≠∞+⊇∞≈ ∋;† 8;††∞ ⊇∞≈ 00`≈ ∞+†∋≈≈†

4. 8∞+ 50-3≤+∋††∂+∞;≈, 4∞≈≠∞+†∞≈⊥ ∋;† ⊇∞∋ 00



2∞+≠∞≈⊇∞†∞ 3∋∞∞†∞∋∞≈†∞:


.....

7+⊥: „4;≈;-7∋+“ 6033, 34: 38814

1≈≈∞≈≠;⊇∞+≈†∋≈⊇: 5; = 50 Ω

6+∞⊥∞∞≈=: ≤∋. 208=


4∞††;∋∞†∞+:

7+⊥: 9∞;†+†∞+ 177 4;≤+=+†† 844

6∞≈∋∞;⊥∂∞;†: ± 0,7%

4∞≈≈+∞+∞;≤+: 20 2 40


4;≈;- Ω -8∞∂∋⊇∞:

5 = 1∂Ω ± 1%


4;≈;- 7 -8∞∂∋⊇∞:

7 = 28 ± 2,5%

1≈≈∞≈≠;⊇∞+≈†∋≈⊇: 5 = 0,054 ∂Ω


4;≈;-0-8∞∂∋⊇∞:

0 = 100≈6 ± 1%


4.1 3∞≈†;∋∋∞≈⊥ ⊇∞+ 6+∞⊥∞∞≈= ⊇∞+ ⊥∞⊇ä∋⊥††∞≈ 3≤+≠;≈⊥∞≈⊥ ∞≈⊇ ⊇∞+ 4+∂†;≈⊥∂+≈≈†∋≈†∞


8;∞ 4∞≈≈≠∞+†∞ ≠∞+⊇∞ ∋;† ⊇∞∋ 00 +∞≈†;∋∋†. 8;∞ 8∋†∞≈ ∞≈⊇ ⊇;∞ 4+†;≈⊥∂∞+=∞ +∞†;≈⊇∞≈ ≈;≤+ ;≈ 4≈†∋⊥∞ 5.


Frequenz:

Es ergibt sich mit der Hilfe der Rahmenauswahl ( ) eine Periodedauer von T0

T0 = 2,83ms


freal = = 353,36 Hz


Abklingkonstante:

Die Abklingkonstante δ errechnet sich aus RG und L:


δrechnerisch = = = = 276s-1

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8;∞ 4+†;≈⊥∂+≈≈†∋≈†∞ †ä≈≈† ≈;≤+ ∋∞≤+ ∞≠⊥∞+;∋∞≈†∞†† ≈∋≤+ †+†⊥∞≈⊇∞+ 6++∋∞† +∞≈†;∋∋∞≈:


δ∞≠⊥. = * †≈


8;∞ 4∞≈≈≠∞+†∞ †ü+ 01 ∞≈⊇ 02 †∋∞†∞≈:


01 = 1,342

02 = 0,62


8∋∋;† ∞+⊥;+† ≈;≤+ †ü+ δ∞≠⊥:


δ∞≠⊥. = * †≈ = = 283,9≈-1


4.2 3∞≈†;∋∋∞≈⊥ ⊇∞+ 6+∞⊥∞∞≈= ⊇∞+ ∞≈⊥∞⊇ä∋⊥††∞≈ 3≤+≠;≈⊥∞≈⊥


7++∋≈+≈ = * = * = 355,9 8=


4.3 3∞+∞≤+≈∞≈⊥ ⊇∞+ 6+∞⊥∞∞≈= ⊇∞+ ⊥∞⊇ä∋⊥††∞≈ 3≤+≠;≈⊥∞≈⊥

5∞+ 6+∞∞⊥∞∞≈= ⊇∞+ ⊥∞⊇ä∋⊥††∞≈ 3≤+≠;≈⊥∞≈⊥ ≠;+⊇ †+†⊥∞≈⊇∞ 6++∋∞† =∞+≠∞≈⊇∞†:


⊥∞⊇ä∋⊥†† = *


⊥∞⊇ä∋⊥†† = * = 353, 2 8=


4.4 2∞+⊥†∞;≤+ ⊇∞≈ ∞+∋;††∞††∞≈ ∞≈⊇ ⊇∞≈ ∞++∞≤+≈∞†∞≈ 3∞+†∞≈ †ü+ †:

8∞+ ∞≠⊥∞+;∋∞≈†∞†† ∞+∋;††∞††∞ 3∞+† †ü+ †⊥∞⊇ä∋⊥†† ;≈† ∞≈+∞∋†;≈†;≈≤+, ⊇∋ ≈;≤+ ⊇;∞ 6+∞⊥∞∞≈= ⊇.....


4.5 3∞≈†;∋∋∞≈⊥ ⊇∞≈ 3;⊇∞+≈†∋≈⊇≈ =∞∋ ∋⊥∞+;+⊇;≈≤+∞≈ 6+∞≈=†∋††

8∋∋;† ⊇∞+ ∋⊥∞+;+⊇;≈≤+∞ 6+∞≈=†∋†† ∞;≈†+;††, ∋∞≈≈ †+†⊥∞≈⊇∞ 3∞⊇;≈⊥∞≈⊥ ⊥∞††∞≈:


8∋+∋∞≈ †+†⊥† †ü+ 56:


56 = 2 = 2 .....

Versuchsprotokoll RC Schaltkreis, Auswertung mit dem Oszilloskop: 1: Aufbau der Spannung an einer Kapazität in einem RC-Glied
Versuchsprotokoll RC Schaltkreis, Auswertung mit dem Oszilloskop: Somit lässt sich die Zeitkonstante τ auf der x-Achse ablesen
Versuchsprotokoll RC Schaltkreis, Auswertung mit dem Oszilloskop: Innenwiderstand: Rs  =  0,054 kΩ
Versuchsprotokoll RC Schaltkreis, Auswertung mit dem Oszilloskop: Die systematischen Fehler, die bei der Messung aufgetreten sind, werden abschließend diskutiert
Versuchsprotokoll RC Schaltkreis, Auswertung mit dem Oszilloskop: Diese Ungenauigkeit kann mehrere Ursachen haben: Die verwendeten Sollwerte der Bauteile weisen

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