ELEXBO A-Car-Engineering

Transkript

1 1 Aufgabe: -Bauen Sie alle Schemas nacheinander auf und beschreiben Ihre Feststellungen. -Beschreiben Sie auch die Unterschiede zum vorherigen Schema. Bauen Sie diese elektrische Schaltung auf und beschreiben den physikalischen Vorgang, wenn die Lampe leuchtet. Im positiv geladenen Teil der Batterie drücken Elektronen mit 4.5V Spannung die Elektronen durch den Draht. Der Schalter lässt die Elektronen weiterfliessen. In der Lampe müssen die Elektronen den Widerstandsdraht überwinden, werden dabei heiss und können dann spannungslos in den Minuspol der Batterie wandern (fliessen). Unterbrechen Sie nun das Kabel vor dem Schalter: Was passiert und warum? Die Elektronen können nur in einem metallischen Leiter fliessen. Das heisst, dass sich Elektronen nur in Stoffen bewegen können, die beim Atomaufbau auf der äussersten Schale bewegliche Elektronen haben. Die Elektronen drücken am Ende des offenen Kabels. Unterbrechen Sie nun das Kabel vor der Lampe: Was passiert und warum? Egal wo wir den Kreis unterbrechen, immer erlöscht die Lampe (bei geschlossenem Schalter)

2 2 Entfernen Sie die Kabel am Schalter und halten mal die Metallkontakte aneinander und mal die Kunststoff-Isolation: Nur wenn wir die Metalle zusammenhalten leuchtet die Lampe. Kunststoff hat keine freien Elektronen und ist damit ein Isolator Setzen Sie nun den 10 Ohm-Widerstand in den Stromkreis. Beschreiben und begründen Sie! Die Lampe leuchtet etwas weniger hell. Durch den Widerstand werden die Elektronen gebremst und sie drücken nur noch mit weniger Spannung in die Lampe. Setzen Sie nun den 47 Ohm-Widerstand in den Stromkreis. Beschreiben und begründen Sie! Die Lampe leuchtet deutlich weniger hell. Je grösser der Widerstand, umso mehr werden die Elektronen gebremst.

3 3 Schliessen Sie das Amperemter wie im Schema gezeichnet an und messen den Strom: Ihr Resultat: 83mA. Berechnen Sie nun Widerstand der Lampe, wenn die Batterie eine Spannung von 4.5 Volt hat. U = R x I R = U / I = 4.5V / 0.083A = 54Ω Wie wird der Strom sein, wenn ein 47 Ohm Widerstand eingebaut ist? Der Strom wird sinken, weil der Widerstand die Elektronen bremst Berechnen Sie den Strom! R = R + R L = 47Ω + 54Ω = 101Ω I U / R = 4.5V / 101Ω = 44mA Messen Sie nun den Strom und vergleichen das Resultat mit der Berechnung: Der Strom ist 53 ma. Der Draht in der Glühlampe hat bei weniger Wärme etwas weniger Widerstand.

4 4 das Voltmeter anzeigen? Ihre Schätzung: 4.6 V an der Lampe. Vorgehen: 1. Richtigen Bereich wählen = V ( ev. 20V) 2. Gerät einschalten 3. Kabel anschliessen, Schalter schliessen und Wert ablesen. Je nach Ladezustand der Batterie zeigt das Multimeter zwischen 4.3 und 4.7 V das Voltmeter jetzt anzeigen? Ihre Schätzung: 3.5 bis 4 V an der Lampe. 4V Der 10Ω Widerstand bremst die Elektronen so dass sie mit weniger Spannung an die Lampe gelangen.

5 5 das Voltmeter aus den obigen Erkenntnissen wohl anzeigen? Ihre Schätzung: 0.6V am 10 Ohm Widerstand. Resultat: 0.7V Der 10Ω Widerstand bremst die Elektronen sodass damit auch die Spannung über dem Widerstand sinkt. Die Lampe erhält nur noch 4 V das Voltmeter aus den obigen Erkenntnissen wohl anzeigen? Ihre Schätzung: 1-3 V Berechnen Sie, welchen Wert das Voltmeter anzeigen wird R = R + R L = 101 Ω I = U / R = 4.6 V / 101 Ω = 44 ma U R = R x I = 47Ω x 0.044A = 2 V am 47 Ohm Widerstand. Resultat: 2.4V Begründen Sie Der kältere Glühlampendraht hat etwas weniger Widerstand

6 6 das Voltmeter aus den obigen Erkenntnissen wohl anzeigen? Ihre Schätzung: 2 V Berechnen Sie, welchen Wert das Voltmeter anzeigen wird R = R + R L = 101 Ω I = U / R = 4.6 V / 101 Ω = 44 ma U L = R x I = 54Ω x 0.044A = 2.3V an der Lampe. Resultat: 2.2 V Der 47Ω Widerstand bremst die Elektronen so stark, dass die Lampe nur noch 2.2 V Spannung erhält -Beschreiben Sie das allgemeine Vorgehen zum Messen von Widerständen 1 Richtigen Bereich wählen Stellung Ω 2 Schwarzes Kabel auf COM Rotes Kabel auf Ohm 3 Gerät einschalten und Messkabel vorne zusammenhalten Ohmwert sollte 0.0 Ω sein ( je nach Qualität bis zu 0.4 Ω) 4 Widerstand ohne andere Anschlüsse ( aus Schaltung trennen) und Messwert ablesen Je nach Gerät Bereich wählen Messen Sie den Widerstand: Resultat: 10.0 Ω