oder Masse Zeit Zeit = n oder m t t

Transkript

1 1. WIEDERHOLUNG GRUNDLAGEN 1.1 DEFINITIONEN Ergänze bzw. füge die ensprechenden Symbole ein: Sromsärke allgemein = z.b. Menge oder Masse Zei Zei = n oder m Ladung(smenge) Elekrische Sromsärke I = = Q Zei Energie Energiesromsärke = Zei = E = Leisung P Energie allgemein = Energieräger Beladungsmaß Die Ladung gil als Träger der el. Energie Das Beladungsmaß (die Spannung) gib an, mi wie viel Energie der Energieräger (die Ladung) beladen is. Elekrische Energie E = Ladung Spannung = Q U El. Spannung U = Energie = E Ladung Q E Ladung Spannung Elekrische Leisung P (s.o.) = = Zei = Q U = I U Spannung U Elekrischer Widersand R = = Sromsärke I 1. 2 GRUNDLAGEN EL. LADUNG a) Messung der Ladung über die erzeuge Knallgasmenge. Knallgaszelle, verdünne Kalilauge, Nezgerä, Sromsärkemessgerä. Durchführung: Miss die Sromsärke durch eine Knallgaszelle (max. 1 A) Soppe die Zei, bis eine gu messbare Knallgasmenge erzeug is. Selle eine andere Sromsärke ein und wiederhole die Messung. Besimme jeweils die erzeuge Knallgasmenge Finde Berechne Fasse die Definiion der Einhei 1 Coulomb jeweils die geflossene Ladung aus der erzeugen Knallgasmenge und auch aus den gemessenen Weren von Sromsärke und Zei. Definiion und Ergebnisse so zusammen, dass sie der Klasse präsenier werden können.

2 b) Eigenschafen (Wirkungen) der Ladung b1) Ladungsaren Finde Beschreibe Formuliere Präseniere Glas- und Plasiksab mi Veriefung, Plasik- und Glassab ohne V., Nadelfuß, Wolllappen, Fell Möglichkeien, wie mi diesen Geräen gezeig werden kann, dass unerschiedliche Ladungen exisieren die Beobachungen. aus diesen Beobachungen eine Gesezmäßigkei die Beobachungen und die Folgerungen der Klasse. b2) Elekroskop Führe Elekroskop, Sreifen aus Alufolie, Plasiksab, Fell kurze Experimene durch, die dir helfen die Funkionsweise des Elekroskops zu versehen. der Klasse die Beobachungen und die Funkion des Elekroskops b3) Elekrische Influenz Bandgeneraor, kl. Meallkugel auf Isoliersab, gr.meallkugel auf Isoliersab, Elekroskop mi Kugel Durchführung: Selle die große Meallkugel auf gleicher Höhe neben den Bandgeneraor, Absand z.b. 20 cm. Schale den Bandgeneraor ein (geringe Drehzahl). Berühre vorsichig zuers die dem Generaor zu- und dann die abgewande Seie jeweils mi der kleinen Meallkugel und anschließend die Kugel des Elekroskops. Beobachungen? Wie kann nachgewiesen werden, dass es sich bei den beiden Ladungsüberragungen um gegensäzliche Ladungen handel? (Zusazfrage: Können diese Experimene bei gleichen Ergebnissen auch mi einer großen Plaikkugel durchgeführ werden? Warum bzw. warum nich?) der Klasse die Experimene und die Ursachen der Beobachungen b4) Elekrischer Srom Influenzmaschine, 2 Elekroskope, Alusab, kl. Kugel auf Isoliersab Durchführung: Lade von einem Pol der Influenzmaschine die beiden Elekroskope gleich sark auf. Verbinde die beiden Elekroskope (ohne diese zu berühren!!) mi dem Alusab. Beobachungen? Lade von den gegensäzlichen Polen der Influenzmaschine jeweils die Elekroskope gleich sark auf. Verbinde die beiden Elekroskope (ohne diese zu berühren!!) mi dem Alusab. Beobachungen? Präseniere die Beobachungen die beiden Experimene und die Erklärungen der Klasse. Verdeuliche hiermi die Definiion der elekrischen Sromsärke.

3 1.2.2 ELEKTRISCHER WIDERSTAND Nezgerä, div. Drahrollen (unerschiedliche Maerialien und Durchmesser), 2 Drahhaler, Sromsärkemessgerä Durchführung: Klemm jeweils 1 m Drah zwischen die Haler (Drah nich abschneiden). Miss die Sromsärke durch diese Drahsücke bei gleichbleibender Spannung. (Achung: Nich über 1 A; beginne mi dem dicksen Cu-Drah!) Wiederhole die Messungen mi jeweils 2-m-Drahabschnien Fasse Überlege Formuliere Präseniere die Messergebnisse so zusammen, dass hieraus Gesezmäßigkeien formulier werden können. ob du auch wirklich alle sinnvollen Abhängigkeien (Beziehungen) unersuch bzw. gefunden has? eine zusammenfassende Beziehung (Formel) Nimm u.u. das Buch zu Hilfe Experimen, Überlegungen und Ergebnis der Klasse SCHALTUNG VON WIDERSTÄNDEN a) Reihenschalung Besimme: 3 unerschiedliche Widersände (z.b. Drahwidersände) Messgeräe und Nezgerä - möglichs genau die Einzelwidersände R 1 = R 2 = R 3 = - den Gesamwidersand der hinereinander geschaleen Widersände R ges = Es gil: R ges = R 1 + R 2 + R Durch alle 3 Widersände muss derselbe Srom fließen. I = I 1 = I 2 = I 3 Besimme: - möglichs genau die Nezspannung U ges - die Spannung an den einzelnen Widersänden Es gil: U ges = U 1 + U 2 + U 3 An jedem Einzelwidersand kann also ein Teil der gesamen Spannung (eine Teilspannung) gemessen werden An jedem Widersand verlier die Ladung einen Teil ihrer Energie im gleichen Verhälnis zur Größe des Widersandes: E 1 = U 1. Q + E 2 = U 2. Q + E 3 = U 3. Q ==> E ges = (U 1 + U 2 + U 3 ) Q da E ges = U ges Q ==> U ges = U 1 + U 2 + U 3 s. Messungen oben b) Parallelschalung

4 wie bei a); Einzelwidersände R 1 = R 2 = R 3 = Besimme: - möglichs genau die einzelnen Sromsärken durch die parallel geschaleen Widersände I 1 = I 2 = I 3 = - die Gesamsromsärke, die das Nezgerä liefern muss I ges = Es gil: I ges = I 1 + I 2 + I 3 Die Gesamsromsärke is immer die Summe der Sromsärken der Einzelsröme An allen 3 Widersänden muss dieselbe Spannung liegen ==> U = U 1 = U 2 = U 3 Für jeden Einzelsrom gil: U = R. n I n Für den Gesamsrom gil: U = R. ges I ges bzw. I ges = U / R ges mi I ges = Σ I n = U / R 1 + U / R 2 + U / R 3 ==> 1 / R ges = 1 / R / R / R 3 c) Poeniomeerschalung 2 Isoliersänder, Widersandsdrah, Krokodilklemme Messgerä und Nezgerä Aufbau und Durchführung: Beache, dass das Messgerä jeweils auf die ensprechende Messar (Sromsärke, Spannung) richig eingesell is! Drah Kroko - Das Messgerä zuers in Reihe mi dem gespannen ca. 1 m langen Drah. - Selle die Spannung so ein, dass die Sromsärke 0,8 A nich überschreie. - Miss exak die eingeselle Spannung - Nun wird das Messgerä mi der Krokodilklemme parallel zu einem Teil des gespannen Drahes angeschlossen (Spannungsmessung) Besimme: - die Länge des gesamen Drahes - die Länge des abgegriffenen Drahsücks - die Nezspannung - die abgegriffene Spannung Wiederhole dieselbe Messungen mi einer anderen Abgreiflänge Formuliere als Ergebnis: Die abgegriffenen Teilspannungen verhalen sich zur Gesamspannung wie ensprechenden Drahlängenaneile zur gesamen Drahlänge bzw.: Der gesame Widersand des Drahes verhäl sich zum Widersand des abgegriffenen Teilsücks wie die gesame Drahlänge zur Länge des abgegriffenen Teilsücks In Symbolen: R ges : R 1 = L ges : L 1 (Vergleiche mi der Reihenschalung von Widersänden)

5 Anwendung: An einem Drah kann also jede Spannung zwischen 0 und der angelegen Spannung abgegriffen werden. Ein Poeniomeer = veränderbarer Widersand is nach genau diesem Prinzip aufgebau. bzw. d) Brückenschalung Wheasone sche Brücke Wurde früher benuz, um unbekanne Widersände zu messen: R 1 is bekann: 100 Ohm Drahwidersand. R 2 is nich bekann: Widersand mi 2 Anschlussklemmen Drahbrücke; Drah darf nich heiß werden d.h. max. 3 V!! R 1 Drah R 2 I Brücke Messung: Verändere die Schleiferposiion, bis das Messgerä auch in der empfindlichsen Einsellung keinen Srom mehr anzeig. Achung: Schleifer ha u.u. Konakprobleme runerdrücken! Auswerung: Berechne mi Hilfe der Längen der Drahabschnie den unbekannen Widersand. (Vergleiche mi c) ) Versärker-Brücke Kleine Widersandsschwankungen lassen sich im einfachen Fall häufig nur schlech ausweren: Heißleier (emperaurempfindlicher Widersand) Messgerä Messung: Nezgerä 12 V; noiere die Sromsärke. Erwärme durch Berühren den Widersand. Veränderung der Messgeräanzeige? ϑ Brückenschalung: Besimme den Widersand das kalen Heißleiers. Heißleier = R 1 Wähle einen 2. normalen Widersand mi ungefähr gleicher Größe = R 2 Brückenschalung mi Drahbrücke wie oben. Selle den Schleifer so ein, dass das Messgerä beim empfindlichsen Messbereich keinen Ausschlag anzeig. Erwärme nun den Heißleier. Ausschlag Messgerä? Beschreibe und erkläre die Beobachung