TG TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN 30 LABORÜBUNGEN. Inhaltsverzeichnis

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1 TG TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN Inhaltsverzeichnis 9 Einphasenwechselspannung 9.1 Induktivität einer Drosselspule (Fluoreszenzleuchte) 9.2 Induktivität ohne Eisenkern an Wechselspannung 9.3 Induktivität mit Eisenkern an Wechselspannung 9.4 Kapazität an Wechselspannung 9.5 Serieschaltung Widerstand mit Kapazitiät 9.6 Parallelschaltung von Kapazität und Widerstand

2 TG TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN 1 ELEKTROTECHNIK GRUNDLAGEN 9 EINPHASENWEHCELSTROM 9 Einphasenwechselspannung 10. Juli

3 TG TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN Seite 1 1 INDUKTIVITÄT EINER DROSSELSPULE (FLUORESZENZLEUCHTE) 9.1 Induktivität einer Drosselspule (Fluoreszenzleuchte) Gruppenmitglieder Name(n), Vorname(n) Arbeitsplatz Abgabedatum Klasse Punkte: Note 10. Juli

4 TG TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN Seite 2 1 INDUKTIVITÄT EINER DROSSELSPULE (FLUORESZENZLEUCHTE) 1. Widerstandsmessung mit Ohmmeter Ω Bild R20 L 2. Messungen bei Wechselspannung 230V, 50Hz W * P FL+PL Bild S PL P FL A U V I * P FL+PL Rϑ P L XL L Themen X R X Z X X X U X I X L X P Q S cosϕ t C f 3. Messprotokoll Ω R 20 = Ω V U L = V Bild Datenangaben Drosselspule (siehe Rückseite) W P L = W A I = A Berechnungen U L Z L = = I L = Ω Bild Versuchsaufbau (siehe Rückseite) PRϑ R ϑ = = 2 I = Ω X L = Z 2 R 2 = = Ω X L L = = 2 π f = H Kontrolle L = H Mit dem Induktivitätsmessgerät kann der berechnete Messwert kontrolliert werden. Version 4

5 TG TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN Seite 3 1 INDUKTIVITÄT EINER DROSSELSPULE (FLUORESZENZLEUCHTE) Wichtige Informationen, wie Formeln, Zusammenhänge und Berechnungen, zur Drosselspule. Zeigerdiagramme der Gesamtschaltung (U, I, Z, R, X, P, Q, S). Version 4

6 TG TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN Seite 4 1 INDUKTIVITÄT EINER DROSSELSPULE (FLUORESZENZLEUCHTE) Zusatzinformationen zur Gasentladung In Leuchtstoffröhren wird ultraviolettes Licht, das durch Gasentladung in der mit Quecksilberdampf gefüllten Röhre erzeugt wird, in sichtbares Licht umgewandelt. Prinzip der Gasentladung Aufgrund des Stromflusses durch die Heizwendel beginnen diese zu glühen. Dadurch treten Elektronen aus der Heizwendel aus und reichern das Gas mit Ladungsträgern an. Ein kleiner Teil des Quecksilbers verdampft. Bei der Stoßionisation entsteht im Glasrohr wegen des vorhandenen Quecksilbers Licht, dass überwiegend im ultravioletten Bereich liegt. Der Leuchtstoff, mit dem das Glasrohr innen beschichtet ist, absorbiert die UV- Strahlung und emittiert sie als sichtbares Licht. Der Leuchtstoff leuchtet, er fluoresziert. Bild Drosselspule Datenangaben der Drosselspule einer Fluoreszenz-Lampe Weil Leuchtstofflampen mit technischem Wechselstrom betrieben werden, verwendet man als strombegrenzendes Bauelement die Drosselspule. Sie erfüllt also zwei Funktionen, die Erzeugung der Zündspannung und die Begrenzung des Betriebsstromes beim Brennen. Wegen ihres induktiven Blindwiderstands XL bewirken Spulen eine Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung von -90 Grad. Der Strom eilt der Spannung um -90 Grad nach. Bild Versuchsaufbau Bestimmung der Induktivität einer Drosselspule einer Fluoreszenz-Lampe Beispiele für Leuchtstoffröhren 3 S 2 1 Version 4

7 TG TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN Seite 1 2 INDUKTIVITÄT OHNE EISENKERN AN WECHSELSPANNUNG 9.2 Induktivität ohne Eisenkern an Wechselspannung Gruppenmitglieder Name(n), Vorname(n) Arbeitsplatz Abgabedatum Klasse Punkte: Note Auftrag Bestimmen Sie Induktivität der gegeben Spule. Zeichen Sie die Zeigerdarstellung von Spannung und Strom. Zeichnen Sie das Strom und Spannungsliniendiagramm bei f = 1000 Hz. Der Frequenzgenerator soll von f 0 Hz = bis 3000 Hz reguliert werden - dabei ist der Strom, die Frequenz und die Impedanz sowie die Induktivität in einer Tabelle festzuhalten. Die Spannung soll dabei so festgelegt werden, dass der Strom möglichst keine thermische Auswirkung auf den ohmschen Widerstand hat Bauteile L mit 500 Windungen ohne Eisenkern Frequenzgenerator Schaltung G U f [Hz] Frequenzgenerator U 2V 3 Messgeräte (Voltmeter, Ampèremeter, Fequenz-Messgerät) Kathodenstrahl-Oszilloskop 10. Juli

8 TG TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN Seite 2 2 INDUKTIVITÄT OHNE EISENKERN AN WECHSELSPANNUNG Wertetabelle f [Hz] 0 50 U [V] I [ma] X C 3) Berechnungen X C 1) Z 2) Die Spannung wird bei jeder Frequenz auf einen passenden, geraden Wert eingestellt. Führen Sie mindestens eine Messung bei unterschiedlicher Spannung bei der gleichen Frequenz aus und reflektieren Sie das Ergebnis ) Berechnung aus der Kreisfrequenz 2) Berechnung aus U und I 3) Berechnung mit dem Pythagoras Berechnungen Version 4

9 TG TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN Seite 3 2 INDUKTIVITÄT OHNE EISENKERN AN WECHSELSPANNUNG Grafik zu Wertetabelle X L und Z L in Funktion der Frquenz Merksätze, Zeigerdiagramm und Reflexion Version 4

10 TG TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN Seite 4 2 INDUKTIVITÄT OHNE EISENKERN AN WECHSELSPANNUNG Liniendiagramme (U und I bei f = 50 Hz und U f = 500 Hz ) Mit einem Kathodenstrahl- Oszilloskop sind die zu zeichnenden Liniendiagramme zu kontrollieren. 10. Juli

11 TG TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN Seite 1 3 INDUKTIVITÄT MIT EISENKERN AN WECHSELSPANNUNG 9.3 Induktivität mit Eisenkern an Wechselspannung Gruppenmitglieder Name(n), Vorname(n) Arbeitsplatz Abgabedatum Klasse Punkte: Note Auftrag Bestimmen Sie Induktivität der gegeben Spule mit Eisenkern dabei ist der Widestand der Kupferspule R Cu mit Ohmmeter zu kontrollieren. Zeichen Sie die Zeigerdarstellung von Spannung und Strom bei 50 Hz und das Strom und Spannungsliniendiagramm bei 50Hz und 300 Hz. Der Frequenzgenerator soll von f = 0 Hz bis 3000 Hz reguliert werden - dabei ist der Strom, die Frequenz und die Impedanz sowie die Induktivität in einer Tabelle festzuhalten. Die Spannung soll dabei so festgelegt werden, dass der Strom möglichst keine thermische Auswirkung auf den ohmschen Widerstand hat Bauteile L mit 500 Windungen mit Eisenkern Tonfrequenzgenerator, Voltmeter, Amperemeter, Frequenzmessgerät, Handheld-Oszylloskop Schaltung G U f [Hz] U 2V Fequenzgenerator 10. Juli

12 TG TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN Seite 2 3 INDUKTIVITÄT MIT EISENKERN AN WECHSELSPANNUNG Wertetabelle f [Hz] 0 50 U [V] I [ma] X C 3) Berechnungen X C 1) Z 2) Die Spannung wird bei jeder Frequenz auf einen passenden, geraden Wert eingestellt. Führen Sie mindestens eine Messung bei unterschiedlicher Spannung bei der gleichen Frequenz aus und reflektieren Sie das Ergebnis ) Berechnung aus der Kreisfrequenz 2) Berechnung aus U und I 3) Berechnung mit dem Pythagoras Handheld- Oszylloskop Berechnungen

13 TG TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN Seite 3 3 INDUKTIVITÄT MIT EISENKERN AN WECHSELSPANNUNG Grafik zu Tabelle X L und Z L in Funktion der Frquenz Merksätze, Zeigerdiagramm und Reflexion

14 TG TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN Seite 4 3 INDUKTIVITÄT MIT EISENKERN AN WECHSELSPANNUNG Liniendiagramme (Zeiger U und I f = 50 Hz und Liniendiagramm U und I bei f = 50 Hz ; f = 300 Hz ) Mit einem Kathodenstrahl- Oszilloskop oder dem Handheld-Oszilloskop sind die zu zeichnenden Liniendiagramme zu kontrollieren. 10. Juli

15 TG TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN Seite 1 4 KAPAZITÄT AN WECHSELSPANNUNG 9.4 Kapazität an Wechselspannung Gruppenmitglieder Name(n), Vorname(n) Arbeitsplatz Abgabedatum Klasse Punkte: Note Auftrag Das Frequenzverhalten eines Kondensators soll messtechnisch untersucht werden. Die Zeigerdarstellung von Spannung und Strom ist zu erstellen. Zeichnen Sie das Spannungsliniendiagramm und die Stromdiagramme bei 50 Hz und bei 300 Hz auf. Für den Frequenzbereich 50 bis 3000 Hz ist X C = f(f) aufzuzeichnen. X C soll durch Messung von U und I bei verschiedenen Frequenzen bestimmt werden Bauteile Kapazität 40µF Frequenzgenerator Voltmeter Amperemeter Schaltung G U 1 V U f [Hz] 10. Juli

16 TG TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN Seite 2 4 KAPAZITÄT AN WECHSELSPANNUNG Messschaltung mit Messgeräten Wertetabelle f [Hz] 0 50 U [V] I [ma] X C 3) Berechnungen X C 1) Z 2) Die Spannung wird bei jeder Frequenz auf einen passenden, geraden Wert eingestellt. Führen Sie mindestens eine Messung bei unterschiedlicher Spannung bei der gleichen Frequenz aus und reflektieren Sie das Ergebnis ) Berechnung aus der Kreisfrequenz 5) Berechnung aus U und I 6) Berechnung mit dem Pythagoras Berechnungen

17 TG TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN Seite 3 4 KAPAZITÄT AN WECHSELSPANNUNG Grafik zu Tabelle X C bzw. Z in Funktion der Frquenz Merksätze, Reflexion und Zeigerdiagramm

18 TG TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN Seite 4 4 KAPAZITÄT AN WECHSELSPANNUNG Liniendiagramme (U und I bei f = 50Hz, U und I bei f = 100Hz ) 10. Juli

19 TG TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN Seite 1 5 SERIESCHALTUNG OHMSCHER WIDERSTAND MIT KAPAZITÄT 9.5 Serieschaltung Widerstand mit Kapazitiät Gruppenmitglieder Name(n), Vorname(n) Arbeitsplatz Abgabedatum Klasse Punkte: Note Auftrag Bestimmen Sie die nachfolgenden elektrischen Grössen mit Hilfe von Berechnunge, Messungen und grafischen Darstellungen: a) Gafische Darstellung der Impedanz in Abhängigkeit der Frequenz. b) Spannung U R, U C R und X C als Zeigerdiagramm bei 50 Hz. c) Spannung und strom als Liniendiagramm bei 50 Hz Bauteile Kapazität C=1 µf Widerstand R=100 Ω Frequenzgenerator Voltmeter Amperemeter Schaltung G U f U= 3 V 10. Juli

20 TG TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN Seite 2 5 SERIESCHALTUNG OHMSCHER WIDERSTAND MIT KAPAZITÄT Messschaltung mit Messgeräten Tabelle f [Hz] 0 50 U [V] I [ma] X C 3) Berechnungen X C 1) Z 2) Die Spannung wird bei jeder Frequenz auf einen passenden, geraden Wert eingestellt. Führen Sie mindestens eine Messung bei unterschiedlicher Spannung bei der gleichen Frequenz aus und reflektieren Sie das Ergebnis ) Berechnung aus der Kreisfrequenz 8) Berechnung aus U und I 9) Berechnung mit dem Pythagoras Berechnungen

21 TG TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN Seite 3 5 SERIESCHALTUNG OHMSCHER WIDERSTAND MIT KAPAZITÄT Grafik zu Tabelle X C und Z in Funktion der Frquenz Merksätze, Reflexion und Zeigerdiagramm

22 TG TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN Seite 4 5 SERIESCHALTUNG OHMSCHER WIDERSTAND MIT KAPAZITÄT Grafiken (I, U, U R, U C bei f = 50 Hz ) 10. Juli

23 TG TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN Seite 1 6 PARALLELSCHALTUNG VON KAPAZITÄT UND OHMSCHEM WIDERSTAND 9.6 Parallelschaltung von Kapazität und Widerstand Gruppenmitglieder Name(n), Vorname(n) Arbeitsplatz Abgabedatum Klasse Punkte: Note Auftrag, Versuchsbeschreibung Zeichnen Sie bei einer Fequenz von 50 Hz und aus der gegebenen Schaltung: a) das Zeigerdiagramm von I C, I R, I und U b) das Liniendiagramm von I C, I R, I und U Bauteile R = 1, 2kΩ C = 1µ F Frequenzgenerator Voltmeter Amperemeter Schaltung I G U f U=3,0 V Zeigerdiagramm (Massstab: ) 10. Juli

24 TG TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN Seite 2 6 PARALLELSCHALTUNG VON KAPAZITÄT UND OHMSCHEM WIDERSTAND Messschaltung mit Messgeräten Tabelle f [Hz] U [V] I R [ma] I C [ma] I [ma] X C Z Die Spannung wird bei jeder Frequenz auf einen passenden, geraden Wert eingestellt! Berechnungen, Formelsammlung

25 TG TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN Seite 3 6 PARALLELSCHALTUNG VON KAPAZITÄT UND OHMSCHEM WIDERSTAND Grafik zu Tabelle X C bzw. Z in Funktion der Frquenz Merksätze, Reflexion und Zeigerdiagramm

26 TG TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN Seite 4 6 PARALLELSCHALTUNG VON KAPAZITÄT MIT OHMSCHEM WIDERSTAND Grafiken ( I C, I R, I und U bei f = 50 Hz ) 10. Juli

27 TG TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN Seite 1 24 KOMMUNIKATIONSTECHNIK 1 SWISS-NET ISDN 10. Juli