Versuchsprotokoll zum Versuch Nr. 4

Transkript

1 I diesem Versuch geht es drum, die Temperturbhäigkeit vo Widerstäde zu bestimme. Dies erfolgt mit folgeder Aordug: Folgede Geräte wurde dbei verwedet Gerät Bezeichug/Hersteller Ivetrummer Schleifdrhtbrücke Phywe Widerstdsdekde Typ burster Glvometer metrmx Heizrührer Gleichspugsetzteil Zur Bestimmug der Widerstäde verwede wir eie Whetstoe Brücke. ist dbei der zu bestimmede Widerstd, R ist ei geu bekter Vergleichswiderstd, der i userem Versuch durch eie hochpräzise (+/-0,0%) Widerstdsdekde gegebe ist. Auf der dere Seite befidet sich eie Schleifdrhtbrücke vo m Läge. Zwische de Pukte C ud D liegt ei empfidlicher Strommesser. Liegt de Pukte C ud D ds gleiche Potetil, so fließt kei Strom durch de Strommesser. Ds ist geu d der Fll, we die Widerstdsverhältisse gleich sid. R Rb R D es wie gesgt, ur uf die Widerstdsverhältisse kommt ud Widerstd proportiol zur Läge des Drhtes ist, k m sttt der Widerstäde uch ds Lägeverhältis der Drhtbschitte ud b eisetzte. Dies drf m türlich ur d, we der Drht pro Lägebschitt immer de gleiche Widerstd ht, lso immer de gleiche Durchmesser ht. Ist diese Bedigug erfüllt, so folgt: l l R b R R l x l b l R l l Dmit ist es u möglich die temperturbhägige Widerstäde zu bestimme. Dzu tuche die zu bestimmede Widerstäde i ei Bechergls mit Wsser, ws uf eiem Heizrührer - -

2 steht. Währed ds Wsser erwärmt wird, lese wir die Tempertur vo eiem eigetuchte Thermometer b ud gleiche die Meßbrücke b, so dß über de Strommesser kei Strom fließt. Doch bevor die Widerstäde is Wsser eigetucht werde, wird dere Widerstd bei Zimmertempertur ermittelt. Dzu wird die Schltug gemäß Schltpl ufgebut ud der Widerstdsdekde ei Widerstd gewählt, so dß der Schleifer der Schleifdrhtbrücke i etw i der Mitte zu liege kommt. Der Grud dfür ist, dß hier der reltive Fehler m kleiste ist. Die Ableseugeuigkeit ist zwr immer geuso groß, ber im Verhältis zum Abgelesee Wert ist sie de Ede größer ls i der Mitte. Mthemtisch läßt sich dies überprüfe idem m ds Miimum der Formel zur Bestimmug des Fehlers bestimmt (Formel weiter ute). Die Widerstäde werde mit uterschiedliche Vergleichswiderstäde R gemesse, dbei ergbe sich folgede Meßwerte ud Ergebisse. l [cm] R [Ohm] d Mittelwert. Widerstd 0, 00 0,0 0, 0,0 0,0,0 00, 0,0. Widerstd, 0 0,0 0, 0, 0 0, 0, 0,, 0 0, 0,00 Wie m sehe k weiche die eizele Werte, isbesodere beim. Widerstd erheblich voeider b. Dies liegt ber weiger de Tolerze der Brücke, soder vielmehr de uterschiedliche Vergleichswiderstäde R. Beim. Widerstd liege die Widerstäde bis zu 00 Ohm useider, ws türlich zu eiem strk uterschiedliche Strom führt. Ei großer Strom führt ber dzu, ds i de Widerstäde eie größere Leistug umgesetzt wird, so dß sich der Widerstd erwärmt ud dmit seie Widerstd verädert. Ählich verhält es sich bei Widerstd, ur dß hier die Uterschiede icht so grviered usflle. Nu tuche wir die Widerstäde cheider is Wsser ud erwärme sie. Dbei gleiche wir die Brücke b ud ehme lle C die Werte uf. 0 Tempertur l R d, 00, 0,0 0 00, 0, 0, 00, 0, 0, 00,0 0,00,, 00 0, 0,0 0, 00 0,000 0,0,, 00, 0, 0, 00,00 0,, 00, 0, ,0 0, 0, 00 0, 0, 0, 00, 0, Hier kote der Forderug, ds der Schleifer immer etw i der Mitte steht, leider icht chgekomme werde, d die Widerstdsdekde ur bis kpp über 00 Ohm geht ud so kei pssederer Widerstd eigestellt werde kote. - -

3 Für de Zweite Widerstd: 0 Tempertur l R , 0, 0, 0 0,0 0, , 0,0, 0,0 0,0 0, 0,0 0,0, 0,0 0,0 0, 0, 0,0 0 0,0 0,0 0, 0, 0,, 0,0 0, 0, 0,0 0,0, 0,00 0, I der Tbelle ist uch gleich och der Fehler gegebe, welcher ch folgeder Formel berechet wurde (gußsche Fehlerfortpflzug). Um de Fehler ch der gußsche Fehlerfortpflzug zu erreche, muß m die Formel zur Bestimmug des Widerstdes ch de eigehede Fehler bleite. Es folgt: l R l l R R l l x + l R l l l l ( l l ) Der Fehler des Widerstdes R liegt bei 0,0% ud die Ableseugeuigkeit des Schleifdrhtes beträgt 0,mm. - -

4 Mit diese Werte ergebe sich die folgede Kurve. Widerstd Tempertur Für de. Widerstd Tempertur Es ist leider icht möglich die Fehlerblke eizuzeiche, d der Fehler zu klei ist (selbst we m eie gze DIN A Seite verwede würde, bei 0 Ohm pro Zetimeter, wäre der Fehler deutlich kleier ls mm, lso icht drstellbr). - -

5 Wie m sieht hbe die beide Widerstäde ei vollkomme uterschiedliches Verhlte. Währed bei dem. Widerstd mit steigeder Tempertur der Widerstd bimmt, immt er beim zweite zu. Der erste Widerstd ist ei NTC (egtive temperture coefficiet) oder uch Kltleiter get. Der zweite higege ist ei Heißleiter oder PTC (positive temperture coefficiet). Ds uterschiedliche Verhlte erklärt sich wie folgt: PTCs sid i der Regel Metlle, bei dee sich die Vlezelektroe ls Elektroegs im Gitter frei bewege köe, weshlb sie uch gute Leiter sid. Dbei gleite sie über die Atomrümpfe. Erwärmt m u die Metlle, so begit ds Gitter stärker zu schwige, wodurch die Elektroe i ihrer Bewegug stärker behidert wird. Dies führt d dzu ds der Widerstd steigt. NTCs higege bestehe us Hlbleitermterilie, welche fst keie freie Elektroe besitze, sie leite folglich kum. Erwärmt m u die Hlbleiter, so wird ei Teil der Elektroe us seie feste Positioe i eie bewegliche gehobe. Je höher die Tempertur, desto mehr Elektroe werde frei, ws sich i eiem sikede Widerstd bemerkbr mcht. Zwr tritt uch hier der gleiche Effekt wie bei de Metlle uf, jedoch überwiegt der Effekt der freiwerdede Elektroe, so ds der Widerstd isgesmt sikt. Aus de Kurve läßt sich u mit Hilfe der liere Regressio, der Widerstdsäderug pro C bestimme. Der. Widerstd verhält sich icht lier, weshlb es keie Si mcht hier die liere Regressio zuwede. Ebesoweig läßt sich die Widerstdsäderug pro Grd Celsius gebe. Beim. Widerstd sieht es ders us, der verhält sich im gemessee Bereich äherd lier. Hier beträgt die Widerstdsäderug 0, Ohm pro C Temperturerhöhug. - -