Baue mit Hilfe eines Relais und eines Fotowiderstandes ein Modell einer automatischen Straßenbeleuchtung (Dämmerungsschalter) auf.

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1 Naturwissenschaften - Physik - Elektrik und Elektronik - 9 Elektromagnetismus (P376000) 9.6 Der Dämmerungsschalter Experiment von: Phywe Gedruckt: :40:3 intertess (Version 3. B4, Export 000) Aufgabe Aufgabe Wie funktioniert eine automatische Straßenbeleuchtung? Baue mit Hilfe eines Relais und eines Fotowiderstandes ein Modell einer automatischen Straßenbeleuchtung (Dämmerungsschalter) auf. Raum für Notizen. Wenn Sie als Lehrer angemeldet sind, finden Sie nachstehend eine Schaltfläche für Zusatzinformationen. - -

2 Zusätzliche Informationen Wenn vorausgesetzt werden kann, dass den Schülern die Eigenschaften eines Fotowiderstandes sowie der Aufbau und die Wirkungsweise eines elektromagnetischen Relais bekannt sind, dann bietet es sich an, dass die Schüler die konstruktive Lösung des mit der Frage aufgeworfenen Problems theoretisch suchen, bevor sie den Versuch zur Bestätigung ihrer Lösung aufbauen. Der zweite Teil des Versuches ist für das Verständnis des Dämmerungsschalters entbehrlich. Er wird jedoch empfohlen, um weitere Verwendungsmöglichkeiten eines Relais zu diskutieren, sowie die Kenntnisse der Schüler über die unterschiedlichen Einsatzmöglichkeiten (als Schließer und als Öffner) zu festigen. Hinweise zum Aufbau und zur Durchführung Der Fotostrom wird durch den Widerstand, den die Spule des Relais im Steuerstromkreis hat, begrenzt. Damit ist die Beleuchtung des Fotowiderstandes unkritisch. Damit die Schaltung übersichtlich gestaltet wird, wird den Schülern empfohlen, den Steuerstromkreis mit blauen und den Arbeitsstromkreis mit roten Verbindungsleitungen aufzubauen. Anmerkungen Damit die Schüler die Anwendungsmöglichkeiten der experimentell untersuchten Schalter nicht eingeengt sehen, sollte darauf hingewiesen werden, dass in der Praxis überwiegend Schalter gibt, die vorzugsweise auf unsichtbares Licht reagieren, und dass die Relais nicht nur Arbeitsstromkreise zur Beleuchtung steuern können. Im Zusammenhang mit der Diskussion von Anwendungen sollte der Begriff Lichtschranke gebraucht werden. Viele denkbare Anwendungen könnten unter. oder 3. oder unter beiden eingeordnet werden - je nach ihrer technischen Lösung. - -

3 Material Material Material aus "TESS advanced Physik Set Elektrik/Elektronik-Baustein-System Elektrik, EB-BS" (Bestellnr ) und "TESS advanced Physik Ergänzungsset Elektrik/Elektronik-Baustein-System Elektromagnetismus und Induktion, EB-IND" (Bestellnr ) Position Material Leitungs-Baustein, winklig, SB Bestellnr Menge Leitungs-Baustein, unterbrochen, SB Leitungs-Baustein, Anschlussbaustein, SB Leitungs-Baustein, gerade mit Buchse, SB Leitungs-Baustein, winklig mit Buchse, SB Ausschalter, SB Lampenfassung, E0, SB Fotowiderstand, SB Relais 6 V, SB Verbindungsleitung, 3 A, 50 mm, rot Verbindungsleitung, 3 A, 500 mm, rot Verbindungsleitung, 3 A, 500 mm, blau Zusätzliches Material 3 Glühlampe, V / 0, A, E0, 0 Stück Stück 4 Netzgerät, 0... V DC / 6 V, V AC Taschenlampe Batterie,,5 V, Babyzelle, R4/UM- (Typ C) Für das Experiment benötigte Materialien - 3 -

4 - 4 -

5 Aufbau Aufbau Baue den Versuch entsprechend der Abb. und Abb. auf. Der Schalter im Steuerstromkreis ist ausgeschaltet. Stelle für den Steuerstromkreis eine Gleichspannung von 6 V- ein und schließe den Arbeitsstromkreis an die Wechselspannung von V~ an. Abb. Abb

6 Durchführung Durchführung Schalte das Netzgerät ein. Schließe den Steuerstromkreis und beobachte die Glühlampe. Beleuchte den Fotowiderstand mit einer Taschenlampe und beobachte wieder die Glühlampe. Dunkle den Fotowiderstand mit der Hand, mit Papier oder Ähnlichem ab und beobachte wieder die Glühlampe. Wiederhole das Beleuchten und das Abdunkeln mehrmals. Notiere alle Deine Beobachtungen unter () auf der Ergebnisseite. Benutze nun anstelle eines Ruhekontaktes einen Arbeitskontakt für den Arbeitsstromkreis (die Verbindungsleitungen von dafür an den Kontaktpunkt wie in Abb. 3 anschließen). Wiederhole das Beleuchten und das Abdunkeln mehrmals und beobachte die Glühlampe. Notiere Deine Beobachtungen unter () auf der Ergebnisseite. Schalte das Netzgerät aus. Abb

7 Ergebnisse Ergebnisse () Nach dem Schließen des Steuerstromkreises leuchtet die Glühlampe. Sobald das Licht der Taschenlampe auf den Fotowiderstand fällt, erlischt die Glühlampe. Wird der Fotowiderstand abgedunkelt, so leuchtet sie wieder usw. () Bei geschlossenem Steuerstromkreis leuchtet die Glühlampe nicht. Sie leuchtet bei Beleuchtung mit der Taschenlampe auf und sie erlischt bei Abdunklung des Fototwiderstandes usw

8 Auswertung Auswertung Frage : Erkläre die Wirkungsweise des Fotowiderstandes im Steuerstromkreis des Relais. Der Fotowiderstand hat bei schwacher Beleuchtung bzw. bei Dunkelheit einen hohen Widerstandswert, der den Steuerstrom nahezu sperrt. Mit der Beleuchtungsstärke nimmt der Widerstandswert stark ab, so dass er den Steuerstrom nur noch wenig beeinflusst. Die Ursache für das Verhalten des Fotowiderstandes ist die Zunahme der Anzahl von frei beweglichen Ladungsträgern in seinem Inneren bei der Aufnahme von Lichtenergie. Frage : Nenne Dir bekannte oder von Dir ausgedachte Anwendungen des Dämmerungsschalters, den Du im ersten Teill des Versuches (vgl. Beobachtungen unter ) aufgebaut hast

9 Mögliche Antworten: Straßenbeleuchtung Zählen von Stückgütern auf einem Transportband Kontrollieren eines Flüssigkeitsstandes Vorrichtungen zum Unfallschutz, z. B. bei Pressen usw. Frage 3: Welche Anwendungen wären für die Schaltung im zweiten Teil des Versuchs denkbar? Mögliche Antworten: Feuermelder Diebstahlsicherung bei Nacht usw