Hautwiderstand HAUTWIDERSTAND... 1 ÜBERBLICK... 2 SCHÜLERANTWORTBLATT HAUTWIDERSTAND... 3 HINWEISE Arbeitsauftrag Schaltung...

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1 Hautwiderstand HAUTWIDERSTAND... 1 ÜBERBLICK... 2 Arbeitsauftrag... 2 SCHÜLERANTWORTBLATT HAUTWIDERSTAND... 3 HINWEISE... 4 Schaltung... 4 Elektrden... 5 Randbedingungen... 5 Weitere Ideen... 5 Bild 01 franz kranzinger -1- FK131 Hautwiderstand.dc

2 Überblick Zeitbedarf: 2 Unterrichtsstunden (ca 90 Minuten) falls die elektrnische Schaltung schn vrliegt. Ansnsten muss man etwa 30 Minuten Aufbauzeit hinzurechnen Klassenstufe: Schwierigkeitsgrad: 8 Kern Aus der Kriminalliteratur der Filmen - ist den Schülerinnen und Schülern eventuell ein s genannter Lügendetektr bekannt. Diese Teamarbeit beginnt mit einer Recherche, welche Funktin dieser Lügendetektr hat. In einem zweiten Schritt machen sich die Teams mit der Funktinsweise der Mdellschaltung bekannt, die mit zwei Darlingtntransistren bestückt (je nach Transistrtyp) einen Strm-Verstärkungsfaktr vn über besitzt. Mit dieser Schaltung sllen eventuelle Änderung des Hautwiderstandes zwischen zwei Körperelektrden untersucht werden. Geräteausstattung Cmputer mit einem USB-Anschluss Pasc DataStudi Sftware (CONATEX Bestellnr ) Pasprt Xplrer-GLX (CONATEX Bestellnr ) ODER USB-Link (CONATEX Bestellnr ) ODER Bluetth-Adapter (CONATEX Bestellnr ODER PwerLink (CONATEX Bestellnr ) U-I-Sensr (CONATEX Bestellnr: ) Elektrnische Schaltung ( 2 Darlingtn-Transistren 1MΩ-Ptentimeter 2 kω-basis- Widerstand 200Ω Kllektrwiderstand 9V-Blckbatterie) EKG-Klebe-Elektrden (CONATEX Bestellnr: ) Arbeitsauftrag Recherchieren Sie die Funktinsweise eines Lügendetektrs Diskutieren Sie Möglichkeiten, den Hautwiderstand zwischen zwei Klebe- Elektrden zu bestimmen, die an verschiedenen Stellen der Körperberfläche (z.b. am Unterarm z.b. auf dem Handrücken usw.) angebracht sind. 200Ω Machen Sie sich mit der Funktinsweise der elektrnischen Schaltung (Bild 02) 1 MΩ vertraut Variante (a): Die fertige Schaltungist aufgebaut Variante (b): Die Schaltung Bild 02 wird aus den Bauteilen zusammen gelötet Variante (c): Die Schaltung wird auf einem Stecksystem aus Bauteil-Mdulen aufgebaut.) 2 kω 9V Xplrer GLX Bringen Sie die Klebeelektrden an Starten Sie die Messung Die Versuchspersn unternimmt dabei verschiedene Aktivitäten z.b. Luftanhalten z.b. Hyperventilieren z.b. bewusst Entspannen! Werten Sie die Messung aus und Dkumentieren Sie die Ergebnisse! franz kranzinger -2- FK131 Hautwiderstand.dc

3 Schülerantwrtblatt Hautwiderstand [A] Definitinen Begriffe [A.01] [A.02] [A.03] [A.04] Wie bestimmt man aus einer Strm und Spannungsmessung den Widerstandswert eines Verbrauchers? Was versteht man unter dem s genannten Hautwiderstand? Welche Möglichkeiten hat man im Prinzip, um den Hautwiderstand zwischen zwei Klebe- Elektrden zu bestimmen? Welche Einflüsse könnten den Hautwiderstand verändern? [B] Vrhersagen (im Sinne der Galileischen Methde) [B.01] [B.02] [B.03] [B.04] [B.05] [B.06] [B.07] Welchen Widerstand erwarten Sie zwischen den Händen eines Menschen? Welche Hautwiderstand erwarten Sie zwischen zwei Elektrden, die im Abstand vn ca. 10 cm an verschiedenen Stellen des Körpers aufgeklebt werden (z.b. am Unterarm z.b. auf dem Handrücken z.b. in der Handfläche). Welche Randbedingungen werden Einfluss auf den Hautwiderstand haben? Was erwarten Sie? Welche Basis-Emitter-Spannungswerte erwartet man bei einem nrmalen Diffusinstransistr, wenn er zwischen Durchschaltung und Unterbrechung hin und her geregelt wird? Welche Spannung erwarten Sie zwischen dem Basisanschluss des ersten Darlingtn und dem gemeinsamen Emitteranschluss beider Darlingtn, wenn man das Ptentimeter im Regelbereich verändert? Welche maximale Strmstärke erwarten Sie in der ben skizzierten elektrnischen Schaltung? Welches Strm-Zeit-Diagramm erwarten Sie bei verschiedenen Randbedingungen z.b. beim Luft hlen z.b. beim Anhalten der Luft s lange das gut möglich ist (VORSICHT, nicht übertreiben es besteht snst die Gefahr, dass man hnmächtig wird!) z.b. beim Hyperventilieren (VORSICHT, nicht übertreiben es besteht die Gefahr, dass man Kpfweh bekmmt der sgar hnmächtig wird!) z.b. bei einer bewussten Entspannungsphase (Augen schließen ganz ruhig atmen )? [C] Messung [C.01] [C.02] Bestimmen Sie den Widerstand zwischen den Händen einer Versuchspersn! Bestimmen Sie die maximale Kllektrstrmstärke der vrliegenden Darlingtn-Schaltung! [C.03] Bestimmen Sie die möglichen Basis-Ptenziale des ersten Darlingtn (Ptenzialnullpunkt = Minuspl der Betriebsspannung) [C.04] [C.05] [C.06] Stellen Sie die Kllektrstrmstärke auf ½ Maximalstrmstärke als stellen Sie den Arbeitspunkt auf die steile Flanke des U B -I C -Diagramms. Bestimmen Sie den Hautwiderstand zwischen den Elektrden unter den angesprchenen Randbedingungen Bestimmen Sie das I C t-diagramm im Ruhezustand und den anderen ben angesprchenen Randbedingungen. [D] Flgerungen Analyse [D.01] [D.02] Analysieren Sie Ihre Messdaten Diskutieren Sie das Ergebnis. Welchen Alltagsbezug können Sie im weiteren Umfeld dieser Thematik finden? franz kranzinger -3- FK131 Hautwiderstand.dc

4 Hinweise Widerstandsmessung Mit einer 4,5V Batterie und einem hinreichend empfindlichen µ-meter kann man in einer einfachen Weise die Strmstärke bestimmen, wenn die Versuchspersn den Strmkreis über den Körperwiderstand (linke Hand Arm Körper rechter Arm rechte Hand) schließt. Die einfachste Messung erflgt whl mit einem Ohmmeter das einen Widerstandsbereich zwischen vielen MΩ bis hinunter zu kω prblemls messen kann. Interessant ist hierbei der Vergleich verschiedener Persnen im Team bei möglichst gleich bleibenden Randbedingungen z.b. wie grß ist der Widerstand zwischen dem kleinen Finger der linken und dem kleinen Finger der rechten Hand. Kntaktprblematik Man wird leicht feststellen, dass die Kntaktierung der Messkabel mit der Haut einen ganz entscheidenden Faktr darstellt. Einfaches Halten der Messkabel liefert ganz unterschiedliche Widerstandswerte je nachdem, wie fest man die Kabel hält. Als Lösung kann man z.b. bei den Ärzten im Umfeld der Schule ausgediente EKG- Elektrden evtl. umsnst bekmmen ODER man nimmt die EKG-Elektrden des EKG-Sensrs (CONATEX Bestellnr ) ODER man experimentiert mit Alupapier und Klebebänder. Schaltung 200Ω 9V Xplrer GLX 2 kω 1 MΩ franz kranzinger -4- FK131 Hautwiderstand.dc

5 Elektrden Es ist interessant, verschiedene Stellen des Körpers zu untersuchen: auf dem Unterarm im Abstand vn ca. 10 cm auf dem Handrücken im Abstand vn 4-5 cm in der Handinnenfläche. Randbedingungen Es ist überaus interessant, wie unterschiedlich verschiedene Versuchspersnen reagieren. S z.b. führte das Luftanhalten einer Versuchspersn (Elektrden im Abstand vn 10 cm auf dem Unterarm) zu eindeutigen Messkurven, in denen das Luftanhalten und das Lufthlen deutlich zu erkennen war FK131 Hautwiderstand Luftanhalten.ds Während bei anderen Versuchspersnen keine Hautwiderstandsveränderung zu erkennen war. S z.b. führte das Hyperventilieren der Versuchspersn, die beim Luftanhalten keinerlei Wirkung erzeugen knnte, zu einem Diagramm, in dem das Hyperventilieren und die anschließende Entspannungsphase sehr deutlich zu erkennen war FK131 Hautwiderstand Hyperventilieren.ds Während bei anderen Versuchspersnen die Hyperventilatin nicht s gut zu erkennen war. Weitere Ideen Einige Teams wllten eine Mdellhaut herstellen z.b. aus Bleistiftstrichen auf einem Blatt Papier z.b. aus einer dünnen Wasserschicht auf der Tischplatte z.b. aus einem feuchten Temptaschentuch franz kranzinger -5- FK131 Hautwiderstand.dc