AUSWERTUNG: GALVANOMETER

Größe: px

Ab Seite anzeigen:

Download "AUSWERTUNG: GALVANOMETER"

Fritzi Braun
vor 5 Jahren
Abrufe

1 AUSWERTUNG: GALVANOMETER TOBIAS FREY, FREYA GNAM, GRUPPE 6, DONNERSTAG 1. VOREXPERIMENTE (1) Nimmt man einen Zuleitungsbananenstecker in die linke Hand, den anderen in die rechte Hand, so ist deutlich ein kurzzeitiger Ausschlag zu beobachten. Die auf der Haut gelösten Salze wirken mit den metallischen Klammern der Zuleitungen wie ein galvanisches Element. Bei diesem Vorgang können nur geringe Spannungen erzeugt werden. Wir erkennen an diesem Experiment, dass das Galvanometer sehr empfindlich ist. () Bei Drehen ist ein Ausschlag zu beobachten. Durch das Regeln wird im Metall Energie in Form von Reibungswärme freigesetzt. Die Elektronen, die sich dabei lösen, bewirken einen Strom, der vom Galvanometer angezeigt wird. (3) Wenn das Galvanometer nicht angeschlossen ist, so zeigt es keinen Ausschlag. Wird ein Widerstand angelegt, so ist ein leichter Ausschlag zu sehen..1. Bei konstanter Spannung U, V wird der Galvanometerausschlag α in Abhängigkeit vom Vorwiderstand R gemessen. Wir tragen den Kehrwert des Ausschlags 1 α über dem Vorwiderstand R auf und bestimmen mithilfe der Ausgleichsgeraden Innenwiderstand R G und Stromempfindlichkeit C I. 7 6 y 7,E-1x + 9,71E+ 1/alpha [1/m] Mittels linearer Regression erhalten wir die Steigung m, 7 1 mω. C I lässt sich aus der Steigung m bestimmen: C I R 3 1, 9kΩ mu R m, V, 7Ω 1, 183 m 1 A 1

2 Für R verschwindet der Steigungsterm. Nun bestimmen wir den Innenwiderstand des Galvanometers R G : R G C IU R αr 3 R C I, V, 7Ω 68mm 1, 9kΩ, 7Ω 19, 7Ω Das Galvanometer brauchte relativ lange um den stationären Zustand zu erreichen. Beim Ablesen des Ausschlags haben wir unterschiedlich lange gewartet. Dadurch wird die Messreihe beeinträchtigt... Hier bestimmen wir wieder den Innenwiderstand des Galvanometers R G. Wieder wird der Galvanometerausschlag α in Abhängigkeit vom Vorwiderstand R gemessen. Die Messung erfolgte bei konstanter Spannung U, V. Wir tragen 1 α über R einmal für die offene Brücke und einmal für die geschlossene Brücke auf. Im Fall der geschlossenen Brücke ergibt sich (annähernd) eine horizontale Gerade. y -,137x + 19,1 y,91x + 1,71 1/alpha [1/m] geschlossene Linear Linear Brücke) Brücke offen Brücke (Brücke offen) (geschlossene Als Schnittpunkt der beiden Geraden ergibt sich der Innenwiderstand des Galvanometers R G R 1R 1 R 13 6, 8Ω.3. Hier haben wir den Galvanometerausschlag α in Abhängigkeit von der Spannung U gemessen. Es gilt: α C I I

3 ,9,8,7,6 y 8,7E+x + 8,6E- alpha [m],,,3,,1,e+ 1,E-7,E-7 3,E-7,E-7,E-7 6,E-7 7,E-7 8,E-7 9,E-7 1,E-6 I [A] als Steigung der Ausgleichsgera- Wir tragen α über I auf und erhalten C I 8, 7 1 m A den. 3 Wir berechnen die mittlere Schwingungsdauer T T ges n (n Anzahl Schwingungen) und das mittlere Dämpfungsverhältnis: k αn α n+1. Aus dem Dämpfungsverhältnis k und der mittleren Schwingungsdauer T erhält man die Abklingkonstante β Ra ln k T. TABELLE 1. Mittlere Schwingungsdauer, Dämpfungsverhältnis und Abklingkonstante bei verschiedenen Widerständen R a [Ω] T [s] k β[ 1 s ],89 1,69, ,67,3,6 7,,3,1 1 7, 7,9,61 1 6,33 1,, , 8,3,78 Die Frequenz des ungedämpften Galvanometers beträgt: ( ) ( π ω + β T π, 89s ) +, 89 1, 11 1 s Wir tragen (β Ra β ) 1 über R a auf und bestimmen die Ausgleichsgerade: (β Ra β ) 1 Θ G (R a + R G ) 3

4 1 8 6 ( beta)^-1 [s] y,8x +, Der Außenwiderstand R a,gr für Grenzdämpfung ist abzulesen bei: ( (ω β ) 1 1, 11 1 ) 1 s, 891, 98s s Aus Steigung und Achsenabschnitt der Ausgleichsgeraden ergibt sich R a,gr 31, Ω Mit C I C I A 8,7 1 rad, A 1, 7 1 rad A berechnen wir G, Θ und D: Θ G mc I ω, 8 1, 7 1 rad A (1, , V s s ) D mc I ω mc I ω, 8 (1, 7 1 rad A ) (1, 11 1 s ) 1, 1 8 kg m, 8 (1, 7 1 rad A ) (1, 11 1 s ) 1, Nm In dieser Aufgabe wird die Wirkung von kürzeren Stromstößen untersucht. Wir verwenden im Folgenden: Θ 1, 1 8 kg m, R G 3Ω, G 3, V s, ω 1, 11 1 s, C, 7µF, U, 6V Experimentell: C b ˆα ˆα Q G,9 Ra Ra+R C U G TABELLE. Ballistische Empfindlichkeit R a [Ω] ˆα C b [13 m C ] Theorie C b [13 m C ] Experiment Verwendete Näherung 9 96,8 18, Gedämpfte Schwingung ,6 69, Nahe Grenzfall ,6,68 Nahe Grenzfall 3,8 9,9 1,9 Kriechfall

5 3 3 alpha [mm] R [omega] Aus dem Diagramm kann man erkennen, dass die Stoßempfindlichkeit, die proportional zur Auslenkung ist, mit wachsendem R stark sinkt, also abhängig von T Q wird.. FEHLERQUELLEN Nullpunktdrift bei einigen Versuchsreihen Ablesefehler beim Galvanometerausschlag

Ähnliche Dokumente

VORBEREITUNG: GALVANOMETER

VORBEREITUNG: GALVANOMETER VORBEREITUN: ALVANOMETER FREYA NAM, RUPPE 6, DONNERSTA SCHWINVERHALTEN DES ALVANOMETERS Das alvanometern ist ein sensibles Messgerät mit dem auch kleine Ströme und Spannungen gemessen werden können. Es