Physik Sexl 6 RG, Schulbuch

Erste Tipps zur Bedienung von Messgeräten (Multimetern) Mittels Multimetern lassen sich nach Bedarf mit demselben Gerät verschiedene elektrische Größen messen. Die wichtigsten Messgrößen sind Spannung und Stromstärke, oft kann mit demselben Gerät auch der Widerstand von elektri- schen Bauteilen gemessen werden. Man unterscheidet Analogmessgeräte (An- zeige der Messwerte mittels Zeiger und Skala; 75.3 links) und Digitalmessge- räte (Anzeige mittels Ziffern; 75.3 rechts). Für Gleich- und Wechselspannungen, bzw. für Gleich- und Wechselströme, gibt es getrennte Einstellungen. In der Regel sind sie mit englischen Abkürzungen bezeichnet: DC (direct current) für Gleichstrom, AC (alternating current) für Wechselstrom kombiniert mit dem Buchstaben A (Ampere, Stromstärkenmes- sung) oder V (Volt, Spannungsmessung). Man muss außerdem einen passenden Messbereich wählen, also z. B. festlegen, ob die höchste zu messende Spannung im Millivoltbereich ( mV ) oder etwa bei 100V zu erwarten ist. Mit Kabeln (Messleitungen) wird das Messgerät angeschlossen. Ein Anschluss am Messgerät ist meist mit COM bezeichnet, hier muss immer eine Messleitung angeschlossen werden. Mindestens eine weitere Anschluss- buchse dient der Spannungs- bzw. Strommessung. Experiment: Thermoelektrizität (Elektrizität aus Wärme) 75.1 E 2 Du brauchst: 1 Stück Konstantandraht, 2 Stück Eisendraht (alle Drähte etwa 20 cm lang), 2 Messkabel, 2 Krokoklemmen, 1 Teelicht, 1 Multimeter, 1 Becher mit Eis und Wasser, Zange Verdrille die blanken Enden des Konstantandrahts mit einem blanken Ende je ei- nes Eisendrahts. Verbinde mit Krokoklemmen die Messkabel mit den freien Enden der Eisendrähte. Erhitze mit der Flamme des Teelichts eines der verdrillten Drahtenden und kühle das andere mit Eiswasser. (Vorsicht mit der offenen Flam- me, der Draht wird heiß!) Halte mit der Zange den Draht in verschiedene Bereiche (Farbe!) der Flamme. Pro- tokolliere die angezeigte Spannung und interpretiere das Ergebnis. Experiment: Bandgenerator (Elektrizität aus mechanischer Arbeit) 75.2 Du brauchst: Bandgenerator und ein Büschel Lametta als Spannungsanzeiger, ge- erdete Metallkugel E 2 a) Setze den Bandgenerator in Betrieb. Beobachte die allmähliche Aufsprei- zung des Lamettabüschels. Beobachte den Funkenüberschlag von der Kugel des Generators zur geerdeten Kugel. Notiere deine Beobachtungen und interpretiere sie. E 2 b) Schätze die elektrische Spannung mittels der Tatsache ab, dass die Funken in Luft pro 20 000V ungefähr 1 cm lang sind. ( 75.1 ) (Selbstverständlich kann eine derart hohe Spannung NICHT mit einem Multimeter gemessen werden, es würde dabei zerstört.) Die Experimente zeigen, dass elektrische Ladungen in verschiedener Weise ge- trennt werden können. Dabei wird immer Energie aufgewandt. In der Solarzelle werden Ladungsträger durch die Energie des auffallenden Lichts von einander getrennt, so dass an einem Anschluss ein Elektronenüberschuss ge- genüber dem anderen Anschluss entsteht. Die aufgewandte Energie steckt nun als potentielle Energie in dem System, das die getrennten Ladungen bilden. Die Situa- tion ist ähnlich wie in mechanischen Systemen, die uns besser vertraut sind: Beim Heben eines Steines wird Energie aufgewandt, die als Lage-Energie (relativ zur Ausgangsposition) im System Erde-Stein gespeichert wird und beispielsweise in Bewegungsenergie verwandelt werden kann. An den Anschlüssen der Solarzelle steht nun elektrische Energie zur Verfügung. Im Experiment mit dem Bandgenerator wird mechanische Energie zum Trennen von Ladungen genutzt. Bei der Thermoelektrizität ist es Wärmeenergie. 75.3 Instrumente zur Messung von Spannungen und Stromstärken 75.1 Versuch mit dem Bandgenerators: Die positiv aufgeladen Metallstreifen stoßen einander ab. 75.2 Van-de-Graaff-Generator (Bandgenera- tor): Mit dem Gummiband werden Elektronen aus dem Kugelinneren nach unten transpor- tiert, von wo sie über die Erdung zur Erde abfließen. Die Kugel lädt sich positiv auf. + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Die Bürste überträgt die Ladung auf das Gummiband Externe positive Spannungsquelle Der Motor bewegt das Gummiband nichtleitendes Gummiband Die Bürste greift die Ladung ab und ... ... gibt sie an die Metallkugel ab. 75 | E-LEHRE Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv