Elektrischer Stromkreis

Beispiel: Mittelstufe Ohmsches Gesetz
In einem Messexperiment (Lehrerversuch oder Schülerpraktikum) werden an einem Widerstandsdraht die Abhängigkeit der Stromstärke von der angelegten Spannung gemessen. Dabei wird die Spannung in 0,5 V Schritten erhöht, die Stromstärke am Amperemeter abgelesen und notiert.
Es ergibt sich bei der Bestimmung der Abhängigkeit der Stromstärke von der Spannung folgende Wertetabelle :

U (V) 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5
I  (A) 0 0,75 1,55 2,25 2,80 3,75 4,40
  1. Stelle den Zusammenhang graphisch dar und teste verschiedene Vermutungen zur mathematischen Funktion.
  2. Bestimme das experimentelle Gesetz mittels mathematisch-physikalischem-Prüfmodell.
  3. Beurteile die Qualität der Messung hinsichtlich des 10% Kriteriums.
  4. Überprüfe die c-Werte auf Schwankungen und auf „Ausreißer“.
  5. Eine weitere Messung wird bei der Spannung von 3,5 V vorgenommen. Berechne die Stromstärke vorher und überprüfe im Experiment.
  6. Berechne mit dem experimentellen Gesetz auch die einzustellende Spannung für einen Strom mit 2,0 A.

Lösung mit der App „Physik?MPP!Lite“

  • Lege im Screen „Einstellungen“ die Tabellengröße fest (hier 7), sowie die Anzahl der Nachkommastellen (hier 2).
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  • Wähle danach die Größen im Screen „Wähle Größen und lege die Einheiten fest“, indem als x-Variable die Spannung U eingegeben wird.
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      • Scrolle bei Einheiten auf V.
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        • Verfahre für I als y-Variable in derselben Weise.

 

 

        • Gib die Werte ein und drücke den Knopf (Weiter)
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          • Nun erhältst Du das erste Feedback im Screen „Vermutung“. Bei richtig gewählter Vermutung erscheint auf dem Screen „Ergebnis“ das experimentelle Gesetz.

 

 

        • Betätige die Infobuttons und lerne die Bedeutung der Prüfkonstanten c kennen.
        • Das zweite Feedback über zufällige und systematische Fehler ( siehe auch Screen „Einführung“ 4) erhältst Du bei der Betrachtung der einzelnen c-Werte in der Tabelle.
        • Das dritte Feedback gibt die Genauigkeit der Messung mit der Fehlerangabe ( Δ cMax/cØ ) an. Erfüllt die Messung das 10% Kriterium?
        • Die Vorherberechnung der Stromstärke und der Spannung erfolgt über den Button „Vorherberechnung“ in den jeweiligen Einheiten des experimentellen Gesetzes.
        • Die Bedeutung des Prüfmodells erkennst Du, wenn die Größen T und D als x- und y- Variable vertauscht werden. Du erhältst eine andere Kurve und ein anderes experimentelles Gesetz. Welche physikalische Bedeutung hat jeweils die Prüfkonstante c? Teste dies.