Praktikum: Einen Kondensator laden und entladen: Unterschied zwischen den Versionen
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| + | [[Datei:Doppelschichtkondensator mit Euro klein.jpg|thumb|Der Doppelschichtkondensator mit angelöteten Kupferdrähten.<br/>Links die Markierung des Minus-Pols.]] | ||
;Der Kondensator betreibt eine Lampe | ;Der Kondensator betreibt eine Lampe | ||
| − | *Laden Sie den Kondensator | + | *Laden Sie den Kondensator auf, indem Sie ihn direkt an die Batterrie halten. (AUF DIE POLUNG ACHTEN!) Betreiben Sie mit dem Kondensator die LED oder das Glühlämpchen. |
:Notieren Sie Ihre Beobachtungen. | :Notieren Sie Ihre Beobachtungen. | ||
:Erklären Sie Ihre Beobachtungen mit Hilfe eines Vergleichs zu einem aufgepumptem Fahrradreifen. | :Erklären Sie Ihre Beobachtungen mit Hilfe eines Vergleichs zu einem aufgepumptem Fahrradreifen. | ||
| − | ;Messen | + | ;Messen Ladevorgangs |
| + | *Bauen Sie den Stromkreis nach dem Schaltplan oder dem Vorbild auf. | ||
*Laden Sie einen vorher vollständig entladenen Kondensator mit einer Batterie auf. | *Laden Sie einen vorher vollständig entladenen Kondensator mit einer Batterie auf. | ||
:Messen Sie während des Ladevorgangs die Spannung am Kondensator und den Ladestrom und tragen Sie Ihre Ergebnisse in eine Tabelle ein. Zu Beginn des Ladevorgangs ist es sinnvoll in kurzen Abständen zu messen, später reichen größere Zeitabstände. Der Kondensator gilt als geladen, wenn die Stärke des Ladestroms weniger als 5 mA beträgt. | :Messen Sie während des Ladevorgangs die Spannung am Kondensator und den Ladestrom und tragen Sie Ihre Ergebnisse in eine Tabelle ein. Zu Beginn des Ladevorgangs ist es sinnvoll in kurzen Abständen zu messen, später reichen größere Zeitabstände. Der Kondensator gilt als geladen, wenn die Stärke des Ladestroms weniger als 5 mA beträgt. | ||
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Spannung U in V | | | | | ... | Spannung U in V | | | | | ... | ||
Stromstärke I in A | | | | | ... | Stromstärke I in A | | | | | ... | ||
| − | :*Erstellen Sie jeweils ein Diagramm des Spannungs und Stromstärkeverlaufs. | + | :*Erstellen Sie jeweils ein Diagramm des Spannungs und Stromstärkeverlaufs über die Zeit. |
:*Berechnen Sie mit Hilfe der Integration des Stromstärkeverlaufs den Verlauf der Ladung über die Zeit. | :*Berechnen Sie mit Hilfe der Integration des Stromstärkeverlaufs den Verlauf der Ladung über die Zeit. | ||
:*Erstellen Sie ein Diagramm der Spannung über die Ladung. | :*Erstellen Sie ein Diagramm der Spannung über die Ladung. | ||
| − | :: | + | ::Berechnen Sie daraus die in den Kondensator hineingeflossene Energie. (Siehe [[Das_Konzept_der_Energie#Berechnung_von_Energiemengen_bei_veränderlichem_Potential|Energie und Potential]]) |
| + | ;Messen des Entladevorgangs | ||
*Entladen Sie den Kondensator, indem Sie das Lämpchen betreiben. | *Entladen Sie den Kondensator, indem Sie das Lämpchen betreiben. | ||
:Messen Sie während des Entladevorgangs wieder die Spannung und die Stromstärke: | :Messen Sie während des Entladevorgangs wieder die Spannung und die Stromstärke: | ||
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Spannung U in V | | | | | ... | Spannung U in V | | | | | ... | ||
Stromstärke I in A | | | | | ... | Stromstärke I in A | | | | | ... | ||
| − | :*Erstellen Sie jeweils ein Diagramm des Spannungs und Stromstärkeverlaufs. | + | :*Erstellen Sie jeweils ein Diagramm des Spannungs und Stromstärkeverlaufs über die Zeit. |
:*Berechnen Sie mit Hilfe der Integration des Stromstärkeverlaufs den Verlauf der Ladung über die Zeit. | :*Berechnen Sie mit Hilfe der Integration des Stromstärkeverlaufs den Verlauf der Ladung über die Zeit. | ||
:*Erstellen Sie ein Diagramm der Spannung über die Ladung. | :*Erstellen Sie ein Diagramm der Spannung über die Ladung. | ||
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;Material | ;Material | ||
| − | :Flachbatterie, Kroko-Kabel, Doppelschicht-Kondensator (5,5V/1F), LED, Lämpchen (4V/40mA), zwei Multimeter, Stoppuhr | + | :Flachbatterie, Kroko-Kabel, Doppelschicht-Kondensator (5,5V/1F), LED, Lämpchen (4V/40mA), zwei Multimeter, Steckbrett, 4 Kabel, einige Steckverbindungen, 4 Verbindungsstangen mit Krokoklemmen, eine Stoppuhr, |
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Sonst brennt die Sicherung durch. | Sonst brennt die Sicherung durch. | ||
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| − | Der Kondensator | + | <gallery widths=240px heights=200px perrow=2 > |
| + | Bild:Praktikum Kondensator Aufbau Laden.jpg|Der Ladevorgang: <br/>Man klemmt die Batterie an. | ||
| + | Bild:Praktikum Kondensator Aufbau Entladen.jpg|Der Kondensator betreibt das Lämpchen: <br/>Man klemmt die Batterie ab und ersetzt sie durch einen Verbindungsstecker. | ||
| + | Bild:Praktikum Kondensator Schaltplan mitLämpchen Laden Potential.png|Das elektrische Potential während des Ladevorgangs. Ohne den Widerstand des Lämpchens würde das Potential nur innerhalb des Kondensators abfallen und wäre nicht messbar. | ||
| + | Bild:Praktikum Kondensator Schaltplan mitLämpchen Entladen Potential.png|Während des Entladens gibt es nur zwei Potentialgebiete. | ||
| + | </gallery> | ||
<br style="clear: both" /> | <br style="clear: both" /> | ||
| − | == | + | ==Auswertung== |
| + | *[[Praktikum: Einen Kondensator laden und entladen (Auswertung)|Beispiel einer Auswertung]] | ||
| + | *[[Media:Bewertung_Praktikum_Kondensator.pdf|Bewertungskriterien]] | ||
==Links== | ==Links== | ||
[http://de.wikipedia.org/wiki/Doppelschichtkondensator Wikipedia: Doppelschichtkondensator] | [http://de.wikipedia.org/wiki/Doppelschichtkondensator Wikipedia: Doppelschichtkondensator] | ||
Aktuelle Version vom 12. Mai 2017, 10:15 Uhr
Arbeitsauftrag
Links die Markierung des Minus-Pols.
- Der Kondensator betreibt eine Lampe
- Laden Sie den Kondensator auf, indem Sie ihn direkt an die Batterrie halten. (AUF DIE POLUNG ACHTEN!) Betreiben Sie mit dem Kondensator die LED oder das Glühlämpchen.
- Notieren Sie Ihre Beobachtungen.
- Erklären Sie Ihre Beobachtungen mit Hilfe eines Vergleichs zu einem aufgepumptem Fahrradreifen.
- Messen Ladevorgangs
- Bauen Sie den Stromkreis nach dem Schaltplan oder dem Vorbild auf.
- Laden Sie einen vorher vollständig entladenen Kondensator mit einer Batterie auf.
- Messen Sie während des Ladevorgangs die Spannung am Kondensator und den Ladestrom und tragen Sie Ihre Ergebnisse in eine Tabelle ein. Zu Beginn des Ladevorgangs ist es sinnvoll in kurzen Abständen zu messen, später reichen größere Zeitabstände. Der Kondensator gilt als geladen, wenn die Stärke des Ladestroms weniger als 5 mA beträgt.
Zeit t in sec | 0 | 2 | 4 | 6 | ... Spannung U in V | | | | | ... Stromstärke I in A | | | | | ...
- Erstellen Sie jeweils ein Diagramm des Spannungs und Stromstärkeverlaufs über die Zeit.
- Berechnen Sie mit Hilfe der Integration des Stromstärkeverlaufs den Verlauf der Ladung über die Zeit.
- Erstellen Sie ein Diagramm der Spannung über die Ladung.
- Berechnen Sie daraus die in den Kondensator hineingeflossene Energie. (Siehe Energie und Potential)
- Messen des Entladevorgangs
- Entladen Sie den Kondensator, indem Sie das Lämpchen betreiben.
- Messen Sie während des Entladevorgangs wieder die Spannung und die Stromstärke:
Zeit t in sec | 0 | 2 | 4 | 6 | ... Spannung U in V | | | | | ... Stromstärke I in A | | | | | ...
- Erstellen Sie jeweils ein Diagramm des Spannungs und Stromstärkeverlaufs über die Zeit.
- Berechnen Sie mit Hilfe der Integration des Stromstärkeverlaufs den Verlauf der Ladung über die Zeit.
- Erstellen Sie ein Diagramm der Spannung über die Ladung.
- Bestimmen Sie aus dem U-Q-Diagramm die Menge der über die Lampe abgegebenen Energie.
- Material
- Flachbatterie, Kroko-Kabel, Doppelschicht-Kondensator (5,5V/1F), LED, Lämpchen (4V/40mA), zwei Multimeter, Steckbrett, 4 Kabel, einige Steckverbindungen, 4 Verbindungsstangen mit Krokoklemmen, eine Stoppuhr,
- Aufbau
ACHTUNG! Das Stromstärkemessgerät NIE direkt an die Spannungsquelle anschließen!
Sonst brennt die Sicherung durch.
Der Ladevorgang:
Man klemmt die Batterie an.
Der Kondensator betreibt das Lämpchen:
Man klemmt die Batterie ab und ersetzt sie durch einen Verbindungsstecker.
Das elektrische Potential während des Ladevorgangs. Ohne den Widerstand des Lämpchens würde das Potential nur innerhalb des Kondensators abfallen und wäre nicht messbar.
Während des Entladens gibt es nur zwei Potentialgebiete.
