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__NOTOC__
 
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−
|height="1050px"|
+
|height="1000px"|
 
|}__NOTOC__  
 
|}__NOTOC__  
−
==Praktikum: Untersuchung eines Fadenpendels==
+
==Praktikum: Ein elektrischer Stromkreis==
−
[[Datei:Praktikum Fadenpendel Aufbau.jpg|thumb|]]
+
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−
* Untersuchen Sie experimentell, wovon die Frequenz, bzw. die Schwingungsdauer eines frei schwingenden Fadenpendels abhängt.
+
|style="vertical-align:top;"|  
 +
;Material für alle Aufgaben:
 +
*1 Flachbatterie 4,5V
 +
*1 Lämpchen
 +
*1 Fassung
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*1 Schalter
 +
*4 Kabel mit Krokoklemmen
 +
|style="vertical-align:top;"|
 +
<math>\qquad \qquad</math>
  
−
* Als vereinfachtes Modell der Schaukel oder des Uhrenpendels nehmen wir einen an einem Faden hängenden Gegenstand. Wir nehmen an, dass die Ausdehnung des Gegenstandes klein ist gegenüber der Fadenlänge. In der Vereinfachung ist die Masse in einem Punkt, dem Schwerpunkt, konzentriert und der Faden masselos. Die Pendellänge ist dann der Abstand vom Aufhängepunkt zum Schwerpunkt. Eine solche Abstraktion heißt auch "mathematisches Pendel".  
+
|style="vertical-align:top;"|
 +
;A1 Ein Glühlämpchen
 +
Bringe jeweils das Lämpchen zum Leuchten.
 +
<br>Zeichne für a) – c) jeweils deinen (funktionierenden) Aufbau ins Heft.
  
−
Mögliche Beeinflussungen durch:
+
Das Material, das Du verwenden darfst:
  
−
* Pendellänge l
+
:'''a)''' 1 Flachbatterie, 1 Lämpchen
−
* Masse <math>m</math>
+
:'''b)''' 1 Flachbatterie, 1 Lämpchen, 2 Kabel
−
* Amplitude  <math>\hat y</math>
+
:'''c)''' 1 Flachbatterie, 1 Lämpchen, 2 Kabel, 1 Lampen-Fassung
−
* Reibung
+
−
* Antrieb
+
−
Man darf immer nur eine Größe variieren und dann jeweils die Periode messen. Misst man z.B. für verschiedene Amplituden die Periode erhält man einen Zusammenhang zwischen Amplitude und Periodendauer, der streng genommen nur für die gewählte Länge, Masse usw. gilt.
+
−
<br>Ändert sich die Periode bei Variation einer Größe nicht, so ist sie davon unabhängig.
+
  
−
Den Zusammenhang zwischen der Periodendauer und der Reibung bzw. des Antriebs kann man mit diesem Versuchsaufbau nicht untersuchen.
+
|}
  
−
;Aufbau:
+
;A2 Leitfähigkeit
−
[[Bild:Fadenpendel_Versuchsaufbau.jpg|thumb|right|Das Fadenpendel]]
+
Baue die abgebildete Schaltung auf, mit der du überprüfen kannst, ob andere Gegenstände den elektrischen Strom leiten.
 +
:a) Erkläre wie die Schaltung die Leitfähigkeit nachweist.
 +
:b) Untersuche die Gegenstände aus der Tabelle und weitere 5 Stück.
  
−
Mittels einer Klemme wird eine Stange senkrecht an einem Tisch angebracht. An dieser Stange wird am oberen Ende eine kleine Querstange befestigt und an dieser eine Klemme.
+
{|
 +
|
 +
{|class="wikitable" style="text-align: center"
 +
!style="border-style: solid; border-width: 4px "|
 +
Gegenstand
  
−
Mit der Klemme wird nun ein Faden befestigt, an dessen Ende ein kleines Gewicht hängt.
+
! style="border-style: solid; border-width: 4px;"|
 +
Material
  
−
*Zur Untersuchung der Abhängigkeit von einer Größe muß diese variiert und alle anderen konstant gehalten werden.
+
! style="border-style: solid; border-width: 4px "|
 +
Leitet den Strom <br>(Ja | Nein)
  
−
;Beobachtung/Messwerte:
+
|-
 +
|style=" text-align:right; border-style: solid; border-width: 4px "|
 +
Scherenklinge
  
−
*Abhängigkeit von der Pendellänge l:
+
|valign="top"; style="border-style: solid; border-width: 4px "|
−
:Die Pendellängen sollen ca. folgende Werte haben: 0,05m 0,1m 0,2m 0,3m 0,4m 0,5m.
+
Eisen (Stahl)
  
−
Masse <math>m \rm \text{ in } kg</math>:
+
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
 +
|-
 +
|style=" text-align:right; border-style: solid; border-width: 4px "|
 +
Scherengriff
  
−
Amplitude <math>\hat y  \rm \text{ in } ^{\circ} </math>:
+
|valign="top"; style="border-style: solid; border-width: 4px "|
 +
Kunststoff
  
−
{| class="wikitable"
+
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
 
|-
 
|-
−
||<math>l  \rm \text{ in } m</math>
+
|style=" text-align:right; border-style: solid; border-width: 4px "|  
−
| style="height:30px; width:80px;" |   
+
Bleistiftmine
−
| style="height:30px; width:80px;" |  
+
 
−
| style="height:30px; width:80px;" |   
+
|valign="top"; style="border-style: solid; border-width: 4px "|
−
| style="height:30px; width:80px;" |  
+
Graphit
−
| style="height:30px; width:80px;" |   
+
 
−
| style="height:30px; width:80px;" |  
+
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|  
 
|-
 
|-
−
|<math>10 \, T \rm \text{ in } s</math>
+
|style=" text-align:right; border-style: solid; border-width: 4px "|  
−
| style="height:30px; width:80px;" |   
+
 
−
| style="height:30px; width:50px;" |  
+
 
−
| style="height:30px; width:50px;" |   
+
|valign="top"; style="border-style: solid; border-width: 4px "|
−
| style="height:30px; width:50px;" |  
+
 
−
| style="height:30px; width:50px;" |  
+
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|  
−
| style="height:30px; width:50px;" |
+
 
 +
 
 
|-
 
|-
−
|<math>T \rm \text{ in } s</math>
+
|style=" text-align:right; border-style: solid; border-width: 4px "|  
−
| style="height:30px; width:80px;" |   
+
 
−
| style="height:30px; width:50px;" |  
+
 
−
| style="height:30px; width:50px;" |   
+
|valign="top"; style="border-style: solid; border-width: 4px "|
−
| style="height:30px; width:50px;" |   
+
 
−
| style="height:30px; width:50px;" |   
+
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|  
−
| style="height:30px; width:50px;" |
+
 
−
|-
+
 
−
|<math> \frac{T}{l} \text{ in } {\rm \frac{s}{m} }</math>
+
−
| style="height:30px; width:80px;" |  
+
−
| style="height:30px; width:50px;" |   
+
−
| style="height:30px; width:50px;" |   
+
−
| style="height:30px; width:50px;" |  
+
−
| style="height:30px; width:50px;" |   
+
−
| style="height:30px; width:50px;" |
+
 
|-
 
|-
−
|<math> \frac{T}{l^2} \text{ in } {\rm \frac{s}{m^2} }</math>
+
|style=" text-align:right; border-style: solid; border-width: 4px "|  
−
| style="height:30px; width:80px;" |   
+
−
| style="height:30px; width:50px;" |   
+
−
| style="height:30px; width:50px;" |   
+
−
| style="height:30px; width:50px;" |   
+
−
| style="height:30px; width:50px;" |   
+
−
| style="height:30px; width:50px;" |
+
−
|-
+
−
|<math> \frac{T}{\sqrt{l}} \text{ in } {\rm \frac{s}{\sqrt{m}} }</math>
+
−
| style="height:30px; width:80px;" |  
+
−
| style="height:30px; width:50px;" |   
+
−
| style="height:30px; width:50px;" |   
+
−
| style="height:30px; width:50px;" |   
+
−
| style="height:30px; width:50px;" |   
+
−
| style="height:30px; width:50px;" |
+
−
|}
+
  
−
*Abhängigkeit von der Masse m:
 
−
:Durch Anhängen eines zweiten Gewichts kann man die Masse verdoppeln oder man verwendet verschiedene Gegenstände.
 
  
−
Pendellänge <math>l \rm \text{ in } m</math>:
+
|valign="top"; style="border-style: solid; border-width: 4px "|
 +
 
 +
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
  
−
Amplitude <math>\hat y \rm \text{ in } ^{\circ} </math>:
 
  
−
{| class="wikitable"
 
−
|-
 
−
| <math>m  \rm \text{ in } kg</math>
 
−
| style="height:30px; width:80px;" | 
 
−
| style="height:30px; width:80px;" | 
 
 
|-
 
|-
−
|<math>10 \, T \rm \text{ in } s</math>
+
|style=" text-align:right; border-style: solid; border-width: 4px "|  
−
| style="height:30px; width:80px;" |   
+
−
| style="height:30px; width:50px;" | 
+
−
|-
+
−
|<math>T \rm \text{ in } s</math>
+
−
| style="height:30px; width:80px;" |  
+
−
| style="height:30px; width:50px;" |
+
−
|}
+
  
−
*Abhängigkeit von der Amplitude <math>\hat y</math>:
 
  
−
Masse <math>m \rm \text{ in } kg</math>:    
+
|valign="top"; style="border-style: solid; border-width: 4px "|
 +
 
 +
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
  
−
Pendellänge <math>l  \rm \text{ in } m</math>:
 
  
−
{| class="wikitable"
 
−
|-
 
−
|<math>\hat y \rm \text{ in } ^{\circ} </math>
 
−
| style="height:30px; width:80px;" |  5°
 
−
| style="height:30px; width:80px;" |  10° 
 
−
| style="height:30px; width:80px;" |  20°
 
−
| style="height:30px; width:80px;" |  40°
 
−
| style="height:30px; width:80px;" |  60°
 
−
| style="height:30px; width:80px;" |  80°
 
−
|-
 
−
|<math>10 \, T \rm \text{ in } s</math>
 
−
| style="height:30px; width:80px;" |   
 
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| style="height:30px; width:50px;" |   
 
−
| style="height:30px; width:50px;" |   
 
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| style="height:30px; width:50px;" |   
 
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| style="height:30px; width:50px;" |   
 
−
| style="height:30px; width:50px;" |
 
 
|-
 
|-
−
|<math>T \rm \text{ in } s</math>
+
|style=" text-align:right; border-style: solid; border-width: 4px "|  
−
| style="height:30px; width:80px;" |   
+
 
−
| style="height:30px; width:50px;" |   
+
 
−
| style="height:30px; width:50px;" |   
+
|valign="top"; style="border-style: solid; border-width: 4px "|
−
| style="height:30px; width:50px;" |   
+
 
−
| style="height:30px; width:50px;" |   
+
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|  
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| style="height:30px; width:50px;" |
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|<math> \frac{T}{\hat y} \text{ in } {\rm \frac{s}{\circ} }</math>
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| style="height:30px; width:50px;" |   
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| style="height:30px; width:50px;" |   
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| style="height:30px; width:50px;" |   
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| style="height:30px; width:50px;" |
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|<math> \frac{T}{\hat y^2} \text{ in } {\rm \frac{s}{\circ ^2} }</math>
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| style="height:30px; width:80px;" |  
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| style="height:30px; width:50px;" |   
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| style="height:30px; width:50px;" |   
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| style="height:30px; width:50px;" |
+
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|-
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|<math> \frac{T}{\sqrt{\hat y}} \text{ in } {\rm \frac{s}{\sqrt{\circ}} }</math>
+
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| style="height:30px; width:80px;" |  
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| style="height:30px; width:50px;" |   
+
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| style="height:30px; width:50px;" |   
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| style="height:30px; width:50px;" |   
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| style="height:30px; width:50px;" |   
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| style="height:30px; width:50px;" |
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[[Datei:Zeichnung Leitfähigkeit Stromkreis.jpg|400px]]
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;Erklärung/Auswertung:
 
  
−
Die gemessenen Zusammenhänge werden jeweils in ein Koordinatensystem gezeichnet. Man trägt zum Beispiel die Periodendauer (y-Achse) über die halbe Stangenlänge (x-Achse) auf.
+
;A3 Ein Schalter
 +
Baue in den Stromkreis von A1c einen Schalter ein. An welchen Stellen kannst du den Schalter einbauen?
  
−
Um einen rechnerischen Zusammenhang zwischen den Größen zu finden, sucht man nach konstanten Quotienten oder Produkten der Messgrößen. Diese werden in die Tabelle eingetragen.  
+
;A4 Schaltpläne
 +
Lies den Infotext „Zeichnen eines Schaltplans“ durch oder schaue auf [https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/einfache-stromkreise/grundwissen/vom-stromkreis-zum-schaltplan dieser Seite] nach und zeichne nach diesen Regeln einen Schaltplan zu A3.
  
−
Als Beispiel hier der Zusammenhang zwischen Periodendauer und Pendellänge. Es kommen mehrere Möglichkeiten in Betracht:
+
;A5 Kurzschlusschalter
−
#<math>T = c \cdot l \quad \Leftrightarrow \quad c = \frac{T}{l}</math>
+
Anna und Bernd haben zweimal den Schalter so eingebaut, dass das Lämpchen leuchtet, wenn der Schalter geöffnet ist.
−
#<math>T = c \cdot l^2 \quad \Leftrightarrow \quad c = \frac{T}{l^2}</math>
+
*Baue die Schaltung auf und probiere den Schalter aus.
−
#<math>T = c \cdot \sqrt{l} \quad \Leftrightarrow \quad c = \frac{T}{\sqrt{l}}</math>
+
*Schreibe auf, was du beobachtest.
 +
*Versuche zu erklären warum das Lämpchen dunkler wird, wenn man den Schalter schließt.
  
−
Man berechnet daher alle Quotienten und untersucht, ob ein Quotient für alle Messungen ungefähr gleich bleibt. Wenn dies der Fall ist, so nimmt man den Mittelwert der Quotienten, um damit eine Formel aufzustellen.
+
<gallery widths=200px heights=180px  perrow=2>
 +
Bild:Schaltplan Kurzschlussschalter 1.png|
 +
Bild:Schaltplan Kurzschlussschalter 2.png|
 +
</gallery>

Aktuelle Version vom 30. April 2026, 09:15 Uhr

Praktikum: Ein elektrischer Stromkreis

Material für alle Aufgaben
  • 1 Flachbatterie 4,5V
  • 1 Lämpchen
  • 1 Fassung
  • 1 Schalter
  • 4 Kabel mit Krokoklemmen

[math]\qquad \qquad[/math]

A1 Ein Glühlämpchen

Bringe jeweils das Lämpchen zum Leuchten.
Zeichne für a) – c) jeweils deinen (funktionierenden) Aufbau ins Heft.

Das Material, das Du verwenden darfst:

a) 1 Flachbatterie, 1 Lämpchen
b) 1 Flachbatterie, 1 Lämpchen, 2 Kabel
c) 1 Flachbatterie, 1 Lämpchen, 2 Kabel, 1 Lampen-Fassung
A2 Leitfähigkeit

Baue die abgebildete Schaltung auf, mit der du überprüfen kannst, ob andere Gegenstände den elektrischen Strom leiten.

a) Erkläre wie die Schaltung die Leitfähigkeit nachweist.
b) Untersuche die Gegenstände aus der Tabelle und weitere 5 Stück.

Gegenstand

Material

Leitet den Strom
(Ja | Nein)

Scherenklinge

Eisen (Stahl)

Scherengriff

Kunststoff

Bleistiftmine

Graphit










Zeichnung Leitfähigkeit Stromkreis.jpg


A3 Ein Schalter

Baue in den Stromkreis von A1c einen Schalter ein. An welchen Stellen kannst du den Schalter einbauen?

A4 Schaltpläne

Lies den Infotext „Zeichnen eines Schaltplans“ durch oder schaue auf dieser Seite nach und zeichne nach diesen Regeln einen Schaltplan zu A3.

A5 Kurzschlusschalter

Anna und Bernd haben zweimal den Schalter so eingebaut, dass das Lämpchen leuchtet, wenn der Schalter geöffnet ist.

  • Baue die Schaltung auf und probiere den Schalter aus.
  • Schreibe auf, was du beobachtest.
  • Versuche zu erklären warum das Lämpchen dunkler wird, wenn man den Schalter schließt.
  • Schaltplan Kurzschlussschalter 1.png
  • Schaltplan Kurzschlussschalter 2.png
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