Praktikum: Einen Kondensator laden und entladen: Unterschied zwischen den Versionen
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;Der Kondensator betreibt eine Lampe | ;Der Kondensator betreibt eine Lampe | ||
| − | *Laden Sie den Kondensator mit der Batterie (AUF DIE POLUNG ACHTEN!) und betreiben mit dem Kondensator die LED oder das Glühlämpchen. | + | *Laden Sie den Kondensator mit der Batterie (AUF DIE POLUNG ACHTEN!) und betreiben 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 des Lade- und Entladevorgangs | ;Messen des Lade- und Entladevorgangs | ||
| + | *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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:*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]]) |
*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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| − | :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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| − | Der Kondensator hat einen Minus- und einen Pluspol! | + | Der Kondensator hat einen Minus- und einen Pluspol! |
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Version vom 27. April 2017, 13:26 Uhr
Arbeitsauftrag
- Der Kondensator betreibt eine Lampe
- Laden Sie den Kondensator mit der Batterie (AUF DIE POLUNG ACHTEN!) und betreiben 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 des Lade- und Entladevorgangs
- 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.
- 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)
- 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.
- 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
Der Kondensator betreibt das Lämpchen.
Mit dem Umschalter (man kann auch einfach ein Kabel umstecken) wird zwischen Laden (linker Stromkreis) und Entladen (rechter Stromkreis) gewechselt.
Das elektrische Potential während des Ladevorgangs.
Ohne den Widerstand fällt das Potential nur innerhalb des Kondensators ab und ist nicht messbar.
Der Entladevorgang.
Der Kondensator hat einen Minus- und einen Pluspol!
