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. Notieren Sie Ihre Beobachtungen. | + | *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. | :Erklären Sie Ihre Beobachtungen mit Hilfe eines Vergleichs zu einem aufgepumptem Fahrradreifen. | ||
;Messen des Lade- und Entladevorgangs | ;Messen des Lade- und Entladevorgangs | ||
*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. 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. |
| − | Zeit t in sec | 0 | | + | Zeit t in sec | 0 | 2 | 4 | 6 | ... |
| − | 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. | ||
:*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. | ||
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::Wie kann man daraus die Menge der gespeicherten Energie berechnen? (Siehe [[Das_Konzept_der_Energie#Berechnung_von_Energiemengen_bei_veränderlichem_Potential|Energie und Potential]]) | ::Wie kann man daraus die Menge der gespeicherten Energie berechnen? (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 die Spannung | + | :Messen Sie während des Entladevorgangs wieder die Spannung und die Stromstärke: |
| − | Zeit t in sec | 0 | | + | Zeit t in sec | 0 | 2 | 4 | 6 | ... |
| − | 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. | ||
:*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. | ||
::Bestimmen Sie aus dem U-Q-Diagramm die Menge der über die Lampe abgegebenen Energie. | ::Bestimmen Sie aus dem U-Q-Diagramm die Menge der über die Lampe abgegebenen Energie. | ||
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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, Stoppuhr | ||
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| + | '''''ACHTUNG! Das Stromstärkemessgerät NIE direkt an die Spannungsquelle anschließen!''''' | ||
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| + | Sonst brennt die Sicherung durch. | ||
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Version vom 18. Juni 2012, 09:48 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
- 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.
- Wie kann man daraus die Menge der gespeicherten Energie berechnen? (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, Stoppuhr
- Aufbau
ACHTUNG! Das Stromstärkemessgerät NIE direkt an die Spannungsquelle anschließen!
Sonst brennt die Sicherung durch.
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Der Kondensator hat einen Minus- und einen Pluspol! Die Krokoklemmen muss man recht tief hineinstecken, um elektischen Kontakt zu haben.
