Skip to content
Snippets Groups Projects
Commit 723892c0 authored by Roger Wolf's avatar Roger Wolf
Browse files

updates

parent 6e136e19
No related branches found
No related tags found
No related merge requests found
Hide whitespace changes
Inline Side-by-side
Showing
with 21 additions and 24 deletions
Elektrische_Messverfahren/Elektrische_Messverfahren_Hinweise.ipynb
+ 9
− 9
View file @ 723892c0
%% Cell type:markdown id:0ed58416-7972-4ef1-9b76-c3a2842ac14b tags:
# Hinweise zum Versuch Elektrische Messverfahren
%% Cell type:markdown id:96ca407c-799d-4a17-8cfb-fc6214f9ae9f tags:
## Aufgabe 1: Ohmscher Widerstand in Netzwerken
%% Cell type:markdown id:62ec7620-d76e-42a8-bec0-94f9903f3d0a tags:
### Aufgabe 1.1: Innenwiderstände elektrischer Messgeräte
%% Cell type:markdown id:2eb64c6a-c042-4038-ab5b-844b579366b0 tags:
Gehen Sie zur Messung der Innenwiderstände ($R_{A}$) eines Strommessgeräts A und ($R_{V}$) eines Spannungsmessgeräts V, für diesen Versuch, wie folgt vor:
* Schließen Sie A in Reihe mit
* einem festen $R_{2}=1\ \mathrm{k\Omega}$-Widerstand;
* dem Potentiometer P bestehend aus einem regelbaren $R_{1}=10\ \mathrm{k\Omega}$-Widerstand; und
* der Spannungsquelle für $U_{0}=6\ \mathrm{V}$ Gleichspannung, wie in [**Abbildung 1** links hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Elektrische_Messverfahren/doc/Hinweise-Messgeraete.md) gezeigt.
* Stellen Sie P so ein, dass A einen Strom von $I_{A}=1\ \mathrm{mA}$ anzeigt.
* Fügen Sie dann V parallel zu A in den Schaltkreis ein.
* **Protokollieren** Sie:
* Den Aufbau der Schaltung in eigenen Worten (mit Skizze!).
* Ihre Beobachtung nach Parallelschaltung von V.
* Den Wert von $U_{0}$.
* Die Werte des an A gemessenen Stroms $I_{0}$ ohne und $I_{A}$ mit V im Schaltkreis.
* Die mit V gemessene Spannung $U_{V}$.
* Protokollieren Sie **alle** numerischen Werte mit entsprechenden Unsicherheiten!
* Berechnen Sie aus den protokollierten Werten $R_{A}$ und $R_{V}$ **mit entsprechenden Unsicherheiten**.
---
Weitere Details zur Vorbereitung auf diese Aufgabe finden Sie in in der Datei [Hinweise-Messgeraete](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Elektrische_Messverfahren/doc/Hinweise-Messgeraete.md).
---
%% Cell type:markdown id:f9440de9-3056-48aa-aaf4-c2d7a03a7155 tags:
### Aufgabe 1.2: Bestimmung ohmscher Widerstände
%% Cell type:markdown id:c2e546e6-6f07-4130-9140-2a642575a01d tags:
Gehen Sie zur Bestimmung eines unbekannten Widerstands $R_{X}$, für diesen Versuch, wie folgt vor:
* Schließen Sie $R_{X}$ in Reihe mit
* einem bekannten (Last-)Widerstand von $R=10\,\mathrm{k\Omega}$;
* dem Strommessgerät A; und
* der Spannungsquelle für $ U_{0}=6\,\mathrm{V}$ Gleichspannung.
* Bestimmen Sie, wie in [**Abbildung 1** hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Elektrische_Messverfahren/doc/Hinweise-Widerstaende.md) gezeigt, mit einem Spannungsmessgerät V die über $R_{X}$ abfallende Spannung
* in *spannungsrichtiger* Schaltung; und
* in *stromrichtiger* Schaltung.
* Verwenden Sie zur Berücksichtigung innerer Widerstände, die in **Aufgabe 1.1** bestimmen Werte für $R_{A}$ und $R_{V}$.
* Bestimmen Sie $R_{X}$ mit Hilfe einer Wheatstoneschen Messbrücke, wie in [**Abbildung 2** hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Elektrische_Messverfahren/doc/Hinweise-Widerstaende.md) gezeigt.
* **Protokollieren** Sie:
* Den Aufbau der Schaltungen in eigenen Worten (mit Skizzen!).
* Die Werte für $R_{X}$, wie Sie sie mit Hilfe der entsprechenden Schaltungen erhalten.
* Protokollieren Sie **alle** numerischen Werte mit entsprechenden Unsicherheiten! Berücksichtigen Sie hierzu auch die Unsicherheiten auf $R_{A}$ und $R_{V}$, wie Sie sie in **Aufgabe 1.1** bestimmt haben.
* Berechnen Sie aus den protokollierten Werten $R_{X}$ **mit entsprechenden Unsicherheiten**. Vergleichen Sie die Ergebnisse und bewerten Sie die einzelnen Messmethoden.
---
Weitere Details zur Vorbereitung auf diese Aufgabe finden Sie in in der Datei [Hinweise-Widerstaende](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Elektrische_Messverfahren/doc/Hinweise-Widerstaende.md).
---
%% Cell type:markdown id:842a63f7-65c7-4752-82a0-9ca654e46acf tags:
### Aufgabe 1.3: Innenwiderstand einer Trockenbattetrie
%% Cell type:markdown id:cbc28245-1839-470d-932e-b45c10912362 tags:
Gehen Sie zur Messung des Innenwiderstands $R_{i}$ der ausliegenden Trockenbatterie, für diesen Versuch, wie folgt vor:
* Wählen Sie ein geeignetes Spannungsmessgerät V für diese Aufgabe aus.
* Bestimmen Sie die Leerlaufspannung $U_{0}$ der Trockenbatterie.
* Schließen Sie den Schaltkreis mit einem äußeren Lastwiderstand $R=220\,\Omega$ kurz und bestimmen Sie die Klemmspannung $U_{K}$.
* **Protokollieren** Sie:
* Den Aufbau der Schaltung unter Last (mit Skizze!).
* Die Werte für $U_{0}$, $U_{K}$ und $I$.
* Protokollieren Sie **alle** numerischen Werte mit entsprechenden Unsicherheiten!
* Berechnen Sie aus den protokollierten Werten $R_{i}$ **mit entsprechenden Unsicherheiten**.
---
Weitere Details zur Vorbereitung auf diese Aufgabe finden Sie in in der Datei [Hinweise_Spannungsquellen](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Elektrische_Messverfahren/doc/Hinweise-Spannungsquellen.md).
---
%% Cell type:markdown id:03d51509-49b5-412b-9b4c-1aa893bc4cc9 tags:
## Aufgabe 2: Impedanz im Wechselstromkreis
%% Cell type:markdown id:ef823a54-8ec4-485b-b924-c1bd54293460 tags:
### Aufgabe 2.1: Ohmscher Widerstand der Spule
%% Cell type:markdown id:e048aa0c-28b3-4737-909d-5d03d595b8b9 tags:
Wählen Sie zur Messung von $R_{L}$ der realen Spule eine der Methoden aus **Aufgabe 1.3** und gehen Sie dann analog zu **Aufgabe 1.3** vor.
---
%% Cell type:markdown id:f7014f89-694d-45e7-aff2-db783a46a3ed tags:
### Aufgabe 2.2: Impedanz einer realen Spule
%% Cell type:markdown id:37617804-1fbd-48bb-bec3-9d8dda2ebd93 tags:
Gehen Sie zur Bestimmung von $R_{L}$ und $X_{L}$, für diesen Versuch, wie folgt vor:
* Schließen Sie die Spule $Z_{L}$ mit einem Lastwiderstand $R$ und dem Ausgang des Frequenzgenerators in Reihe. Wählen Sie hierzu einen geeigneten Lastwiderstand aus.
* Beobachten Sie die folgenden Signal am Oszilloskop:
* Die Klemmspannung $U_{K}$ am Frequenzgenerator;
* die über den Lastwiderstand $R$ abfallende Spannung $U_{R}$;
* die über die Impedanz $Z_{L}$ der Spule abfallende Spannung $U_{L}$.
* Beobachten Sie die folgenden Signale am Oszilloskop:
* Die Klemmspannung $U_{K}$ am Frequenzgenerator.
* Die über den Lastwiderstand $R$ abfallende Spannung $U_{R}$.
* Die über die Impedanz $Z_{L}$ der Spule abfallende Spannung $U_{L}$.
* **Protokollieren** Sie:
* Den Aufbau der Schaltung in eigenen Worten (mit Skizze!).
* Die Peakspannungen der Signale für $U_{K}$, $U_{R}$ und $U_{L}$.
* Die Phasenverschiebung von $U_{K}$ gegenüber $U_{R}$.
* Protokollieren Sie **alle** numerischen Werte mit entsprechenden Unsicherheiten!
* Berechnen Sie $R_{L}$ und $X_{L}$ **mit entsprechenden Unsicherheiten**.
* Vergleichen Sie den so ermittelten Wert für $R_{L}$ mit dem aus **Aufgabe 2.1** unter Berücksichtigung der entsprechenden Unsicherheiten.
#### Freiwillige Zusatzaufgabe
Vergleichen Sie den so ermittelbaren Wert für $|Z_{L}|$ mit dem Wert, den Sie aus der Messung von $U_{L}$, $U_{R}$ und dem gewählten Wert von $R$ ermitteln können.
---
Weitere Details zu dieser Aufgabe finden Sie in in der Datei [Hinweise-Impedanz](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Elektrische_Messverfahren/doc/Hinweise-Impedanz.md).
---
......
Netzwerke_und_Leitungen/Netzwerke_und_Leitungen_Hinweise.ipynb
+ 1
− 1
View file @ 723892c0
......@@ -426,7 +426,7 @@
"name": "python",
"nbconvert_exporter": "python",
"pygments_lexer": "ipython3",
"version": "3.10.12"
"version": "3.12.3"
}
},
"nbformat": 4,
......
Oszilloskop/Oszilloskop.ipynb
+ 3
− 3
View file @ 723892c0
%% Cell type:markdown id:885c7767-e912-4e31-b5d6-3a3443ffa58e tags:
# Fakultät für Physik
## Physikalisches Praktikum P1 für Studierende der Physik
Versuch P1-31, 32, 33 (Stand: Oktober 2023)
[Raum F1-15](https://labs.physik.kit.edu/img/Praktikum/Lageplan_P1.png)
# Oszilloskop
%% Cell type:markdown id:332ea590-1b77-41c5-879e-c12f6f05135e tags:
Name: __________________ Vorname: __________________ E-Mail: __________________
\begin{equation*}
\begin{split}
&\\
&\\
\end{split}
\end{equation*}
Name: __________________ Vorname: __________________ E-Mail: __________________
\begin{equation*}
\begin{split}
&\\
&\\
&\\
\end{split}
\end{equation*}
Gruppennummer: _____
\begin{equation*}
\begin{split}
&\\
&\\
&\\
\end{split}
\end{equation*}
Betreuer: __________________
\begin{equation*}
\begin{split}
&\\
&\\
&\\
\end{split}
\end{equation*}
Versuch durchgeführt am: __________________
%% Cell type:markdown id:c429d7e4-eb2f-4f64-b015-3adc3b3c05cd tags:
---
**Beanstandungen zu Protokoll Version _____:**
\begin{equation*}
\begin{split}
&\\
&\\
&\\
&\\
&\\
&\\
&\\
&\\
&\\
&\\
\end{split}
%\text{\vspace{10cm}}
\end{equation*}
<br>
Testiert am: __________________ Testat: __________________
%% Cell type:markdown id:94e7b0bf-9f20-41c9-a4d3-5eb81ce66919 tags:
# Durchführung
%% Cell type:markdown id:560f9ee2-ad20-4f49-89e8-bfd4aa526e60 tags:
## Aufgabe 1: Einkanalbetrieb
%% Cell type:markdown id:2438ad3f-981f-41ea-80e7-0fb180f1e9b5 tags:
### Aufgabe 1.1 Grundfunktionen des Oszilloskops
### Aufgabe 1.1: Grundfunktionen des Oszilloskops
* Machen Sie sich mit der **Bedienung** der Ihnen zur Verfügung stehenden Oszilloskope vertraut.
* Stellen Sie auf einem der beiden Eingangskanäle ein stehendes Bild einer **sinusförmigen Wechselspannung** mit einer Frequenz von $10\,\mathrm{Hz}$ dar.
* Bestimmen Sie mit den jeweiligen Mitteln beider Geräte die folgenden Größen und schätzen Sie entsprechende Unsicherheiten auf die angegebenen Werte ab:
* Amplitude,
* Frequenz,
* Anstiegszeit.
---
%% Cell type:markdown id:109390a7-1f9a-4a06-a48d-b8807f21dead tags:
**V E R S U C H S B E S C H R E I B U N G**
*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
---
%% Cell type:markdown id:733dbf48-87c2-48a3-8180-54ab119b645b tags:
**L Ö S U N G**
*Fügen Sie numerische Berechnungen zur Lösung dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden verwandeln Sie diese Zelle in eine Code-Zelle. Fügen Sie ggf. weitere Code-Zellen zu.*
---
%% Cell type:markdown id:931cf708-ddb3-4c20-838d-621461a03d50 tags:
**D I S K U S S I O N**
*Fügen Sie eine abschließende Diskussion und Bewertung Ihrer Lösung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
---
%% Cell type:markdown id:50cb5a64-7ec5-4be9-b0a2-584653ab45ae tags:
### Aufgabe 1.2: Frequenzmodulation
**Diese Aufgabe ist nur für Studierende mit Hauptfach Physik verpflichtend. Studierende mit Nebenfach Physik und Lehramtstudierende können diese Aufgabe überspringen.**
* Stellen Sie eine **frequenzmodulierte Schwingung** her, für die Sie einer sinusförmigen Trägerwelle von $1.5\,\mathrm{kHz}$ eine sinusförmige Frequenzmodulation von $50\,\mathrm{Hz}$ aufprägen.
* Bestimmen Sie den **Frequenzhub** dieses Signals.
---
%% Cell type:markdown id:1d60a192-957d-4f2f-814d-6cca18c81fb5 tags:
**V E R S U C H S B E S C H R E I B U N G**
*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
---
%% Cell type:markdown id:36363e4a-8312-46ee-b725-a9244bc9cb2c tags:
**L Ö S U N G**
*Fügen Sie numerische Berechnungen zur Lösung dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden verwandeln Sie diese Zelle in eine Code-Zelle. Fügen Sie ggf. weitere Code-Zellen zu.*
---
%% Cell type:markdown id:cbba9820-fab7-480f-a0ff-a0c2f49af805 tags:
**D I S K U S S I O N**
*Fügen Sie eine abschließende Diskussion und Bewertung Ihrer Lösung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
---
%% Cell type:markdown id:52c26a57-ccf0-42c3-a9ef-45611ce53e7b tags:
## Aufgabe 2: Zweikanalbetrieb
%% Cell type:markdown id:e91dd15b-9d36-4ad6-9436-a5a9b95e82ee tags:
### Aufgabe 2.1: Einweggleichrichter
Verwenden Sie eine **sinusförmige Wechselspannung** und stellen Sie sowohl $U_{e}$, als auch $U_{a}$ für einen Dioden-Einweggleichrichter mit $R=1\,\mathrm{M\Omega}$ Lastwiderstand für die folgenden Variationen der Schaltung am Oszilloskop dar:
* Mit Ladekondensator,
* Ohne Ladekondensator.
---
%% Cell type:markdown id:d66c4c94-76a2-475b-9136-38509c9c6c9b tags:
**V E R S U C H S B E S C H R E I B U N G**
*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
---
%% Cell type:markdown id:58a7aa99-6fb3-4613-83f2-87c011608f61 tags:
**L Ö S U N G**
*Fügen Sie numerische Berechnungen zur Lösung dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden verwandeln Sie diese Zelle in eine Code-Zelle. Fügen Sie ggf. weitere Code-Zellen zu.*
---
%% Cell type:markdown id:f8b94d4f-7644-4316-9915-dda612a00f61 tags:
**D I S K U S S I O N**
*Fügen Sie eine abschließende Diskussion und Bewertung Ihrer Lösung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
---
%% Cell type:markdown id:c256508a-17cf-4f07-9c16-91890abd4c66 tags:
### Aufgabe 2.2: $RC$-Glieder
* Verwenden Sie eine **Rechteckspannung** und stellen Sie sowohl $U_{e}$, als auch $U_{a}$ für das **Integrierglied** und den Fall $\omega\gg\omega_{0}$, auf dem Oszilloskop dar.
* Verwenden Sie eine **Dreieckspannung** und stellen Sie sowohl $U_{e}$, als auch $U_{a}$ für das **Differenzierglied** und den Fall $\omega\ll\omega_{0}$, auf dem Oszilloskop dar.
* Verwenden Sie eine **sinusförmige Wechelspannung** und stellen Sie sowohl $U_{e}$, als auch $U_{a}$ für das **Differenzierglied als Phasenschieber** für verschiedene Frequenzen auf dem Oszilloskop dar.
---
%% Cell type:markdown id:0e9d08aa-461c-4381-a9ca-375a0fe5d4e3 tags:
**V E R S U C H S B E S C H R E I B U N G**
*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
---
%% Cell type:markdown id:fd84b560-dd2e-48e1-a875-244d62f81981 tags:
**L Ö S U N G**
*Fügen Sie numerische Berechnungen zur Lösung dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden verwandeln Sie diese Zelle in eine Code-Zelle. Fügen Sie ggf. weitere Code-Zellen zu.*
---
%% Cell type:markdown id:aaa9ea68-3117-4ddf-aa46-ff4ddd34b974 tags:
**D I S K U S S I O N**
*Fügen Sie eine abschließende Diskussion und Bewertung Ihrer Lösung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
---
%% Cell type:markdown id:44dd4e62-90df-4b5d-83f5-7564c1b22df9 tags:
## Aufgabe 3: XY-Modus
Stellen Sie die **Strom-Spannungs-Kennlinie einer am Versuchsplatz ausliegenden Z-Diode** im XY-Modus auf dem Oszilloskop dar.
---
%% Cell type:markdown id:87c05b50-0f2f-470d-bde6-9ec06e86f9c7 tags:
**V E R S U C H S B E S C H R E I B U N G**
*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
---
%% Cell type:markdown id:f2415ca8-4d13-4b10-b8fc-8d3291a1ed1e tags:
**L Ö S U N G**
*Fügen Sie numerische Berechnungen zur Lösung dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden verwandeln Sie diese Zelle in eine Code-Zelle. Fügen Sie ggf. weitere Code-Zellen zu.*
---
%% Cell type:markdown id:53c1f2d2-3029-4f88-8040-5a5f9431c7af tags:
**D I S K U S S I O N**
*Fügen Sie eine abschließende Diskussion und Bewertung Ihrer Lösung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
---
%% Cell type:markdown id:269b6fda-8db0-4fbc-a776-017db5617039 tags:
## Aufgabe 4: Einmalvorgänge
%% Cell type:markdown id:09482237-2a79-41cd-b528-fefb30079ca8 tags:
### Aufgabe 4.1: Kondensatorentladung
**Diese Aufgabe ist nur für Studierende mit Hauptfach Physik verpflichtend. Studierende mit Nebenfach Physik und Lehramtstudierende können diese Aufgabe überspringen.**
Speichern Sie den Spannungsverlauf beim Entladevorgang eines Kondensators mit $C=0.47\,\mathrm{\mu F}$ in zwei Konfigurationen:
* Über den Eingangswiderstand des Oszilloskops.
* Über den Eingangswiderstand des 10:1-Tastkopfes am Oszilloskop.
Bestimmen Sie bei vorgegebenem $C$ die **Eingangswiderstände** des Oszilloskops und des Tastkopfs und vergleichen Sie diese mit den Herstellerangaben.
---
%% Cell type:markdown id:b91ab2bd-663a-4c63-824d-7718f076d9ba tags:
**V E R S U C H S B E S C H R E I B U N G**
*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
---
%% Cell type:markdown id:2985d761-c8e5-4fa6-b5b5-95d7579fec9c tags:
**L Ö S U N G**
*Fügen Sie numerische Berechnungen zur Lösung dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden verwandeln Sie diese Zelle in eine Code-Zelle. Fügen Sie ggf. weitere Code-Zellen zu.*
---
%% Cell type:markdown id:f5d48581-de6e-4120-a02d-dc2346b4da23 tags:
**D I S K U S S I O N**
*Fügen Sie eine abschließende Diskussion und Bewertung Ihrer Lösung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
---
%% Cell type:markdown id:6f4aa669-45c2-4ee5-84ca-adcaa1b9dd56 tags:
### 4.2: Fallversuch
### Aufgabe 4.2: Fallversuch
* Speichern Sie die **Fallkurve eines Magneten** auf seinem Weg durch ein eigens angefertigtes Fallrohr.
* Bestimmen Sie aus der Fallkurve des Magenten die **Erdbeschleunigung $g$**.
---
%% Cell type:markdown id:3f6bb105-18b5-4830-bca2-056ef5b07a7a tags:
**V E R S U C H S B E S C H R E I B U N G**
*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
---
%% Cell type:markdown id:d26725aa-0c73-46b7-a4ef-8b14d8aae596 tags:
**L Ö S U N G**
*Fügen Sie numerische Berechnungen zur Lösung dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden verwandeln Sie diese Zelle in eine Code-Zelle. Fügen Sie ggf. weitere Code-Zellen zu.*
---
%% Cell type:markdown id:c898cc72-ae42-4a14-9f70-1aace63297f2 tags:
**D I S K U S S I O N**
*Fügen Sie eine abschließende Diskussion und Bewertung Ihrer Lösung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
---
......
Oszilloskop/Oszilloskop_Hinweise.ipynb
+ 8
− 10
View file @ 723892c0
%% Cell type:markdown id:0ed58416-7972-4ef1-9b76-c3a2842ac14b tags:
# Hinweise zum Versuch Oszilloskop
%% Cell type:markdown id:cbbba30f-d1e8-4875-8c14-6e55dacdc02f tags:
## Aufgabe 1: Einkanalbetrieb
%% Cell type:markdown id:96ca407c-799d-4a17-8cfb-fc6214f9ae9f tags:
### Aufgabe 1: Grundfunktionen des Oszilloskops
### Aufgabe 1.1: Grundfunktionen des Oszilloskops
%% Cell type:markdown id:2eb64c6a-c042-4038-ab5b-844b579366b0 tags:
%% Cell type:markdown id:02fdc195-f438-4637-b2e2-dc01385503fd tags:
Gehen Sie zur Bearbeitung dieser Aufgabe wie folgt vor:
* Erzeugen Sie mit Hilfe eines der beiden am Versuch zur Verfügung stehenden Funktionsgeneratoren eine **sinusförmige Wechselspannung** mit den folgenden Eigenschaften:
* Frequenz $\nu=10\,\mathrm{Hz}$
* Amplitude $U_{0}=1\ \mathrm{V_{pp}}$ (d.h. von Spitze zu Spitze).
* Stellen Sie dieses Signal auf dem Oszilloskop dar.
* Wie ändert sich das Signal, wenn Sie die folgenden **Einstellungen am Oszilloskop** variieren:
* Eingangsempfindlichkeit des Verstärkers (in VOLTS/DIV)?
* Signaleinkopplung (AC, DC oder GND)?
* Zeitablenkung (in TIME/DIV)?
* Triggerlevel?
* Triggerflanke?
* **Protokollieren** Sie:
* Die Bedeutung der folgenden Begriffe:
* Eingangsverstärkung,
* Signaleinkopplung,
* Zeitbasis,
* Zeitauflösung,
* Trigger.
* Die Änderungen, wenn Sie die Einstellungen am Oszilloskop, wie oben angegeben variieren.
* Die **Signalamplitude**, **Signalfrequenz** und **Anstiegszeit** (d.h. die Zeit, die das Signal benötigt um von 10 auf 90% seiner Amplitude anzusteigen) **mit entsprechend abgeschätzen Unsicherheiten**.
---
Weitere Details zur Vorbereitung auf diese Aufgabe finden Sie in der Datei [Hinweise-Bedienung](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Oszilloskop/doc/Hinweise-Bedienung.md).
---
%% Cell type:markdown id:6b4a8f9b-c957-45b5-9fcc-fa4d74608d64 tags:
### Aufgabe 1.2: Frequenzmodulation
%% Cell type:markdown id:69e0ebcb-73b6-4a23-a17c-4ca84a1720cf tags:
Für diesen Versuch prägen Sie einer Trägerwelle von $\nu_{2}=1.5\ \mathrm{kHz}$ eine FM von $\nu_{1}=50\ \mathrm{Hz}$ auf. Gehen Sie hierzu wie folgt vor:
* Legen Sie eine **sinusförmige Wechselspannung** mit einer Amplitude von $U_{1}=50\ \mathrm{mV_{pp}}$ und einer Frequenz von $\nu_{1}=50\ \mathrm{Hz}$ aus **Generator 1** an die `VC IN`-Buchse von **Generator 2** an (siehe [Datenblatt](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Oszilloskop/Datenblatt.md) zum Versuch).
* Stellen Sie an **Generator 2** eine **sinusförmige Wechselspannung** mit einer Frequenz von $\nu_{2}=1.5\ \mathrm{kHz}$ ein.
* Gehen Sie zur Messung von $\Delta\nu_{s}$ wie in der Datei [Hinweise-FM](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Oszilloskop/doc/Hinweise-FM.md) beschrieben vor.
* Sie können $\nu_{\mathrm{min}}$ und $\nu_{\mathrm{max}}$ jeweils aus der Dauer einer Periode am Oszilloskp bestimmen.
* Schätzen Sie entsprechende Unsicherheiten ab und propagieren Sie diese auf $\Delta\nu_{s}$.
* **Protokollieren** Sie:
* Den Aufbau der Schaltung(en) in eigenen Worten, ggf. mit Skizzen.
* Die Werte $\nu_{\mathrm{min}}\pm\Delta\nu_{\mathrm{min}}$, $\nu_{\mathrm{max}}\pm\Delta\nu_{\mathrm{max}}$ und $\nu_{s}\pm\Delta\nu_{s}$,
* Fügen Sie Ihrem Protokoll ein Bild des zusätzlich amplitudenmodulierten Signals zur Veranschaulichung Ihres Vorgehens bei.
---
Weitere Details zu dieser Aufgabe finden Sie in der Datei [Hinweise-FM](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Oszilloskop/doc/Hinweise-FM.md).
---
%% Cell type:markdown id:1793639b-889e-4439-bc6b-18339b1da3ef tags:
## Aufgabe 2: Zweikanalbetrieb
Stellen Sie zur Bearbeitung der folgenden Aufgaben jeweils zwei Signale auf CH1 und CH2 über derselben Zeitachse dar.
%% Cell type:markdown id:f9440de9-3056-48aa-aaf4-c2d7a03a7155 tags:
### Aufgabe 2.1: Einweggleichrichter
%% Cell type:markdown id:c2e546e6-6f07-4130-9140-2a642575a01d tags:
Gehen Sie zur Bearbeitung dieser Aufgabe wie folgt vor:
* Erzeugen Sie mit Hilfe des am Versuch zur Verfügung stehenden Funktionsgenerators eine **sinusförmige Wechselspannung** mit den folgenden Eigenschaften:
* Frequenz $\nu=10\,\mathrm{Hz}$
* Amplitude $U_{e}=8\ \mathrm{V_{pp}}$ (d.h. von Spitze zu Spitze).
* Stellen Sie $U_{e}$ und $U_{a}$ auf dem Oszilloskop dar.
* **Protokollieren** Sie:
* Den verwendeten Aufbau in eigenen Worten (mit Skizze!).
* Das Prinzip der Gleichrichtung.
* Die von Ihnen verwendeten Werte für $R$, ($C$), und $\nu$.
* Fügen Sie dem Protokoll ein Bild der von Ihnen dargestellten Gleichrichtung, jeweils **für die Schaltung mit und ohne Kondensator**, bei.
---
Weitere Details zur Vorbereitung auf diese Aufgabe finden Sie in der Datei [Hinweise-Gleichrichter](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Oszilloskop/doc/Hinweise-Gleichrichter.md).
---
%% Cell type:markdown id:842a63f7-65c7-4752-82a0-9ca654e46acf tags:
### Aufgabe 2.2: $RC$-Glieder
%% Cell type:markdown id:cbc28245-1839-470d-932e-b45c10912362 tags:
Gehen Sie zur Bearbeitung dieser Aufgabe wie folgt vor:
* Wählen Sie $R$ und $C$ geeignet und berechnen Sie $\omega_{0}$.
#### Integrierglied
* Wählen Sie eine **Rechteckspannung**.
* Wählen Sie $\nu$ am Funktionsgenerator geeignet, so dass die Bedingung $\omega\gg\omega_{0}$ für die Verwendung des $RC$-Glieds als **Integrierer** erfüllt ist.
* Stellen Sie $U_{e}$ und $U_{a}$ gemeinsam auf dem Oszilloskop dar.
* **Protokollieren** Sie:
* Den Aufbau der Schaltung (mit Skizze!).
* Die verwendeten Werte von $R$, $C$ und $\nu$.
* Den berechneten Wert von $\omega_{0}$.
* Fügen Sie Ihrem Protokoll ein Bild Ihrer Darstellung von $U_{e}$ und $U_{a}$ am Ozilloskop bei.
* Geben Sie zu allen protokollierten Werten entsprechende Unsicherheiten an.
#### Differenzierglied
* Wählen Sie eine **Dreieckspannung**.
* Wählen Sie $\nu$ am Funktionsgenerator geeignet, so dass die Bedingung $\omega\ll\omega_{0}$ für die Verwendung des $RC$-Glieds als **Differenzierer** erfüllt ist.
* Stellen Sie $U_{e}$ und $U_{a}$ gemeinsam auf dem Oszilloskop dar.
* **Protokollieren** Sie:
* Den Aufbau der Schaltung (mit Skizze!).
* Den verwendeten Wert von $\nu$.
* Fügen Sie Ihrem Protokoll ein Bild Ihrer Darstellung von $U_{e}$ und $U_{a}$ am Ozilloskop bei.
#### Phasenschieber
* Wählen Sie eine **sinusförmige Wechwelspannung**.
* Verwenden Sie die Schaltung des **Differenzierglieds als Phasenshieber**.
* Stellen Sie $U_{e}$ und $U_{a}$ gemeinsam auf dem Oszilloskop dar.
* Wählen Sie mindestens fünf Frequenzen $\nu^{(1)}<\nu^{(2)}<\nu^{(3)}(\approx\nu_{0})<\nu^{(4)}<\nu^{(5)}$.
* Passen Sie an die von Ihnen aufgenommenen Datenpunkte ein Modell entsprechend Gleichung **(3)** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Oszilloskop/doc/Hinweise-RCGlieder.md) an und bestimmen Sie daraus einen genaueren Wert für $\omega_{0}$.
* **Protokollieren** Sie:
* Alle Messpunkte und deren Unsicherheiten.
* Den von Ihnen berechneten Wert von $\omega_{0}\pm\Delta\omega_{0}$.
* Fügen Sie Ihrem Protokoll ein exemplarisches Bild Ihrer Darstellung von $U_{e}$ und $U_{a}$ am Oszilloskop bei.
* Vergleichen Sie den von Ihnen bestimmen Wert von $\omega_{0}$ mit dem aus $R$ und $C$ berechneten Wert.
* Berücksichtigen Sie die **Unsicherheiten aller Mesgrößen!**
---
Weitere Details zur Vorbereitung auf diese Aufgabe finden Sie in der Datei [Hinweise-RCGlieder](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Oszilloskop/doc/Hinweise-RCGlieder.md).
---
%% Cell type:markdown id:8f244574-4e94-49ec-ab06-298e5a736c07 tags:
## Aufgabe 3: XY-Modus
%% Cell type:markdown id:ba03dfb1-ac27-4304-b410-2d9952d56716 tags:
%% Cell type:markdown id:538da047-83cc-46f8-b3e7-de4dedb8fdb3 tags:
Ein Schaltbild zur Messung der $I(U)$-Kennlinie der Z-Diode finden Sie in **Abbildung 2** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Oszilloskop/doc/Hinweise-XYModus.md). Gehen Sie zur Bearbeitung dieser Aufgabe wie folgt vor:
* Koppeln Sie die Eingangsspannung $U_{e}$ ggf. durch einen Trenntransformator vom Eingangsnetz ab.
* Greifen Sie die Spannung über der Z-Diode mit CH1 ab.
* Greifen Sie den Strom als über den Lastwiderstand $R$ abfallende Spannung mit CH2 ab.
* Dadurch, dass es sich um einen periodischen Vorgang handelt entsteht ein stabiles Bild auf dem Oszilloskop.
* **Protokollieren** Sie:
* $U_{\mathrm{BR}}$ mit entsprechender Unsicherheit.
* Fügen Sie Ihrem Protokoll ein Bild der von Ihnen dargestellten $I(U)$-Kennlinie bei.
---
Weitere Details zur Vorbereitung auf diese Aufgabe finden Sie in der Datei [Hinweise-XYModus](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Oszilloskop/doc/Hinweise-XYModus.md).
---
%% Cell type:markdown id:018578f6-7569-4bd3-9a88-f61874b56c97 tags:
## Aufgabe 4: Einmalvorgänge
* Die folgenden Versuche können nur mit einem Digitaloszilloskop durchgeführt werden, das über die Möglichkeit verfügt Einmalvorgänge aufzuzeichnen und zu speichern.
* Koppeln Sie die Signale als DC-Signale ein.
* Lesen Sie die aufgezeichneten Daten mit dem bereitgestellten USB-Datenträger aus und verarbeiten Sie sie entsprechend weiter.
%% Cell type:markdown id:f02bf9d0-e26d-44f6-b81f-5ab2143346a4 tags:
### Aufgabe 4.1: Kondensatorentladung
%% Cell type:markdown id:8a75dc6a-3fba-4d76-95c3-cfbeafdbc290 tags:
Einen Schaltplan die für Aufnahme der Kondensatorentladung finden Sie in **Abbildung 1** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Oszilloskop/doc/Hinweise-Kondensatorentladung.md). Gehen Sie zur Bearbeitung dieser Aufgabe wie folgt vor:
* Laden Sie den Kondensator.
* Sie können hierzu entweder das bereitgestellte Netzteil oder einen der beiden Frequenzgeneratoren mit einem Rechtecksignal niedriger Frequenz (z.B. von $0.1\,\mathrm{Hz}$) verwenden.
* Stellen Sie die Entladung des Kondensators als Einmalvorgang mit dem Ozilloskop dar. Schließen Sie hierzu den Kondensator über das Oszilloskop kurz:
* Der direkte Anschluss erfolgt über einen [Bananen-BNC-Adapter](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Oszilloskop/figures/Banane-BNC.png).
* Der Anschluss des [Tastkopfs](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Oszilloskop/figures/OszilloskopTastkopf.png) erfolgt über die entsprechenden Klemmen.
* Passen Sie ein Gleichung **(1)** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Oszilloskop/doc/Hinweise-Kondensatorentladung.md) entsprechendes Modell an die aufgezeichneten Datenpunkte an und bestimmen Sie daraus den Widerstand $R\pm\Delta R$ bei gegebenem $C$.
* **Protokollieren** Sie:
* Den Aufbau der Schaltung in eigenen Worten (mit Skizze!).
* Fügen Sie Ihrem Protokoll jewels ein Diagramm der Datenpukte mit Anpassung bei.
* Die jeweilige Güte der Anpassung, ausgedrückt durch den Wert $\chi^{2}/\alpha$ oder den $p$-Wert der Anpassung (siehe Versuch [Datenverarbeitung](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Datenverarbeitung)).
* $R\pm\Delta R$ für den **direkten Anschluss** des Oszilloskops.
* $R\pm\Delta R$ für den **Anschluss über den Tastkopf**.
* Protokollieren Sie **alle** numerischen Werte mit entsprechenden Unsicherheiten!
* Vergleichen Sie die von Ihnen bestimmten Werte von $R_{i}$ mit Ihrer Erwartung aus Datenblatt und Handbuch des Oszilloskops.
---
Weitere Details zur Vorbereitung auf diese Aufgabe finden Sie in der Datei [Hinweise-Kondensatorentladung](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Oszilloskop/doc/Hinweise-Kondensatorentladung.md).
---
%% Cell type:markdown id:43514625-5ee0-4c48-b42b-0d28fb8c45d0 tags:
### Aufgabe 4.2: Fallversuch
%% Cell type:markdown id:3cd8f8f0-ddd8-4785-acdf-08cb5834b4df tags:
Für diesen Versuch benötigen Sie keine Spannungsquelle! Gehen Sie für diesen Versuch wie folgt vor:
* Schließen Sie das zur Verfügung gestellte Fallrohr über ein Koaxialkabel ans Digitaloszilloskop an.
* Stellen Sie das Oszilloskop auf manuellen Triggerbetrieb (`Edge Trigger`) und stellen Sie die Triggerschwelle auf ${\approx}0.2\,\mathrm{V}$ ein. Damit sollten Sie sechs, wie in **Abbildung 1** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Oszilloskop/doc/Hinweise-Fallversuch.md) gezeigte, Spannungsspitzen als Einmalvorgang auf dem Oszilloskop aufzeichnen können.
* Bestimmen Sie die Differenzen $\Delta t_{k}$ mit entsprechenden Unsicherheiten $\Delta(\Delta t_{k})$ und damit die entsprechenden Datenpunkte $(\Delta t_{k}, \Delta s_{k})$.
* Schätzen Sie entsprechende Unsicherheiten $\Delta(\Delta s_{k})$ ab.
* Passen ein Gleichung **(1)** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Oszilloskop/doc/Hinweise-Fallversuch.md) entsprechendes Modell an die aufgezeichneten Datenpunkte an und bestimmen Sie daraus die Erdbeschleuniging $g\pm\Delta g$.
* **Protokollieren** Sie:
* Den Aufbau der Messanordnung in eigenen Worten (mit Skizze!).
* Die Datenpunkte $(\Delta t_{k}, \Delta s_{k})$ mit entsprechenden Unsicherheiten, am besten tabellarisch.
* Fügen Sie Ihrem Protokoll ein Diagramm der Datenpunkte mit Anpassung bei.
* Die Güte der Anpassung ausgedrückt durch den Wert $\chi^{2}/\alpha$ oder den $p$-Wert der Anpassung.
* Den ermittelten Wert $g\pm\Delta g$.
---
Weitere Details zur Vorbereitung auf diese Aufgabe finden Sie in der Datei [Hinweise-Fallversuch](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Oszilloskop/doc/Hinweise-Fallversuch.md).
---
......
Oszilloskop/figures/UI-Kennlinien.odg
+ 0
− 0
View file @ 723892c0
No preview for this file type
Oszilloskop/figures/UI-Kennlinien.png
+ 0
− 0
View replaced file @ 6e136e19 View file @ 723892c0
Oszilloskop/figures/UI-Kennlinien.png

21.1 KiB | W: | H:

Oszilloskop/figures/UI-Kennlinien.png

20.5 KiB | W: | H:

Oszilloskop/figures/UI-Kennlinien.png
Oszilloskop/figures/UI-Kennlinien.png
Oszilloskop/figures/UI-Kennlinien.png
Oszilloskop/figures/UI-Kennlinien.png
  • 2-up
  • Swipe
  • Onion skin
Transistor_und_Operationsverstaerker/Transistor_und_Operationsverstaerker.ipynb
+ 0
− 1
View file @ 723892c0
......@@ -280,7 +280,6 @@
"cell_type": "markdown",
"id": "97b7053b-f7c8-471f-bd76-01bb183198e0",
"metadata": {
"jp-MarkdownHeadingCollapsed": true,
"tags": []
},
"source": [
......
0% or .
You are about to add 0 people to the discussion. Proceed with caution.
Finish editing this message first!
Please register or to comment

Help | Imprint | Privacy policy | Accessibility | Contact