"Gehen Sie zur Bestimmung von $R_{L}$ und $X_{L}$, für diesen Versuch, wie folgt vor:\n",
"\n",
" * Schließen Sie die Spule $Z_{L}$ mit einem Lastwiderstand $R$ und dem Ausgang des Frequenzgenerators in Reihe. Wählen Sie hierzu einen geeigneten Lastwiderstand aus.\n",
" * Beobachten Sie die folgenden Signale am Oszilloskop:\n",
" * Die Klemmspannung $U_{K}$ am Frequenzgenerator.\n",
" * Die über den Lastwiderstand $R$ abfallende Spannung $U_{R}$.\n",
" * Die über die Impedanz $Z_{L}$ der Spule abfallende Spannung $U_{L}$. \n",
" * Schließen Sie die Spule $Z_{L}$ mit einem Lastwiderstand $R$ und dem Ausgang des Frequenzgenerators in Reihe. Wählen Sie hierzu einen geeigneten Lastwiderstand aus. Gehen Sie dazu wie [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Elektrische_Messverfahren/doc/Hinweise-Impedanz.md) beschrieben vor. \n",
" * **Protokollieren** Sie:\n",
" * Den Aufbau der Schaltung in eigenen Worten (mit Skizze!).\n",
" * Die Peakspannungen der Signale für $U_{K}$, $U_{R}$ und $U_{L}$.\n",
" * Die Phasenverschiebung von $U_{K}$ gegenüber $U_{R}$.\n",
" * Die Peakspannungen der Signale für $U_{\\mathrm{CH1}}$ und $U_{\\mathrm{CH2}}$.\n",
" * Die Phasenverschiebung von $-U_{\\mathrm{CH1}}$ gegenüber $U_{\\mathrm{CH1}}$.\n",
" * Protokollieren Sie **alle** numerischen Werte mit entsprechenden Unsicherheiten!\n",
" * Berechnen Sie $R_{L}$ und $X_{L}$ **mit entsprechenden Unsicherheiten**.\n",
" * Vergleichen Sie den so ermittelten Wert für $R_{L}$ mit dem aus **Aufgabe 2.1** unter Berücksichtigung der entsprechenden Unsicherheiten. \n",
Gehen Sie zur Messung der Innenwiderstände ($R_{A}$) des Strommessgeräts (A) und ($R_{V}$) der Spannungsmessgeräte (V1 und V2), 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 V1/V2 parallel zu A in den Schaltkreis ein.
***Protokollieren** Sie:
* Den Aufbau der Schaltung in eigenen Worten (mit Skizze!).
* Ihre Beobachtung nach Parallelschaltung von V1/V2.
* Den Wert von $U_{0}$.
* Die Werte des an A gemessenen Stroms ($I_{0}$) ohne und ($I_{A}$) mit V1/V2 im Schaltkreis.
* Die mit V1/V2 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).
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.
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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).
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**.
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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).
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 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 $U_{L}$.
* Schließen Sie die Spule $Z_{L}$ mit einem Lastwiderstand $R$ und dem Ausgang des Frequenzgenerators in Reihe. Wählen Sie hierzu einen geeigneten Lastwiderstand aus. Gehen Sie dazu wie [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Elektrische_Messverfahren/doc/Hinweise-Impedanz.md) beschrieben vor.
***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 $U_{R}$.
* Die Peakspannungen der Signale für $U_{\mathrm{CH1}}$ und $U_{\mathrm{CH2}}$.
* Die Phasenverschiebung von $-U_{\mathrm{CH1}}$ gegenüber $U_{\mathrm{CH1}}$.
* 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.
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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).
@@ -68,6 +68,35 @@ $|Z_{L}|$ bestimmt die Größe des Stroms, $\varphi$ die Phasenlage relativ zu $
**Ein realer Schaltkreis enthält immer effektive Widerstände, Induktivitäten und Kapazitäten.** Für andere, als sinusförmige Signale kommt es zu einer frequenzabhängigen Verzerrung des Eingangssignals. Um die Form des Ausgangssignals aus dem Eingangssignal und dem Schaltkreis ableiten zu können bedarf es in solchen fällen einer Fourier-Entwicklung des Eingangssignals, woraus sich $Z_{\omega}$ und $\varphi_{\omega}$ bestimmen lassen.
## Messung der Impedanz einer realen Spule
Gehen Sie zur Messung der Impedanz einer realen Spule mit dem Oszilloskop z.B., wie in **Abbildung 2** gezeigt, vor:
**Abbildung 2**: (Messung der Impedanz einer realen Spule mit dem Oszilloskop)
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- Messen Sie den Spannungsabfall über einem geeignet gewählten, bekannten Vorwiderstand $R_{V}$ auf CH1 des Oszilloskops.
- Messen Sie den Spannungsabfall über der Spule auf CH2 des Oszilloskops. Da Sie die Spannungsabfälle jeweils relativ zum Potential zwischen beiden Schaltelementen messen ist CH2 relativ zu CH1 am Oszilloskop zu invertieren.
- Bestimmen Sie die Phase $\varphi$ zwischen $-U_{\mathrm{CH2}}(t)$ und $U_{\mathrm{CH1}}(t)$.
