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Commit d6554608 authored by Roger Wolf's avatar Roger Wolf
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# Hinweise zum Versuch Elektrische Messverfahren
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## Aufgabe 1: Ohmscher Widerstand in Netzwerken
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### Aufgabe 1.1: Innenwiderstände elektrischer Messgeräte
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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**.
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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).
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### Aufgabe 1.2: Bestimmung ohmscher Widerstände
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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).
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### Aufgabe 1.3: Innenwiderstand einer Trockenbattetrie
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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).
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## Aufgabe 2: Impedanz im Wechselstromkreis
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### Aufgabe 2.1: Ohmscher Widerstand der Spule
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Wählen Sie zur Messung von $R_{L}$ der realen Spule eine der Methoden aus **Aufgabe 1.2** und gehen Sie dann analog zu **Aufgabe 1.2** vor.
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### Aufgabe 2.2: Impedanz einer realen Spule
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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. 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 $U_{\mathrm{CH1}}$ und $U_{\mathrm{CH2}}$.
* Die Phasenverschiebung von $-U_{\mathrm{CH1}}$ gegenüber $U_{\mathrm{CH1}}$.
* Die Peakspannungen der Signale für $U_{\mathrm{CH1}}(t)$ und $U_{\mathrm{CH2}}(t)$.
* Die Phase zwischen $U_{\mathrm{CH1}}(t)$ und $U_{\mathrm{CH1}}(t)$.
* 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).
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