*: Unterschied zwischen den Versionen

Aus Schulphysikwiki
Wechseln zu: Navigation, Suche
(→‎Erklärung durch Überlagerung von Wellen als "Stehende Welle")
 
(401 dazwischenliegende Versionen des gleichen Benutzers werden nicht angezeigt)
Zeile 1: Zeile 1:
 
__NOTOC__
 
__NOTOC__
−
==Leere Seite==
 
 
{|
 
{|
−
|height="700x"|
+
|height="1150px"|
 
|}
 
|}
−
__NOTOC__
 
−
==Erklärung durch Überlagerung von Wellen als "Stehende Welle"==
 
  
−
Überlagern sich zwei gegenläufige Wellen mit gleicher Wellenlänge und gleicher Amplitude, so ergibt sich in regelmäßigen Abständen von einem Viertel der Wellenlänge konstruktive und destruktive Interferenz. Dieses Phänomen hat man auch bei der [[Interferenz#Zwei-Quellen-Interferenz|Zwei-Quellen-Interferenz]] in dem Gebiet zwischen zwei Lautsprechern beobachten können.
+
==Praktikum: Messen der Leistung==
−
Die Überlagerung sieht aus wie eine "Stehende Welle" und heißt deswegen auch so.  Die Stellen mit konstruktiver Interferenz heißen ''Bäuche'', die mit destruktiver Interferenz ''Knoten''. ([http://www.pk-applets.de/phy/interferenz/interferenz.html Animation])
+
====Material====
 +
[[Datei:Praktikum Leistung.jpg|thumb|right|300px]]
 +
* 1 Steckbrett mit ca. 10 Verbindungssteckern
 +
* 1 Flachbatterie 4,5V
 +
* 2 Kabel mit 2 Klemmen
 +
* 2 Lämpchen mit Fassungen
 +
* 2 Multimeter mit je 2 Kabeln
  
−
Stehende Wellen sind aber keine Wellen mehr, sondern eine Schwingung durch die Formveränderung eines Körpers.
+
====Arbeitsauftrag====
−
Denn bei einer stehenden Welle wird überhaupt keine Energie oder Impuls transportiert. Beide Wellen haben die gleiche [[Energietransport_einer_Welle_(Intensität)|Intensität]], aber in gegenläufigen Richtungen.
+
*Messt in den verschiedenen Schaltungen wieviel Watt Leistung (P) (oder Energiestromstärke) die Batterie und die Lämpchen haben.
 +
#Dazu sollt ihr in allen Stromkreisen die verschiedenen Potentiale messen und farbig in die Schaltpläne einzeichnen. Der Minuspol der Batterie soll die Erde sein, also auf 0 Volt liegen. Aus den Potentialen könnt ihr die Spannung U (Potentialunterschied) in Volt an den Bauteilen berechnen.
 +
#Dann müßt ihr die Stromstärken an allen Bauteilen messen und in den Schaltplan eintragen.
 +
#Aus Spannung und Stromstärke könnt ihr die Leistung der Bauteile berechnen.
 +
#Versucht die Versuchsergebnisse logisch zu erklären und schreibt eure Begründung auf.
  
−
Man kann die Eigenschwingungen von ausgedehnten Körpern aber sehr schön mit Hilfe von Wellen beschreiben.
+
====Schaltungen====
−
An den Rändern des schwingenden Gegenstandes wird die Welle reflektiert. Je nach Art des Randes aber unterschiedlich, was man in [[Media:Welle_Reflektion_loses_festes_Ende.ogg|diesem Video]] sehen kann.
+
:[[Datei:Praktikum_Leistungsmessung_Schaltpläne.png|600px]]
−
An einem offenen (losen) Ende wird ein Wellenberg als Wellenberg reflektiert. An einem geschlossenen (festen) Ende als Tal. Man kann auch sagen, dass die Welle bei einem festen Ende einen Phasensprung von <math>\pi</math> macht.
+
  
−
Überlagert sich die einlaufende Welle mit der reflektierten, so entsteht eine stehende Welle. Das ist in dieser [http://www.walter-fendt.de/ph14d/stwellerefl.htm Animation] nachzuvollziehen.
+
:'''a)''' Ein Lämpchen an der Batterie angeschlossen.
  
 +
              | Batterie | Lämpchen |
 +
Spannung U    |          |          |
 +
              |          |          |
 +
Stromstärke I |          |          |
 +
              |          |          |
 +
Leistung P    |          |          |
 +
              |          |          |
  
 +
:'''b)''' Zwei Lämpchen parallel geschaltet.
  
−
<gallery widths=200px heights=70px  perrow=3 >
+
              | Batterie | Lämpchen 1 | Lämpchen 2 |
−
Bild:Stehende_Welle_gg0.png|<math>\text{ } \quad \lambda_0= \frac{4}{2} \, l \qquad f_0=\frac{2}{4}\, \frac{c}{l} </math>
+
  Spannung U    |         |           |            |
−
Bild:Stehende_Welle_oo0.png|<math>\text{ } \quad \lambda_0= \frac{4}{2} \, l \qquad f_0=\frac{2}{4}\, \frac{c}{l} </math>
+
              |         |            |            |
−
Bild:Stehende_Welle_go0.png|<math>\text{ } \quad \lambda_0= \frac{4}{1} \, l \qquad f_0=\frac{1}{4}\, \frac{c}{l} </math>
+
  Stromstärke I |          |            |            |
−
  Bild:Stehende_Welle_gg1.png|<math>\text{ } \quad \lambda_1= \frac{4}{4} \, l \qquad f_1=\frac{4}{4}\, \frac{c}{l} </math>
+
              |          |            |            |
−
Bild:Stehende_Welle_oo1.png|<math>\text{ } \quad \lambda_1= \frac{4}{4} \, l \qquad f_1=\frac{4}{4}\, \frac{c}{l} </math>
+
  Leistung P    |          |            |            |
−
Bild:Stehende_Welle_go1.png|<math>\text{ } \quad \lambda_1= \frac{4}{3} \, l \qquad f_1=\frac{3}{4}\, \frac{c}{l} </math>
+
              |          |            |            |
−
Bild:Stehende_Welle_gg2.png|<math>\text{ } \quad \lambda_2= \frac{4}{6} \, l \qquad f_2=\frac{6}{4}\, \frac{c}{l} </math>
+
−
Bild:Stehende_Welle_oo2.png|<math>\text{ } \quad \lambda_2= \frac{4}{6} \, l \qquad f_2=\frac{6}{4}\, \frac{c}{l} </math>
+
−
  Bild:Stehende_Welle_go2.png|<math>\text{ } \quad \lambda_2= \frac{4}{5} \, l \qquad f_2=\frac{5}{4}\, \frac{c}{l} </math>
+
−
Bild:Stehende_Welle_gg3.png|<math>\text{ } \quad \lambda_3= \frac{4}{8} \, l \qquad f_3=\frac{8}{4}\, \frac{c}{l} </math>
+
−
  Bild:Stehende_Welle_oo3.png|<math>\text{ } \quad \lambda_3= \frac{4}{8} \, l \qquad f_3=\frac{8}{4}\, \frac{c}{l} </math>
+
−
Bild:Stehende_Welle_go3.png|<math>\text{ } \quad \lambda_3= \frac{4}{7} \, l \qquad f_3=\frac{7}{4}\, \frac{c}{l} </math>
+
−
</gallery>
+
  
 +
:'''c)''' Zwei Lämpchen in Reihe geschaltet.
  
−
Die Eigenfrequenzen unterscheiden sich also je nachdem, ob beide Randbedingungen gleich (offen-offen und geschlossen-geschlossen) oder unterschiedlich sind.
+
              | Batterie | Lämpchen 1 | Lämpchen 2 |
−
 
+
Spannung U    |          |            |            |
−
{|class="wikitable"
+
              |          |            |            |
−
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|  
+
Stromstärke I |         |            |            |
−
Bei symmetrischen Randbedingen sind alle Vielfache der Grundfrequenz Eigenfrequenzen.
+
              |          |            |            |
−
:<math> f_n=\frac{2 \,(n+1)}{4}\, \frac{c}{l} \qquad f_n=(n+1)\, f_0 </math>
+
Leistung P    |          |            |            |
−
 
+
              |          |            |            |
−
Bei unsymmetrischen Randbedingen sind nur ungeradzahlige Vielfache der Grundfrequenz Eigenfrequenzen.
+
−
:<math> f_n=\frac{2 \,(n+1)-1}{4}\, \frac{c}{l} \qquad f_n=(2\,(n+1)-1)\, f_0 </math>
+
−
|}
+

Aktuelle Version vom 22. Juli 2026, 10:39 Uhr

Praktikum: Messen der Leistung

Material

Praktikum Leistung.jpg
  • 1 Steckbrett mit ca. 10 Verbindungssteckern
  • 1 Flachbatterie 4,5V
  • 2 Kabel mit 2 Klemmen
  • 2 Lämpchen mit Fassungen
  • 2 Multimeter mit je 2 Kabeln

Arbeitsauftrag

  • Messt in den verschiedenen Schaltungen wieviel Watt Leistung (P) (oder Energiestromstärke) die Batterie und die Lämpchen haben.
  1. Dazu sollt ihr in allen Stromkreisen die verschiedenen Potentiale messen und farbig in die Schaltpläne einzeichnen. Der Minuspol der Batterie soll die Erde sein, also auf 0 Volt liegen. Aus den Potentialen könnt ihr die Spannung U (Potentialunterschied) in Volt an den Bauteilen berechnen.
  2. Dann müßt ihr die Stromstärken an allen Bauteilen messen und in den Schaltplan eintragen.
  3. Aus Spannung und Stromstärke könnt ihr die Leistung der Bauteile berechnen.
  4. Versucht die Versuchsergebnisse logisch zu erklären und schreibt eure Begründung auf.

Schaltungen

Praktikum Leistungsmessung Schaltpläne.png
a) Ein Lämpchen an der Batterie angeschlossen. 
              | Batterie | Lämpchen |
Spannung U    |          |          |
              |          |          |
Stromstärke I |          |          |
              |          |          |
Leistung P    |          |          |
              |          |          |
b) Zwei Lämpchen parallel geschaltet. 
              | Batterie | Lämpchen 1 | Lämpchen 2 |
Spannung U    |          |            |            |
              |          |            |            |
Stromstärke I |          |            |            |
              |          |            |            |
Leistung P    |          |            |            |
              |          |            |            |
c) Zwei Lämpchen in Reihe geschaltet. 
              | Batterie | Lämpchen 1 | Lämpchen 2 |
Spannung U    |          |            |            |
              |          |            |            |
Stromstärke I |          |            |            |
              |          |            |            |
Leistung P    |          |            |            |
              |          |            |            |
Von „https://www.schulphysikwiki.de/index.php?title=*&oldid=18535“