Nichtlinearer Widerstand

TEILE UND MATERIALIEN

• Taschenrechner (oder Bleistift und Papier zum Rechnen)
• 6-Volt-Batterie
• Niedervolt-Glühlampe (Radio Shack Katalog # 272-1130 oder gleichwertig)

QUERVERWEISE

Lektionen in Stromkreisen , Band 1, Kapitel 2:„Ohmsches Gesetz“

LERNZIELE

• Voltmeter verwenden
• Amperemeter verwenden
• Ohmmeter verwenden
• Verwendung des Ohmschen Gesetzes
• Erkennung, dass einige Widerstände instabil sind!
• Wissenschaftliche Methode

SCHEMATISCHES DIAGRAMM

ILLUSTRATION

ANLEITUNG

Messen Sie den Widerstand der Lampe mit Ihrem Multimeter. Dieser Widerstandswert ist auf den dünnen Metallfaden im Inneren der Lampe zurückzuführen.

Er hat wesentlich mehr Widerstand als ein Überbrückungsdraht, aber weniger als jeder der Widerstände aus dem letzten Experiment. Notieren Sie diesen Widerstandswert für die zukünftige Verwendung. Bauen Sie eine Schaltung mit einer Batterie und einer Lampe auf.

Stellen Sie Ihr Multimeter auf den entsprechenden Spannungsbereich ein und messen Sie die Spannung an der Lampe, wenn sie eingeschaltet (leuchtet) ist. Notieren Sie diesen Spannungswert zusammen mit dem zuvor gemessenen Widerstandswert.

Stellen Sie Ihr Multimeter auf den höchsten verfügbaren Strombereich ein. Unterbrechen Sie den Stromkreis und schließen Sie das Amperemeter innerhalb dieser Unterbrechung an, sodass es ein Teil des Stromkreises wird, in Reihe mit der Batterie und der Lampe.

Wählen Sie den besten Strombereich:Derjenige, der die stärkste Anzeige des Messgeräts liefert, ohne den Messbereich zu überschreiten. Wenn Ihr Multimeter eine automatische Bereichsauswahl hat, brauchen Sie sich natürlich nicht um Einstellbereiche zu kümmern.

Notieren Sie diesen Stromwert zusammen mit den zuvor aufgezeichneten Widerstands- und Spannungswerten. Verwenden Sie die gemessenen Werte für Spannung und Widerstand und verwenden Sie die Gleichung des Ohmschen Gesetzes, um den Stromkreis zu berechnen. Vergleichen Sie diesen berechneten Wert mit dem gemessenen Wert für den Stromkreis:

Was Sie finden sollten, ist ein deutlicher Unterschied zwischen dem gemessenen Strom und dem berechneten Strom:Der berechnete Wert ist viel größer. Warum ist das? Um die Sache interessanter zu machen, versuchen Sie erneut, den Widerstand der Lampe zu messen, diesmal mit einem anderen Messgerätmodell.

Um einen Widerstandswert zu erhalten, müssen Sie die Lampe vom Batteriestromkreis trennen, da Spannungen außerhalb des Messgeräts die Widerstandsmessung stören. Dies ist eine allgemeine Regel, die Sie sich merken sollten:Messen Sie den Widerstand nur an einem nicht mit Strom versorgten Komponente!

Bei Verwendung eines anderen Ohmmeters wird die Lampe wahrscheinlich einen anderen Widerstandswert registrieren. Normalerweise liefern analoge Messgeräte höhere Lampenwiderstandswerte als digitale Messgeräte.

Dieses Verhalten unterscheidet sich stark von dem der Widerstände im letzten Experiment. Wieso den? Welche Faktoren können den Widerstand des Lampenfadens beeinflussen, und wie können sich diese Faktoren zwischen beleuchteten und unbeleuchteten Bedingungen oder zwischen Widerstandsmessungen, die mit verschiedenen Messgeräten durchgeführt werden, unterscheiden?

Dieses Problem ist ein guter Testfall für die Anwendung wissenschaftlicher Methoden. Wenn Sie sich einen möglichen Grund für den Wechsel des Lampenwiderstands zwischen beleuchtetem und unbeleuchtetem Zustand überlegt haben, versuchen Sie, den auf andere Weise verursachten Grund zu kopieren.

Wenn Sie beispielsweise denken, dass sich der Lampenwiderstand ändern könnte, wenn sie Licht ausgesetzt wird (ihr eigenes Licht, wenn sie leuchtet) und dies den Unterschied zwischen den gemessenen und berechneten Stromkreisen ausmacht, versuchen Sie, die Lampe einer externen Lichtquelle auszusetzen beim Messen seines Widerstands. Wenn Sie eine erhebliche Widerstandsänderung als Folge von Lichtexposition messen, dann hat Ihre Hypothese einige Beweise.

Wenn nicht, ist Ihre Hypothese verfälscht und eine andere Ursache muss für die Änderung des Stromkreises verantwortlich sein.