In dieser Heimarbeit geht es darum, sich mit verschiedenen Techniken (Löten, Multimeter) anzuvertrauen, das Verhalten von Leitern bei zu nehmender Spannung zu untersuchen und schliesslich den Begriff des elektrischen zu erarbeiten.
Techniken:
Um das Multimeter als Spannungsmesser zu benützen schaltet man es parallel zur Verbraucher, wenn man es als Stromstärkemesser benützt, schaltet man es nach dem Verbraucher.
Verhalten von Leitern bei zunehmender Spannung:
In der folgenden Versuchsreihe wird das Verhalten der Stromstärke bei zunehmender Spannung untersucht.
Vorgehensweise:
Man verbindet, das Minusende des Multimeter mit dem Minuspol der Batterie, Das Plusende verbindet man mit dem Einen Ende des Verbrauchers. Das andere Ende schliesst man am Pluspol der Batterie. Man fängt bei 1.5 V an und sukzessiv die Spannung um 1.5 V bis auf 9 V oder die Stromstärke nicht grösser als 250 mA ist.
Versuchsanordnung
Ergebnisse:
Die Versuche wurden mit verschiedenen Leiter und Verbraucher gemacht. Zu jedem wurde, zusätzlich zur Tabelle und Grafik, den Quotienten aus Spannung zu Stromstärke gebildet; falls es die Steigung nicht linear ist wird ein Mittelwert gebildet.
Elektromotor:
| Spannung | Stromstärke |
| 1,5 V |
0,011
|
| 3 V |
0,012
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| 4,5 V |
0,013
|
| 6 V |
0,014
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| 7,5 V |
0,015
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| 9 V |
0,016
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Graphit (Æ
1.5 mm; Länge 10 cm):
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Wasser: Abstand der beiden Kabel:
1 cm
| Spannung | Stromstärke |
| 1,5 V |
0,001
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| 3 V |
0,002
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| 4,5 V |
0,0025
|
| 6 V |
0,003
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| 7,5 V |
0,005
|
| 9 V |
0,006
|
Wasser: Abstand der beiden Kabel:
5 cm
| Spannung | Stromstärke |
| 1,5 V | 0,0009 |
| 3 V | 0,0015 |
| 4,5 V | 0,002 |
| 6 V | 0,00275 |
| 7,5 V | 0,0035 |
| 9 V | 0,004 |
Ethanol
| Spannung | Stromstärke |
| 1,5 V |
0,0004
|
| 3 V |
0,001
|
| 4,5 V |
0,0015
|
| 6 V |
0,002
|
| 7,5 V |
0,0028
|
| 9 V |
0,003
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Weinsäure (0.6 mol/l)
Wenn man ein Strom, beginnt es zu
blubbern, was auf eine Hydrolyse zurückzufolgen ist. Das Kupfer reagiert
allerdings mit dem freiwerdenden Sauerstoff, deshalb sollte man für
Hydrolysen Platin oder andere Edelmetalle verwenden.
| Spannung | Stromstärke |
| 1,5 V |
0,002
|
| 3 V |
0,003
|
| 4,5 V |
0,007
|
| 6 V |
0,01
|
| 7,5 V |
0,015
|
| 9 V |
0,02
|
Folgerungen:
Das Verhältnis R = U/I ist stoffabhängig. Je grösser R desto schlechter leitet es. R ist auch vom Abstand abhängig, je grösser der Abstand, desto grösser R, also schlechtere Leitung. Metalle leiten sehr gut Strom, sie sind hier nicht aufgeführt weil die Stromstärke grösser als 250 mA bei 1.5 V ist. Säuren und Salzlösung leiten gut Strom. Polare Flüssigkeiten (z.B. Wasser) leiten besser als unpolare Flüssigkeiten (Ethanol). Gase leiten bei diesen niedrigen Spannungen nicht.
Die Formel R = U/I ist die Formel für den Widerstand.
Die Einheit des Widerstand 1 W = 1 V/A.
Definition nach Meyers-Wörterbuch
Widerstand, Elektrizitätslehre: (elektr. Widerstand.) Formelzeichen R, die unterschiedlich stark ausgeprägte Eigenschaft von Stoffen (allg. von Materie), den elektr. Stromfluß zu hemmen; definiert als Quotient aus der zw. den Enden eines Leiters bestehenden elektr. Gleichspannung U und der Stromstärke I des in ihm fließenden Gleichstroms: R = U/I. In Wechselstromkreisen treten neben diesem als Ohmscher Widerstand. bezeichneten Gleichstromwiderstand. zusätzlich induktive und kapazitive [Blind]widerstände auf. SI-Einheit des elektr. W. ist das Ohm (W ).