Physik/Klasse 8: Kennlinien von Widerständen

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1. Fragestellungen

Wie ändert sich in einem Draht die Intensität der Elektronenströmung in Abhängigkeit von der Spannung? Ist das Verhalten vom verwendeten Material abhängig?


Download Arbeitsblatt analog

Hier kann das zugehörige Arbeitsblatt heruntergeladen werden (Rechtsklick und "Link in neuem Tab öffnen" auswählen, sonst ist diese Seite weg)

Kennlinien Widerstände


Benötigte Materialien

Für die folgenden Experimente benötigst du folgende Materialien:

Kennlinien Material.jpg

1 Steckbrett, Box 1: Grundschaltungen, 2 Multimeter, 6 Kabel, 1 Netzgerät; aus dem blauen Koffer: zwei Klemmen, Kontantan-Draht (blaue Rolle) und Kupferdraht (schwarze Rolle)


Vorwissen auffrischen

Du musst für den folgenden Versuch wissen, wie man den Strom und die Spannung an einem Bauteil messen kann. Falls du das nicht mehr weißt, hilft dir dieses Video:

In unseren Versuchen können wir sowohl zur Messung der Spannung, als auch zur Messung der Stromstärke das gleiche Gerät benutzen: Das Multimeter. Du musst es nur für die Spannungsmessung und für die Strommessung jeweils unterschiedlich in den Stromkreis einbauen und die korrekte Einstellung vornehmen. Prüfe dein Wissen mit dem Quiz:

Was misst du, wenn du das Messgerät auf den jeweils angegebenen Bereich einstellst?





2. Aufbau

Baue den Versuch wie auf dem Foto abgebildet auf. Überlege dir, wie du gleichzeitig die Stromstärke durch den Draht und die am Draht abfallende Spannung messen kannst! Erstelle einen beschrifteten Schaltplan auf dem Arbeitsblatt rechts neben dem Foto (Schaltzeichen für den Draht ist bereits vorgegeben).

Kennlinien Aufbau.jpg



Lösung: Schaltbild

Baue den Versuch nach deinem Schaltplan auf (du musst dafür einen Baustein austauschen). Verwende zunächst den blauen Draht (Konstantan). Überprüfe, ob die Messgeräte auf die richtigen Messbereiche eingestellt sind, bevor du weitermachst.


Lösung: Aufbau


3. Durchführung

(1) Welche Größe musst du im Experiment messen?

(2) Welche Größe veränderst du im Experiment?

Beschreibe in Worten, wie du den Versuch durchführen wirst.


Lösung: Durchführung



4. Messergebnisse

Trage deine Messergebnisse in die Tabelle auf dem Arbeitsblatt ein.


Lösung: Messergebnisse eintragen



5. Auswertung

Trage die Messwerte für jedes untersuchte Bauteil in ein U-I-Diagramm ein, d. h. du trägst die Spannung U nach rechts und die Stromstärke I nach oben auf. Zeichne jetzt eine ausgleichende Kurve (Kennlinie) in jedes Diagramm ein; die Kurve soll Messungenauigkeiten „ausgleichen“, indem sie sinnvoll „zwischen“ den Kreuzchen im Diagramm verläuft und den Verlauf der Kreuzchen gut widerspiegelt.



Lösung: Kennlinie Konstantan


Lösung: Kennlinie Kupfer


Suche dir für jedes Bauteil drei verschiedene Werte für die am Bauteil abfallende Spannung U heraus, lies die zugehörige Stromstärke I mithilfe der Kurve ab und berechne den Widerstand R des Bauteils für jeden Spannungswert.


Lösung: Widerstandswerte

Was kannst du über den Widerstand der Bauteile aussagen? Formuliere deine Ergebnisse:


Lösung: Formulierung der Erkenntnisse


Lernvideo zur Auswertung und Ohm'sches Gesetz

Wenn man Kupferdraht in Wasser taucht, ändert sich die Temperatur im Kupferdraht mit zunehmender Stromstärke nicht. Kupferdraht unter Wasser zeigt also das gleiche Verhalten wie Konstantan in unserem Experiment. In diesem Lernvideo von Wolfgang Lutz ist dieses Experiment und seine Auswertung erklärt:

Videolink: Lernvideo (fu-berlin.de)