Versuchsaufbau

Labor AC-Grundschaltungen

24.06.2015

In diesem Versuch soll das Verhalten von Widerstand, Kondensator und Spule unabhängig voneinander im Wechselstromkreis untersucht werden.

Ziel dieser Einheit ist es zu verstehen, wie sich der Kondensator vom Widerstand und Spule im Wechselstromkreis unterscheidet.

Alle Messungen werden mit dem Oszilloskop durchgeführt. Hierbei kann auf das Menü "measure" zurückgeriffen werden. So wird der Effektivwert bspw. mit Vrms angegeben. Die Strommessung erfolgt grundsätzlich indirekt über einen Messwiderstand.

Frequenzgenerator
Kapazitiver Blindwiderstand $$X_C=\frac{1}{2\pi fC}=\frac{1}{\omega C}$$ Induktiver Blindwiderstand $$X_L = 2\pi fL=\omega L$$
Zeigerbild Strom und Spannung

Sicherheitshinweis: Beachten Sie beim Aufbau und bei der Erprobung der Geräte alle erforderlichen Sicherheitsbestimmungen, die Laborordnung und die erforderlichen Schutzmaßnahmen! Verdrahten Sie den Laborversuch grundsätzlich im stromlosen Zustand! Verwenden Sie dazu nur Sicherheitsmessleitungen!

1 Widerstand im Wechselstromkreis

Am Frequenzgenerator wird eine Spannung von U =7,07 V und eine Frequenz von 160 Hz eingestellt.

Die Spannung am Messwiderstand URmess wird für die indirekte Strommessung verwendet.

Achte auf den gemeinsamen Masseanschluß.

  1. Baue die Schaltung auf.

  2. Messe mit dem Oszi UW(t) und URmess(t).

  3. Stelle UW(t) und I(t) in einem gemeinsamen Diagramm dar.

Meßaufbau

2 Kondensator im Wechselstromkreis

Am Frequenzgenerator wird eine Spannung von U =7,07 V und eine Frequenz von 160 Hz eingestellt.

Die Spannung am Messwiderstand URmess wird für die indirekte Strommessung verwendet.

  1. Baue die Schaltung auf.

  2. Messe mit dem Oszi UbC(t) und URmess(t).

  3. Stelle UbC(t) und I(t) in einem gemeinsamen Diagramm dar.

  4. Welche Unterschiede treten bei Widerstand und Kondensator im Wechselstromkreis auf? Begründe!

Versuchsschaltung

3 Kondensator im Wechselstromkreis bei unterschiedlichen Frequenzen

Als Grundlage gilt die vorherige Versuchsschaltung.

Am Frequenzgenerator wird eine Spannung von U =7,07 V eingestellt und die Frequenz varriiert. Es wird ein Kondensator mit C = 1000 μF verwendet.

Die Spannung am Messwiderstand URmess wird für die indirekte Strommessung verwendet.

  1. Messe mit dem Oszi den Effektivwert UbC und I.

  2. Vervollständige die Meßwerttabelle und berechne den Widerstandswert XC.

  3. Stelle XC(f) in einem Diagramm dar.

f in Hz 50 100 200 500 1000
UbC in V
I in mA
XC = UbC/I in Ohm

  1. Welcher Zusammenhang besteht zwischen dem Widerstandswert XC und der Frequenz f?

4 Kondensator im Wechselstromkreis bei unterschiedlichen Kapazitäten

Als Grundlage gilt die vorherige Versuchsschaltung.

Am Frequenzgenerator wird eine Spannung von U =7,07 V eingestellt und eine Frequenz von f = 1000 Hz. Die Kondensatorgrößen werden varriiert.

Die Spannung am Messwiderstand URmess wird für die indirekte Strommessung verwendet.

  1. Messe mit dem Oszi den Effektivwert UbC und I.

  2. Vervollständige die Meßwerttabelle und berechne den Widerstandswert XC.

  3. Stelle XC(C) in einem Diagramm dar.

C in nF 47 100 220 470 1000
UbC in V
I in mA
XC = UbC/I in Ohm

  1. Welcher Zusammenhang besteht zwischen dem Widerstandswert XC und der Kapazität C?

5 Spule im Wechselstromkreis

Baue die Schaltung auf.

Am Frequenzgenerator wird eine Spannung von U =7,07 V und eine Frequenz von 1000 Hz eingestellt.

Die Spannung URmess am Messwiderstand (1 kOhm) wird für die indirekte Strommessung verwendet. Die Spule hat eine Induktivität von 35 mH.

  1. Messe mit dem Oszi UbC(t) und URmess(t).

  2. Stelle UbC(t) und I(t) in einem gemeinsamen Diagramm dar.

Versuchsschaltung

  1. Welche Unterschiede treten bei Spule und Kondensator im Wechselstromkreis auf? Begründe!

6 Spule im Wechselstromkreis bei unterschiedlichen Frequenzen

Als Grundlage gilt die vorherige Versuchsschaltung.

Am Frequenzgenerator wird eine Spannung von U =7,07 V eingestellt und die Frequenz varriiert. Es wird eine Spule mit der Induktivität L = 35 mH verwendet.

Die Spannung am Messwiderstand URmess wird für die indirekte Strommessung verwendet.

  1. Messe mit dem Oszi den Effektivwert UbL und I.

  2. Vervollständige die Meßwerttabelle und berechne den Widerstandswert XL.

  3. Stelle XL(f) in einem Diagramm dar.

f in Hz 100 200 500 1000
UbL in V
I in mA
XL = UbL/I in Ohm

  1. Welcher Zusammenhang besteht zwischen dem Widerstandswert XL und der Frequenz f?

7 Spule im Wechselstromkreis bei unterschiedlichen Induktivitäten

Als Grundlage gilt die vorherige Versuchsschaltung.

Am Frequenzgenerator wird eine Spannung von U =7,07 V eingestellt und eine Frequenz von f = 1000 Hz. Die Induktivitätsgrößen werden varriiert.

Die Spannung am Messwiderstand URmess wird für die indirekte Strommessung verwendet.

  1. Messe mit dem Oszi den Effektivwert UbL und I.

  2. Vervollständige die Meßwerttabelle durch berechnen des Widerstandswerts XL.

  3. Stelle XL(L) in einem Diagramm dar.

L in mH 1 2 9 35
UbL in V
I in mA
XL = UbL/I in Ohm

  1. Welcher Zusammenhang besteht zwischen dem Widerstandswert XL und der Induktivität L?

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