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elektrotechnik_labor:2_kondensatoren [2020/10/11 04:15] tfischer |
elektrotechnik_labor:2_kondensatoren [2023/10/20 18:23] (aktuell) mexleadmin |
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- | ====== Versuch 2. Kondensatoren ====== | + | ====== Versuch 2: Kondensatoren ====== |
===== Ziele des Versuchs ===== | ===== Ziele des Versuchs ===== | ||
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===== Vorbereitung für das Labor ===== | ===== Vorbereitung für das Labor ===== | ||
- | === Funktionsgenerator === | + | <panel type=" |
+ | Lesen Sie die [[https:// | ||
+ | Diese werden eine Woche vor dem Versuch öffentlich gestellt. | ||
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+ | ==== Funktionsgenerator | ||
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- | In <imgref pic2> ist der im Labor verwendete Funktionsgenerator abgebildet. Dieser hat eine Ausgangsimpedanz von 50 Ohm. Im Folgenden sollen die Einstellungen kurz beschrieben werden: | + | In <imgref pic2> ist der im Labor verwendete Funktionsgenerator abgebildet. Dieser hat eine Ausgangsimpedanz von $50~\rm \OmegaV$. Im Folgenden sollen die Einstellungen kurz beschrieben werden: |
- Die Kurvenform kann über den Knopf **FUNCTION** | - Die Kurvenform kann über den Knopf **FUNCTION** | ||
- Die Frequenz kann durch zwei Eingaben geändert werden | - Die Frequenz kann durch zwei Eingaben geändert werden | ||
- Das Potentiometer unter **FREQUENCY** | - Das Potentiometer unter **FREQUENCY** | ||
- | - Über die Knöpfe unter dem Potentiometer kann die Frequenz um eine Dekade - d.h. eine Zehnerpotenz - nach unten (Knopf mit Pfeil nach links) bzw. nach oben (Knopf mit Pfeil nach rechts) geändert werden. Die Grenzen liegen dabei bei 50mHz und 5MHz. | + | - Über die Knöpfe unter dem Potentiometer kann die Frequenz um eine Dekade - d.h. eine Zehnerpotenz - nach unten (Knopf mit Pfeil nach links) bzw. nach oben (Knopf mit Pfeil nach rechts) geändert werden. Die Grenzen liegen dabei bei $50~\rm mHz$ und $5~\rm MHz$. |
- Auch für die Spannung gibt es mehrere Eingaben | - Auch für die Spannung gibt es mehrere Eingaben | ||
- Über das Potentiometer **OFFSET** | - Über das Potentiometer **OFFSET** | ||
- | - An der Ausgangsbuchse sind zweimal Dämpfungen um -20dB zuschaltbar. Damit verkleinert sich der Bereich der Spitze-Tal-Spannung von [0V, 10V] auf [0V, 1V] bzw. [0V, 0,1V]. | + | - An der Ausgangsbuchse sind zweimal Dämpfungen um $-20~\rm dB$ |
- Die **AMPLITUDE** | - Die **AMPLITUDE** | ||
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- | === verwendetes Oszilloskop === | + | ==== verwendetes Oszilloskop |
Das Oszilloskop ist noch vor dem Digitalmultimeter das wichtigste Messinstrument in der Elektrotechnik und Elektronik. Es ermöglicht einen Spannungsverlauf u(t) über die Zeit t darzustellen, | Das Oszilloskop ist noch vor dem Digitalmultimeter das wichtigste Messinstrument in der Elektrotechnik und Elektronik. Es ermöglicht einen Spannungsverlauf u(t) über die Zeit t darzustellen, | ||
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Für den Versuch ist eine gute Kenntnis des Oszilloskops notwendig. In <imgref pic1> ist das Bedienfeld des verwendeten DS1052E zu sehen, welches hier kurz verschrieben werden soll. | Für den Versuch ist eine gute Kenntnis des Oszilloskops notwendig. In <imgref pic1> ist das Bedienfeld des verwendeten DS1052E zu sehen, welches hier kurz verschrieben werden soll. | ||
- | * Das Oszilloskop lässt sich durch den Taster an der Oberseite an/ | + | Bitte nutzen Sie die durch " {{fa>caret-down}} " gekennzeichneten Buttons, um mehr zu den einzelnen Funktionen zu erfahren |
- | * Im **Anzeigebereich** (**2.**) sind nach dem Anschalten Informationen in der Benutzeroberfläche zu sehen, die im Folgenden erklärt werden (siehe <imgref pic1> rechts, 9...16) | + | |
- | * Signalanzeige uns -einspeisung | + | |
- | * Den größten Bereich nimmt das **Anzeigefenster** (**9.**) ein. Das Anzeigefenster zeigt 10 waagrechte und 8 senkrechte Teilungen (eng. Divisions, Abkürzung Div.). In der Regel wird hier der Spannungs-Zeit-Verlauf angezeigt. | + | |
- | * In der Abbildung sind zwei Verläufe gleichzeitig angezeigt: Kanal 1 in gelb und Kanal 2 in mint. Mit der Kanalwahl (**5.** obere zwei Knöpfe) können diese an/ | + | |
- | * Über die Eingangsbuchsen (**6.**) werden die Signale eingespeist (CH 1 : Kanal 1, CH 2 : Kanal 2) | + | |
- | * Es kann beim Signal gewählt werden, ob der Gleichanteil unterdrückt wird (AC Kopplung) oder nicht (DC Kopplung). Die Kanalkopplung ist in der Anzeige (**14.**) als Linie ('' | + | |
- | --> Skalierung# | + | <button collapse=" |
- | * Durch die vertikalen Bedienelemente | + | < |
- | * Gleiches kann mittels | + | - An/ |
- | * Die aktuelle Skalierung bzw. Basis kann aus dem Anzeigebereich ausgelesen werden: Im Bild ist eine Spannungsbasis von '' | + | - Anzeigebereich (**2.**) |
+ | - Wahl der Betriebszustände | ||
+ | - Menu-Auswahlknöpfe | ||
+ | </collapse> | ||
+ | < | ||
- | <-- | + | * Das Oszilloskop lässt sich durch den Taster an der Oberseite **an/ |
+ | * Im **Anzeigebereich** (**2.**) sind nach dem Anschalten Informationen in der Benutzeroberfläche zu sehen, die im Folgenden erklärt werden | ||
+ | * Ganz oben rechts (**3.**) sind zwei **Betriebszustände** wählbar: Die einmalige Aufnahme nach einem Triggersignal ('' | ||
+ | * In den Menüs können angezeigte Funktionen über fünf **Auswahlknöpfe** (**4.**) gewählt werden. Auf die Menüs wird im Folgenden nicht eingegangen. | ||
+ | </ | ||
- | --> | + | <button collapse=" |
- | * In der Regel soll die Aufnahme beim Über- bzw. Unterschreiten einer bestimmten Schwelle ausgelöst werden. Diese Schwelle nennt man Triggerschwelle. Mit dem Drehknopf | + | < |
- | * Oben links im Anzeigebereich ist der **Erfassungsstatus** (**10.**) zu finden. '' | + | |
- | * Das Oszilloskop nimmt einen längeren Zeitraum als den dargestellten auf. Die **dargestellte Posistion im Speicher** (**11.**) ist oben im Anzeigebereich zu sehen. | + | * <fc # |
- | * | + | * <fc # |
- | | + | * <fc # |
- | * **Triggerschwelle** | + | </ |
+ | < | ||
+ | * Den größten Bereich nimmt das <fc # | ||
+ | * In der Abbildung sind zwei Verläufe gleichzeitig angezeigt: Kanal 1 in gelb und Kanal 2 in mint. Mit der <fc #4682b4>**Kanalwahl** (**6.** obere zwei Knöpfe)</fc> können diese an/ | ||
+ | * Über die <fc #4682b4>**Eingangsbuchsen** (**7.**)</ | ||
+ | * Es kann beim Signal gewählt werden, ob der Gleichanteil unterdrückt wird (AC Kopplung) oder nicht (DC Kopplung). Die <fc #4682b4>**Kanalkopplung** ist in der Anzeige (**8.**)</ | ||
+ | </ | ||
- | <-- | + | <button collapse=" |
+ | < | ||
+ | * <fc # | ||
+ | * <fc # | ||
+ | * <fc # | ||
+ | * <fc # | ||
+ | * <fc # | ||
+ | </ | ||
+ | < | ||
+ | * Durch die <fc # | ||
+ | * Gleiches kann mittels der <fc # | ||
+ | * Die aktuelle Skalierung bzw. Basis kann aus dem Anzeigebereich ausgelesen werden: Im Bild ist eine <fc # | ||
+ | * Die <fc # | ||
+ | </ | ||
- | | + | <button collapse=" |
- | * 4 | + | < |
- | * 6 | + | * Anzeige der Triggerschelle bei <fc # |
- | * 7 | + | * <fc # |
- | * 8 | + | * <fc # |
- | * 9 | + | * <fc # |
+ | * <fc # | ||
+ | * <fc # | ||
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+ | * In der Regel soll die Aufnahme beim Über- bzw. Unterschreiten einer bestimmten Schwelle ausgelöst werden. Diese Schwelle nennt man Triggerschwelle. | ||
+ | * Die <fc # | ||
+ | * Mit dem Drehknopf <fc # | ||
+ | * Oben links im Anzeigebereich ist der <fc # | ||
+ | * Das Oszilloskop nimmt einen längeren Zeitraum als den dargestellten auf. Die <fc # | ||
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Links ist ein schönes Einführungsvideo zu finden. Zu beachten ist, dass die konkrete Bedienung häufig hersteller- bzw. typenabhängig ist. Die Konzepte sind jedoch bei allen Geräten gleich. | Links ist ein schönes Einführungsvideo zu finden. Zu beachten ist, dass die konkrete Bedienung häufig hersteller- bzw. typenabhängig ist. Die Konzepte sind jedoch bei allen Geräten gleich. | ||
+ | === virtuelle Oszilloskope === | ||
Ein virtuelles Oszilloskop ist auf den Seiten der [[http:// | Ein virtuelles Oszilloskop ist auf den Seiten der [[http:// | ||
- | * 200Hz, Sinus, Offset | + | * $200~\rm Hz$, Sinus, Offset |
- | * 200Hz, Rechteck, Offset -1V, Amplitude | + | * $200~\rm Hz$, Rechteck, Offset -$1~\rm V$, Amplitude |
Was passiert, wenn der Triggerlevel zu hoch gewählt wird? | Was passiert, wenn der Triggerlevel zu hoch gewählt wird? | ||
- | ++++ weiteres virtuelles Oszilloskop | | ||
- | Ein weiteres virtuelles Oszilloskop bietet | + | ++++ weitere virtuelle Oszilloskope | |
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+ | Auch die Hochschule Aalen bietet ein [[https:// | ||
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+ | Ein weiteres virtuelles Oszilloskop bietet die [[https:// | ||
* Windows App "Java konfigurieren" | * Windows App "Java konfigurieren" | ||
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- folgende Konzepte anwenden und erklären können: | - folgende Konzepte anwenden und erklären können: | ||
- | - strom- und spannungsrichtige Messung | + | - periodisches Signal |
- | - Reihen- und Parallelschaltung von Widerständen | + | - Kenngrößen im Signal-Zeitverlauf |
- | - Maschen- und Knotensatz | + | - Scheitelwert (Amplitude) |
- | - Verbraucher- und Erzeuger-Pfeilsystem | + | - Spitze-Tal-Wert |
- | - ideale und reale Quellen | + | - Arithmetischer Mittelwert |
- | + | - Effektivwert (quadratischer Mittelwert) | |
- | Folgende Fragen sollten Sie beantworten können: | + | - Gleichrichtwert |
- | + | - Periodendauer | |
- | | + | - Frequenz |
- | - Netzgeräte arbeiten in Quadranten. In welchem Quadrant wird das Netzgerät betrieben? Was kann die Quelle dann entsprechend nicht? | + | - Erstellen des Zeitverlaufs eines periodischen Signals |
- | - Was muss beim (belasteten und unbelasteten) Spannungsteiler beachtet werden? | + | - grafische Ermittlung |
- | - Wie misst man eine Spannung mit einem Strommessgerät? | + | - Kapazität $C$ |
- | - Wie misst ein Ohmmeter den Widerstand? | + | - Verlauf von Strom $i$ und Spannung $u$ an $R$ und $C$ bei rechteckiger Eingangsspannung für $t=[0; \infty]$ |
- | - Wo liegen die Grenzen | + | - $i_{C,stat}$ und $u_{C,\rm stat}$ im stationären Zustand |
- | - Welche Beispiele gibt es für lineare und nicht-lineare Widerstände? | + | - Zeitkonstante $\tau$ |
- | - Wovon kann der Widerstand sonst noch abhängen? | + | - Ermittlung von $R$, $C$, $\tau$, $i_{C,\rm stat}$ und $u_{C,\rm stat}$ aus dem Zeitverlauf |
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- | ===== Verwendete Laborgeräte ===== | + | |
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- | ^Bild^Laborgerät^Anleitung| | + | |
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- | ^Bild^Laborgerät^Anleitung| | + | |
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