Kurzbeschreibung -  Virtueller Messplatz: Experiment zum Widerstand eines ohmschen Drahtes

Funktionsübersicht

Das virtuelle Experiment Der Widerstand eines ohmschen Drahtes ermöglicht bei vorgegebener Spannung, den Stromfluss durch einen ohmschen Draht zu messen. Metalldrähte haben bei nicht zu langer Messdauer und Luftkühlung diese Eigenschaft. Dabei können Material, Länge und Durchmesser des Drahtes sowie die angelegte Spannung variiert werden. Ein in die Schaltung integriertes Multimeter dient zur Messung der Stromstärke.

Die virtuellen Messungen erlauben neben der  Einführung oder Vertiefung des Widerstandsbegriffs, auch Untersuchungen zum spezifischen Widerstand.

Interaktionsmöglichkeiten im virtuellen Messplatz:


Nähere Details finden sich in der folgenden Tabelle.

Bedienungselemente des virtuellen Arbeitsplatzes Mausklick auf Aktion, die durch den Mausklick ausgelöst wurde Tonsignal (falls Option Soundeffekte gewählt wurde)
Linke Isolierstütze in Tonnenfuß Isolierstütze in Tonnenfuß Grobeinstellung der Drahtlänge -
Bildausschnitt einer Messlatte Läufer mit Markierungsstrich auf Messlatte Feineinstellung der Drahtlänge -
Mikrometerschraube Mikrometerschraube im Miniformat Großformat der Mikrometerschraube -

Mikrometerschraube im Großformat Einstellen des Drahtdurchmessers -

Mikrometerschraubengriff (im Großformat der Mikrometerschraube) Navigationspfeile, die die Verstellmöglichkeiten der virtuellen Mikrometerschraube kennzeichnen, erscheinen -

Metallquader (im Großformat der Mikrometerschraube) Auswahl des Drahtmaterials -
Multimeter zur Messung der Stromstärke Multimeter im Miniformat Großformat des Multimeters erscheint -
Messbereich des Multimeters 20 mA / 200 mA / 2 A / 10 A Drehschalter springt auf gewählten Messbereich Knacken
Powertaste des Multimeters Multimeter schaltet sich ein Piepton und Knacken
Netzgerät „ON/OFF“-Schalter des Netzgeräts Netzgerät schaltet sich ein bzw. aus Knacken; Piepen vorausgesetzt das Multimeter ist aktiviert

Pfeiltasten am Netzgerät Schrittweise Veränderung der Spannung Klicken
Laborheft Laborheft im Miniformat Großformat des Laborhefts erscheint; Laborheft öffnet sich Papierrascheln

Optionen im Laborheft Gewählte Option wird ein-bzw. ausgeschaltet Klicken
Tintenfass Tintenfass Virtuelle Hand schreibt Daten ins Messprotokoll (falls Netzgerät und Multimeter eingeschaltet sind) -
Vergrößerte Darstellung eines Geräts Hintergrund Gerät wird wieder verkleinert -

Interaktionsmöglichkeiten im virtuellen Messplatz „Widerstand eines ohmschen Drahtes“

Detaillierte Funktionsübersicht

Rezesentin: C. Erhart, Didaktik der Physik, Universität Bayreuth Im oberen Teil des virtuellen Messplatzes ist der zu untersuchende Draht zu sehen. Er ist links und rechts in jeweils eine mittels Tonnenfuß befestigte Isolierstütze eingespannt. Des Weiteren befindet sich darüber eine Messlatte, die mit zwei roten Läufern mit Markierungsstrich versehen ist. Die Länge des Drahtes kann auf zwei Arten variiert werden. Eine Grobeinstellung der Drahtlänge erfolgt indem man die linke Isolierstütze mit der Maus verschiebt. Der linke Läufer mit Markierungsstrich bewegt sich dabei synchron mit der Isolierstütze, der rechte Läufer mit Markierungsstrich markiert dauerhaft den Nullpunkt. Ein Teil der Messlatte wurde im rechten oberen Teil des Messplatzes heraus vergrößert. Dort kann die Feineinstellung der Drahtlänge durch Verschieben des roten Läufers mit Markierungsstrich vorgenommen werden.

Rechts im Bild ist eine Mikrometerschraube zu sehen, die durch Klicken vergrößert wird. Bewegt man den Mauszeiger über den Griff der Mikrometerschraube, so erscheinen Navigationspfeile die Hinweise zu den Verstellmöglichkeiten geben. Der gewünschte Drahtdurchmesser kann somit eingestellt werden. In dieser Großformatdarstellung sind vier Metallquader zu sehen, die unterschiedliche Materialien symbolisieren. Die Wahl des Drahtmaterials erfolgt durch Klicken auf den jeweiligen Metallquader.

Zur Messung der Stromstärke befindet sich ein Multimeter im virtuellen Messplatz, das durch Mausklick vergrößert werden kann. Durch Klicken auf die Schaltfläche „Power“ kann das Multimeter ein-und ausgeschaltet werden. Beim Einschalten ertönt ein Piepton. Die Wahl des Messbereiches erfolgt, indem man auf die gewünschte Messbereichsangabe klickt.

Durch Betätigen der Schaltfläche „ON/OFF“ kann das Netzgerät gestartet werden. An den Pfeiltasten des Netzgeräts kann die Spannung in 0,2 V-Schritten variiert werden. Diese voreingestellte Schrittweite kann mit den Administratorwerkzeugen verändert werden. Bei eingeschaltetem Multimeter ertönt ein Piepton beim Ein-und Ausschalten.

Die Soundeffekte können im Laborheft, dass sich durch Klicken vergrößern lässt, deaktiviert werden. Weitere verfügbare Optionen des Laborhefts sind: „Multimetersicherungen können durchbrennen“, „Messfehler“ und „Festspannungsnetzteil“. Neben den Soundeffekten sind auch Messfehler standardmäßig aktiviert.

Wenn bei eingeschaltetem Netzgerät und Multimeter ein Mausklick auf das Tintenfass erfolgt, trägt eine virtuelle Hand automatisch die Daten in das Protokollblatt ein. Dabei werden die Materialart des Drahtes, dessen Länge, seine Querschnittsfläche, die angelegte Spannung und die gemessene Stromstärke vom Messplatz übernommen. Außerdem wird ein vom Programm aus den Messwerten errechneter Widerstandswert eingetragen.

Grundsätzlich ist der Wechsel von einer Großformatdarstellung zurück zur Normaldarstellung durch Klicken auf den Hintergrund möglich.


S.M. Weber,  Didaktik der Physik, Universität Bayreuth, last modified 12.9.2006

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