Zweipol - Poggendorffsche Komp < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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Hallo,
mein Fragen beziehen sich auf ein Experiment indem es das Ziel war die Urspannung einer Monozelle "R20" zu messen.
Dazu wurd die Poggendorffsche Kompensationsmethode genutzt, die ich nicht ganz verstehe.
Skizze Kompensationsmethode:
http://img827.imageshack.us/img827/1930/skizze1s.png
(Ich habe mir den Schleifdraht mit verschiedenem Abgriff aufgeteilt gedacht.)
Der Schleifdraht wird also so eingestellt, das I1 gleich null ist....
1. Ist hier jetzt nur I1 gleich null oder auch I2?
2. Wieso fließt kein Strom, ist die Spannung über Rx1 nicht genauso gepolt wie U0? Wie genau funktioniert das Kompensieren?
Außerdem verstehe ich das Experiment auch nicht ganz:
Skizze aus Experiment:
http://img153.imageshack.us/img153/5685/skizze2.png
Der Vorwiderstand Rv sollte das Galvanometer schützen.
Dieser Rv wurde schrittweise reduziert (beginnend mit 40 kOhm). Es erfolgten 10 Messungen von Rl (Länge Schleifdraht) bei dem jeweiligen Widerstand bis Rv null war.
Dabei wurde vor dem ändern von Rv, Rl jeweils etwas verstimmt.
Nun habe ich also 10 verschiede Wertepaare für jeweils verschiedene Rv und Rl.
Ich verstehe den Text (s.u.) jedoch so, dass die 10 Messungen alle bei Rv=0 hätten sein müssen?!
Wie muss ich bei meinen Berechnungen (Fehlerabschätzung mit allgemeiner Fehlerfortpflanzung) nun Rv berücksichtigen und muss ich nicht auch Rs berücksichtigen - oder werden diese auch "kompensiert"?
Text aus Versuchsbeschreibung:
"Zum Abgleich der Schaltung ist der Schleifkontakt so zu verschieben, dass der durch das Galvanometer fließende Strom bei minimalem Vorwiderstand Null ist. Um eine Überlastung des Galvanometers zu vermeiden, beginnt man mit dem oben angegebenen R V. Dann wird R V schrittweise reduziert und dabei der Abgleich jeweils nachgeführt.
Ist der Abgleichpunkt gefunden, wird mit R V = 0 (!) die Brücke vorsichtig verstimmt und der Abgleich wiederholt. Messen Sie insgesamt 10 mal. Beim ablesen der Länge l X ist der Parallaxenfehler durch Benutzen der beiden Ablesemarken zu vermeiden."
Vielen Dank für Antworten!
Gruß
willi.eber
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 18:54 Mi 04.05.2011 | | Autor: | leduart |
Hallo
1. wenn 2 Punkte auf gleichem Potential sind, also zwischen ihnen keine spannung herrscht fließt kein strom. Wenn du 2 gleiche Battereien parallel schaltest und zwischen die Enden von + nach + noch einen widerstand einbaust fliesßt kein Strom.
darauf beruht die kompensationsschaltung. du hast eine sehr genaue Spannungsquelle deine 3V die spannung muss größer als die zu bestimmende sein. dein Schleifwiderstand ist ein Spannungsteiler.
die spannung wird im Verh. RX1/RX" geteilt, allerdings nur genau, wenn kein Strom an der Verzweigung zu R1 oder von R1 fließt.
Da das Galvonometer zerstört würde, wenn der strom zu groß ist muss man Rv vorsichtig auf 0 stellen.
diese zwischenstellungen interessieren später nicht, du stllst dein Rx jeweils so, dass G 0 anzeigt, dann wird RV verkleinert usw, bis man bei 0 ist.
diese ganze Prozedur solltest du insgesamt 10 mal machen. RV muss nicht unbedingt in 10 Schritten verkleinert werden, das geht auch was schneller.
Wenn dann kein Strom mehr fliesst ist die Spannung an RX genau die Urspannung deiner Monozelle. um Fehler rauszufinden eben mehrmals das ganze. die Messungen mit [mm] R_V\ne0 [/mm] tragen nichts zur Fehlerrechnung bei, nur die 10 mit [mm] R_v=0
[/mm]
(So Fragen stellt man besser bei der Versuchsvorbereitung!)
Gruss leduart
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Du hast natürlich Recht. Die Fragen wären vor dem Versuch nötig gewesen.
Trotzdem will ich wissen was ich falsch gemacht habe und wäre dir für eine Antwort dankbar.
1. Habe ich das richtig verstanden. Man muss den Widerstand langsam runterregulieren (können aber auch weniger als 10 Schritte sein), aber man MUSS auch vor jedem runterregulieren den Schleifwiderstand verstimmen (evtl wegen der Trägheit des Zeigers vom Galvanometer)?
oder würde es reichen den Widerstand runterzusetzen und dann nachzuregulieren (ohne zu verstimmen!) Wir haben das für einen Schritt probiert und da hat sich der Zeiger am Galvanomat nicht verändert. Hätten er sich bei weiteren Schritten verändert oder muss man wirklich jedesmal verstimmen.
2. Hätte man auch einmal auf Rv=0 runterregulieren können und dann 10 mal nur leicht verstimmen und neu messen können oder hätte man für alle 10 Werte immer komplett von vorne anfangen müssen (bei Rv=40 kOhm)?
3. Das mit den Batterien ist anschaulich, aber ich verstehe es trotzdem nicht ganz. Ersteinmal zum Widerstand: Der Könnte auch zwischen minus und minus sitzen oder (bzw er sitz bei einer Paralellschaltung in der Mitte?). Aber warum fließt kein Strom? Wenn man nur eine Spannungsquelle hätte, hätte man sozusagen den einfachsten Stromkreis. Wenn man nun zwei Spannungsquellen hat soll der Strom sich nicht verdoppeln sondern wegfallen.
Kannst Du das noch mal erklären oder mir einen Link oder Literaturhinweis geben?
Vielen Dank für Antworten
Gruß
willi.eber
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(Antwort) fertig | | Datum: | 23:19 Mi 04.05.2011 | | Autor: | leduart |
Hallo
> Du hast natürlich Recht. Die Fragen wären vor dem Versuch
> nötig gewesen.
> Trotzdem will ich wissen was ich falsch gemacht habe und
> wäre dir für eine Antwort dankbar.
>
> 1. Habe ich das richtig verstanden. Man muss den Widerstand
> langsam runterregulieren (können aber auch weniger als 10
> Schritte sein), aber man MUSS auch vor jedem
> runterregulieren den Schleifwiderstand verstimmen (evtl
> wegen der Trägheit des Zeigers vom Galvanometer)?
> oder würde es reichen den Widerstand runterzusetzen und
> dann nachzuregulieren (ohne zu verstimmen!) Wir haben das
> für einen Schritt probiert und da hat sich der Zeiger am
> Galvanomat nicht verändert. Hätten er sich bei weiteren
> Schritten verändert oder muss man wirklich jedesmal
> verstimmen.
Du musst die Anweisung genau lesen: das mit dem runterregulieren von [mm] R_v [/mm] solltet ihr nur einmal machen! da steht doch mit [mm] R_v=0 [/mm] sogar mit !
Zitat:
Ist der Abgleichpunkt gefunden, wird mit R V = 0 (!) die Brücke vorsichtig verstimmt und der Abgleich wiederholt. Messen Sie insgesamt 10 mal. Beim ablesen der Länge l X ist der Parallaxenfehler durch Benutzen der beiden Ablesemarken zu vermeiden."
> 2. Hätte man auch einmal auf Rv=0 runterregulieren können
> und dann 10 mal nur leicht verstimmen und neu messen
> können oder hätte man für alle 10 Werte immer komplett
> von vorne anfangen müssen (bei Rv=40 kOhm)?
siehe oben!
> 3. Das mit den Batterien ist anschaulich, aber ich verstehe
> es trotzdem nicht ganz. Ersteinmal zum Widerstand: Der
> Könnte auch zwischen minus und minus sitzen oder (bzw er
> sitz bei einer Paralellschaltung in der Mitte?). Aber warum
> fließt kein Strom? Wenn man nur eine Spannungsquelle
> hätte, hätte man sozusagen den einfachsten Stromkreis.
> Wenn man nun zwei Spannungsquellen hat soll der Strom sich
> nicht verdoppeln sondern wegfallen.
hallo vergiss nen moment die spannungsquelle.
du hast 2 genau gleiche, gleich stark pos. geladene Kugeln K1 und K2 , und 2 gleiche ungeladene Kugeln. oder gleich stark aber weniger geladene Kugeln G1 und G2 zwischen K1 und G1 und K2 und G2 herrscht deshalb derselbe potentialunterschied U. jetzt verbindest du direkt oder über ein R die 2 positiven Kugeln K1 und K2 . fliesst Strom? wenn ja warum? dann ebenso die 2 relativ dazu negativen, fließt Strom?
Wenn du jetzt allerdings K1 mit G1 verbindest, fliesst Strom von K1 nach G1, da K1 entladen wird dann auch von K2 nach K1.
jetzt zur Batterie, anders als bei den Kugeln werden die Ladungen nicht weniger, der innere Prozess liefert immer so viel nach wie vom positiven zum negativen pol fiesst (wenigstens bei ner idealen Batterie.
du kannst ne batterei mit nem hoch und tiefliegenden wasserspeicher vergleichen: Spannung = Höhenunterschied, Widerstand = Dünne der Leitungen.
Der Batteriemechanismus , der den Höhenunterschied aufrecht hält ist eine Pumpe (die man nicht sieht.)
jetzt hast du 2 solche Wasserbatterien. Wenn du die oberen Behälter über irgendwelche leitungen in derselben Höhe verbindest, fliesst kein Wasser zw. den Beiden. ebenso bei den unteren. da sie durch die "Pumpe" immer gleich hoch gefüllt bleiben. ändert sich daran auch nichts, wenn wasser von oben nach unten fliesst.
So klarer? Stellt man dagegen die 2 Wasserdinger übereinander wird die spannung doppelt so hoch, genau wie wenn du den -Pol ener Batterie mit dem +pol der anderen verbindest.
Gruss leduart
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Hallo,
danke für Deine Antwort.
> Du musst die Anweisung genau lesen: das mit dem
> runterregulieren von [mm]R_v[/mm] solltet ihr nur einmal machen! da
> steht doch mit [mm]R_v=0[/mm] sogar mit !
> Zitat:
> Ist der Abgleichpunkt gefunden, wird mit R V = 0 (!) die
> Brücke vorsichtig verstimmt und der Abgleich wiederholt.
> Messen Sie insgesamt 10 mal. Beim ablesen der Länge l X
> ist der Parallaxenfehler durch Benutzen der beiden
> Ablesemarken zu vermeiden."
1. Ja, die Betreuerin des Versuchs hat uns gesagt, dass wir vor jedem Ändern des Widerstandes [mm]R_v[/mm] , den Schleifdraht verstimmen sollen. Und das wir immer den Wert von [mm]R_v[/mm] und [mm]l_x[/mm] vom Schleifdraht aufschreiben sollen (10 Wertepaare). Hab ich zumindest so verstanden. Hab auch sogar nochmal nachgefragt, weils mir komisch vorkam. War aber alles etwas unübersichtlich mit mehreren Gruppen.
Die Begründung fürs Verstimmen vor dem Ändern des Widerstands war, dass der Zeiger auf dem Galvanometer sich sonst nicht verändern würde.
Ist das mit dem Zeiger denn wenigstens so richtig oder gibt es da nichts mit Trägheit oder so und der Zeiger hätte sich halt auch einfach nur minimal oder halt auch gar nicht verändert?
2. Nunja also da ich nun nur einen Wert mit [mm]R_v[/mm] = 0 habe, macht die Fehlerfortpflanzung nun ja auch keinen Sinn...
Aber warum muss [mm]R_v[/mm] eigentlich null sein? Nach der Maschenregel müsste der Spannungsabfall über [mm]R_v[/mm], [mm]R_s[/mm] und [mm]R_i[/mm] doch soweiso null sein (wenn [mm]I[/mm] = 0 und [mm] U_R_x[/mm] [mm] = U_0[/mm] ) oder?
3. Die 3V werden in den Spannungsabfall über [mm]R_x[/mm] = [mm]R_0[/mm] und wo noch geteilt?
> hallo vergiss nen moment die spannungsquelle.
> du hast 2 genau gleiche, gleich stark pos. geladene Kugeln
> K1 und K2 , und 2 gleiche ungeladene Kugeln. oder gleich
> stark aber weniger geladene Kugeln G1 und G2 zwischen K1
> und G1 und K2 und G2 herrscht deshalb derselbe
> potentialunterschied U. jetzt verbindest du direkt oder
> über ein R die 2 positiven Kugeln K1 und K2 . fliesst
> Strom? wenn ja warum? dann ebenso die 2 relativ dazu
> negativen, fließt Strom?
Dürfte dann ja kein Strom fließen, weil beide gleich geladen sind.
> Wenn du jetzt allerdings K1 mit G1 verbindest, fliesst
> Strom von K1 nach G1, da K1 entladen wird dann auch von K2
> nach K1.
Und dann sind alle Kugeln am Ende gleich geladen und es fließt kein Strom mehr oder?
> jetzt zur Batterie, anders als bei den Kugeln werden die
> Ladungen nicht weniger, der innere Prozess liefert immer so
> viel nach wie vom positiven zum negativen pol fiesst
> (wenigstens bei ner idealen Batterie.
> du kannst ne batterei mit nem hoch und tiefliegenden
> wasserspeicher vergleichen: Spannung = Höhenunterschied,
> Widerstand = Dünne der Leitungen.
> Der Batteriemechanismus , der den Höhenunterschied
> aufrecht hält ist eine Pumpe (die man nicht sieht.)
> jetzt hast du 2 solche Wasserbatterien. Wenn du die oberen
> Behälter über irgendwelche leitungen in derselben Höhe
> verbindest, fliesst kein Wasser zw. den Beiden. ebenso bei
> den unteren. da sie durch die "Pumpe" immer gleich hoch
> gefüllt bleiben. ändert sich daran auch nichts, wenn
> wasser von oben nach unten fliesst.
> So klarer?
4. Raff ich nicht wirklich.
Eigentlich ist es doch z.B. so, dass wenn ich 2 Batterien parallel schalte die Spannung gleich bleibt.
Ist die Kompensation jetzt nur möglich bei einer Batterie und einer festen Spannungsquelle?
Das mit den Pumpen versteh ich nicht. Warum gibt es wenn man nur eine Batterie hat diese "Pumpe" nicht.
Bzw. nur das die Spannung/der Höhenunterschied gleich bleibt, heisst ja nicht das kein Wasser von oben nacht unten fließen kann. Es könnte doch nach unten fließen und die Pumpen gleichen es wieder aus. Dann würde ja aber die ganze Zeit Strom/Wasser fließen...
Oder fließt bei einem "normalen" Stromkeis nur Strom, weil es noch den Innenwiderstand gibt so dass sich die Spannung auf Innenwiderstand und Verbraucher aufteilt - also ohne Innenwiderstand würde kein Strom fließen, weil die Spannung über dem Verbraucher gleich [mm]U_0[/mm] wäre?
> Stellt man dagegen die 2 Wasserdinger
> übereinander wird die spannung doppelt so hoch, genau wie
> wenn du den -Pol ener Batterie mit dem +pol der anderen
> verbindest.
Das leuchtet mir ein.
Gruß
willi.eber
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(Antwort) fertig | | Datum: | 22:25 Do 05.05.2011 | | Autor: | leduart |
hallo willi.eber
> Hallo,
>
> danke für Deine Antwort.
>
> > Du musst die Anweisung genau lesen: das mit dem
> > runterregulieren von [mm]R_v[/mm] solltet ihr nur einmal machen! da
> > steht doch mit [mm]R_v=0[/mm] sogar mit !
> > Zitat:
> > Ist der Abgleichpunkt gefunden, wird mit R V = 0 (!)
> die
> > Brücke vorsichtig verstimmt und der Abgleich wiederholt.
> > Messen Sie insgesamt 10 mal. Beim ablesen der Länge l X
> > ist der Parallaxenfehler durch Benutzen der beiden
> > Ablesemarken zu vermeiden."
>
> 1. Ja, die Betreuerin des Versuchs hat uns gesagt, dass wir
> vor jedem Ändern des Widerstandes [mm]R_v[/mm] , den Schleifdraht
> verstimmen sollen. Und das wir immer den Wert von [mm]R_v[/mm] und
> [mm]l_x[/mm] vom Schleifdraht aufschreiben sollen (10 Wertepaare).
dass man vor dem Verstellen von [mm] R_v [/mm] den schleifer leicht verstimmt ist sicher gut. das hätte man dann auch bei [mm] R_v=0 [/mm] machen müssen. Ob sich ein zeiger 1mm bewegt ist kaum zu sehen, wenn der strom zu klein ist reicht auch die kraft nicht man muss also links und rechts von der richtigen Stelle "suchen" und den zeiger des G so langsam nach 0 bringen.
> Hab ich zumindest so verstanden. Hab auch sogar nochmal
> nachgefragt, weils mir komisch vorkam. War aber alles etwas
> unübersichtlich mit mehreren Gruppen.
na ja, dass ihr 10 messungen bei [mm] R_v=0 [/mm] machen solltet stand ja in der Anweisung, die ist meist besser als die betreuer, die den Versuch nur mal kurz durchgemacht haben un z.R. ja nur 3 bis 4 semester weiter sind als du.
> Die Begründung fürs Verstimmen vor dem Ändern des
> Widerstands war, dass der Zeiger auf dem Galvanometer sich
> sonst nicht verändern würde.
> Ist das mit dem Zeiger denn wenigstens so richtig oder
> gibt es da nichts mit Trägheit oder so und der Zeiger
> hätte sich halt auch einfach nur minimal oder halt auch
> gar nicht verändert?
eine kleine Trägheit hat er schon, aber wie oben man kann leichter sehen ob etwas auf 0 geht als ob es exakt stehen bleibt.
>
> 2. Nunja also da ich nun nur einen Wert mit [mm]R_v[/mm] = 0 habe,
> macht die Fehlerfortpflanzung nun ja auch keinen Sinn...
> Aber warum muss [mm]R_v[/mm] eigentlich null sein? Nach der
> Maschenregel müsste der Spannungsabfall über [mm]R_v[/mm], [mm]R_s[/mm]
> und [mm]R_i[/mm] doch soweiso null sein (wenn [mm]I[/mm] = 0 und [mm]U_R_x[/mm] [mm]= U_0[/mm]
> ) oder?
prinzipiell kann man natürlich mit [mm] R_v\ne0 [/mm] auch was messen. aber dann ist der stom -falls noch einer fließt- durch [mm] R_v [/mm] so klein, dass du ihn nicht von 0 unterscheiden kannst. bei [mm] 40k\Omega R_v [/mm] ist er doch höchstens 3/40000A bei [mm] 1k\Omega [/mm] noch immer 1/1000A auch wenn die spannungen nicht stimmen.
> 3. Die 3V werden in den Spannungsabfall über [mm]R_x[/mm] = [mm]R_0[/mm]
> und wo noch geteilt?
in deiner Schaltung an den 2 Seiten des schlefdrahtes oder RX1 und RX2
daran liegen doch die 3V und werden im Verhältnis RX^/RX2 geteilt.
>
> > hallo vergiss nen moment die spannungsquelle.
> > du hast 2 genau gleiche, gleich stark pos. geladene
> Kugeln
> > K1 und K2 , und 2 gleiche ungeladene Kugeln. oder gleich
> > stark aber weniger geladene Kugeln G1 und G2 zwischen K1
> > und G1 und K2 und G2 herrscht deshalb derselbe
> > potentialunterschied U. jetzt verbindest du direkt oder
> > über ein R die 2 positiven Kugeln K1 und K2 . fliesst
> > Strom? wenn ja warum? dann ebenso die 2 relativ dazu
> > negativen, fließt Strom?
>
> Dürfte dann ja kein Strom fließen, weil beide gleich
> geladen sind.
>
> > Wenn du jetzt allerdings K1 mit G1 verbindest, fliesst
> > Strom von K1 nach G1, da K1 entladen wird dann auch von K2
> > nach K1.
>
> Und dann sind alle Kugeln am Ende gleich geladen und es
> fließt kein Strom mehr oder?
ja
> > jetzt zur Batterie, anders als bei den Kugeln werden die
> > Ladungen nicht weniger, der innere Prozess liefert immer so
> > viel nach wie vom positiven zum negativen pol fiesst
> > (wenigstens bei ner idealen Batterie.
> > du kannst ne batterei mit nem hoch und tiefliegenden
> > wasserspeicher vergleichen: Spannung = Höhenunterschied,
> > Widerstand = Dünne der Leitungen.
> > Der Batteriemechanismus , der den Höhenunterschied
> > aufrecht hält ist eine Pumpe (die man nicht sieht.)
> > jetzt hast du 2 solche Wasserbatterien. Wenn du die
> oberen
> > Behälter über irgendwelche leitungen in derselben Höhe
> > verbindest, fliesst kein Wasser zw. den Beiden. ebenso bei
> > den unteren. da sie durch die "Pumpe" immer gleich hoch
> > gefüllt bleiben. ändert sich daran auch nichts, wenn
> > wasser von oben nach unten fliesst.
> > So klarer?
>
> 4. Raff ich nicht wirklich.
> Eigentlich ist es doch z.B. so, dass wenn ich 2 Batterien
> parallel schalte die Spannung gleich bleibt.
richtig.
> Ist die Kompensation jetzt nur möglich bei einer Batterie
> und einer festen Spannungsquelle?
die3 Frage versteh ich nicht. man braucht a) eine möglichst genaue (geeichte) Spannungsquelle. Dann kann man mit der kompensationsmethode die spannung einer zweiten Quelle die kleinere spannung hat sehr genau bestimmen .
> Das mit den Pumpen versteh ich nicht. Warum gibt es wenn
> man nur eine Batterie hat diese "Pumpe" nicht.
natürlich gibts die Pumpe immer. Deine Frage war doch: wenn man 2 gleiche spannungsquellen verbindet, warum fliesst dann kein Strom.
> Bzw. nur das die Spannung/der Höhenunterschied gleich
> bleibt, heisst ja nicht das kein Wasser von oben nacht
> unten fließen kann. Es könnte doch nach unten fließen
> und die Pumpen gleichen es wieder aus. Dann würde ja aber
> die ganze Zeit Strom/Wasser fließen...
auch in deiner kompensationsschaltung fließt ja die ganze zeit strom über die RX bzw Schleifstrecke. Nur wenn die spannungen gleich sind, fließt durch G (und [mm] R_v) [/mm] kein Strom mehr.
> Oder fließt bei einem "normalen" Stromkeis nur Strom,
> weil es noch den Innenwiderstand gibt so dass sich die
> Spannung auf Innenwiderstand und Verbraucher aufteilt -
Nein, der Innenwiderstand ist hinderlich, aber es gibt keine strom bzw spannungsquellen ohne Du musst aber das + und - ende über irgendwas verbinden, damit strom fließt.
> also ohne Innenwiderstand würde kein Strom fließen, weil
> die Spannung über dem Verbraucher gleich [mm]U_0[/mm] wäre?
ne es würde der Strom [mm] I=U_0/R [/mm] fließen. du verwechselst jetzt Verbraucher mit deiner Spanungsquelle die die Geliche Spannung hat.
Gruss leduart
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 13:51 Di 10.05.2011 | | Autor: | willi.eber |
Hallo, vielen Dank für Deine Antwort.
Du hast mir viel geholfen.
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