Ohmsches Gesetz: unbekannter Widerstand aus der U–I-Kennlinie
Ändern Sie die Quellspannung an einem unveränderlichen unbekannten Widerstand; notieren Sie Paare (I, U) mit kleinem Instrumentenrauschen und bestimmen Sie R als Steigung der linearen Ausgleichsgeraden U(I).
Ziel des Versuchs
Das Ohmsche Gesetz U = I R für einen ohmschen Widerstand prüfen und dessen Widerstand R aus der linearen Ausgleichsgeraden der gemessenen Spannung gegen den Strom bestimmen.
Geräte
- Regelbare Gleichspannungsquelle
- Zweig des Spannungsmessers (Modell)
- Strommesser (Modell)
- Unbekannter Kohleschichtwiderstand
Versuch
Theorie
Für einen idealen Widerstand ist der Strom proportional zur angelegten Spannung: U = R·I. Der Graph U(I) ist eine Gerade durch den Ursprung mit der Steigung R (in Ohm, wenn U in Volt und I in Ampere angegeben sind).
Durchführung
- Im Stromkreis liegt ein unbekannter Widerstand R (ohmsch, Zimmertemperatur).
- Stellen Sie die Quellspannung U am Regler ein; im Schaltplan ist der ideale Arbeitspunkt I = U/R eingezeichnet.
- Drücken Sie „Messwert speichern“ — in die Tabelle kommen (I, U) mit kleinem Rauschen von Spannungsmesser und Strommesser.
- Wiederholen Sie das für mindestens 6 verschiedene Spannungen im Bereich etwa 1–20 V, gleichmäßig über den Bereich verteilt.
- Prüfen Sie die lineare Ausgleichsgerade U(I): die Steigung ist gleich R; der Ordinatenabschnitt liegt nahe bei 0.
- Vergleichen Sie Ihr R mit dem Referenzwert und formulieren Sie die Schlussfolgerung.
Schlussfolgerung
Der bestimmte Widerstand stimmt mit dem Referenzwert innerhalb der Toleranz überein. Fehlerquellen: endliche Zahl der Spannungsstufen, Instrumentenrauschen und die Idealisierung eines linearen ohmschen Bauelements.