PZ — Passiver Zweipol

Betreuer: Dr. Eckstein (nachmittags)

1. Reihenschaltung aus Kondensator und Ohmschen Widerstand, Gesamtspannung u(t)=Û₀·cos(ωt), R und C sind gegeben. DGL für Spannung über dem Kondensator u_C(t) aufstellen.
2. DGL ins komplexe überführen und u_C(t) ausrechnen.
3. Ortskurve der Impedanz einer R-C-Reihe und einer R-C-Parallelschaltung aufmalen und charakterisieren.
4. Herleitung der Spannungsteilerregel aus den Kirchhoffschen Gesetzen.
5. Berechnung der Phasendifferenz aus Frequenz und Zeitdifferenz (numerische Werte gegeben).

1. Was ist das Ziel des Versuches „passiver Zweipol“?
2. Was versteht man unter der Ortskurve eines Zweipols und was ist das Ziel derselben?
3. Geben Sie die Formel für die Impedanz einer Spule und für die Impedanz eines Kondensators an und zeichnen Sie die zugehörigen Ortskurven.
4. Wie werden Ströme und Spannungen im Versuch „passiver Zweipol“ gemessen?
5. Berechnen Sie die Phasenverschiebung, die sich bei einer Phasenverschiebungszeit von τ = 250 µs für eine Frequenz von f = 1 kHz ergibt. Auf welchen Zweipol kann man aus dieser Phasenverschiebung schließen?
6. Leiten Sie die Spannungsteilerregel aus den Kirchhoffschen Gesetzen her.

Betreuer: Förster (vormittags)

1. Stromteiler herleiten.
2. Aus der Stromteilerregel ein Konstruktionsmerkmal für ein Voltmeter ableiten.
3. Zeigerdiagramme für R in Reihe mit C
   1. Spannung
   2. Strom
   3. Gesamtspannung
4. Ortskurve für L||R + R1 zeichnen und beschriften!
5. Aus Zeitdifferenz τ und Frequenz den Phasenwinkel berechnen! (Zahlenwerte gegeben)
6. Einen Sinusgenerator mit >180° Phasendrehung auszeichnen (gemeint sind nur drei in Reihe geschaltete Hochpässe, die auf jeden Fall eine solche Phasendrehung realisieren).

Hinweise

Der wohl einfachste Versuch (v.a. für Elektroniker) — <3h sind auch drin. Eckstein is auch nett und benotet fair. Er erklärt alles, auch wenn nur geringe Unklarheiten bestehen (mit wichtigsten Formeln).
Legt Wert auf: passende Ergebnisse, Fehlerrechnung (beachtet die Fehlerformeln auf Platzanleitung für Geräte!!! z. B. Spannungsfehler MUSS >=3%, daraus ergibt sich |Z|-Fehler von >=7%!!) und kleine Feinheiten (wie Überschrift im Diagramm).
Legt weniger Wert auf: Diskussion/Fehlerbetrachtung (man sollte was haben, aber er ließt es vermutlich nicht).

Förster ist sehr freundlich und hilfsbereit. Gewählten Zweipol (z. B. „Z3“) im Protokoll vermerken. Solltet ihr eine nicht in den Standard-Ortskurven vorkommende Phasenverschiebung (z. B. φ gegen 180 für ω gegen unendlich), dürft ihr mit begründung dies auf einen realistischen Wert (hier: 0) umrechnen. Die Fehler für R und C liegen durchaus im bereich 10..30%. Fehlerformeln schon vorher zusammensetzen. Fehlerrechung erfolgt exemplarisch für einen dem Mittelwert naheliegenden Wert.