Physik Forum

[Stephan19]

hallo, beurteilt bitte den Bericht, danke. Diskussion fehlt noch. Für LOb und Kritik bin ich immer offen.

Physik-Praktikumsbericht: Bestimmung des „spezifischen elektrischen Widerstandes ρ“

1.) Zusammenfassung

Das Ziel des Physikpraktikums war, den spezifischen elektrischen Widerstand ρ eines Drahtes anhand der Daten zur Querschnittsfläche A des Drahtes, seine Länge l und seines elektrischen Widerstandes R. Um das für diesen Versuch nötige Wissen über den Zusammenbau elektrischer Schaltungen, die Zeichnung eines Schaltplanes und die Messung von elektrischer Stromstärke und Spannung zu erhalten, repetierten wir die
angegebenen Dudenseiten 189-193. Es wurden vier Messungen an drei unterschiedlichen

Drähten durchgeführt, anschliessend bestimmten wir mit R, ℓ und A den spezifischen

elektrischen Widerstand ρ. Wir hatten keine Vorstellungen der Ergebnisse, da dieses Gebiet

„Elektrizitätslehre“ für uns im praktischen Sinne neu war.




2.) Methode




Den jeweiligen Draht befestigten wir an zwei Isolierklemmen. Von beiden Enden führten Kabel in das Gleichstrom-Netzgerät. Zwischengeschaltet waren ein Stromstärkemessgerät und ein Spannungsmessgerät, von denen wir die Stromstärke I bzw. die Spannung U von den Messgeräten ablesen konnten, wobei wir die Stromstärke I selbst regulieren konnten. Folglich konnten wir aus diesen zwei Angaben den elektrischen Widerstand mit folgender Formel berechnen:

R = U / I (Formel 1)
R ist der Widerstand in Ohm (Ω), U die Spannung in Volt (V) und I die Stromstärke in Ampere (A).

Mit der Schublehre (Messschieber mit Nonius) bestimmten wir den Durchmesser d, womit die Querschnittsfläche mit folgender Formel ausgerechnet werden konnte:

A = π * r^2 (Formel 2)

Auf einem Messband lasen wir die Länge ℓ des jeweiligen Drahtes ab. Nun konnte man mit dieser Formel den spezifischen elektrischen Widerstand ρ ausrechnen:

ρ = R * A / ℓ (Formel 3)


Für den anderen Draht konnte man den Versuchsaufbau weiterverwenden sowie die Methoden beibehalten. Zudem musste man die Resultate der Messungen mit den Tabellenwerten aus dem „Fundamentum“ für das jeweilige Material vergleichen , um auf diese Weise das Material der Drähte herauszufinden.



3.) Resultate

3.1 Erster Draht (Kupfer)

ℓ = 1,205 m; Messungenauigkeit ± 0.007 m
r = 0.2 mm ; Messungenauigkeit ± 0.05mm

Zuerst wurde die Querschnittsfläche A mit F2 berechnet:
A = π * 0,2^2 = 0,1257 mm^2



Danach wurden vier Messungen vorgenommen für welche wir eine Messungenauigkeit von
± 0.01 Ampere beziehungsweise ± 0.001 Volt veranschlagten.
Wir erhielten folgende Resultate:


Messung I [A] U [V] R [Ω]
Messung 1 0,52 0,107 0,2058 ± 0,0060
Messung 2 1,06 0,220 0,2075 ± 0,0029
Messung 3 1,49 0,315 0,2114 ± 0,0021
Messung 4 1,65 0,350 0,2121 ± 0,0019

Der elektrische Widerstand wurde mit F1 berechnet.
Der Mittelwert für den elektrischen Widerstand ist der Mittelwert der ersten und der dritten Messung:
(0,2058 + 0,2075) / 2 = 0,2066 ± 0,0041 Ω (Fehlermessung von R1 und R2 dividiert durch 2)
Wir addierten R1 und R3 und teilten sie durch 2 und benutzen sie als Ausgangswerte, um den spezifischen elektrischen Widerstand ρ mit F3 zu berechnen:
ρ = 0,2066 * 0,1257 / 1,205 = 0,02155 Ω ∙ mm2 / m = 2.155 ∙ 10-8 Ω ∙ m
Unter Berücksichtigung der Fehlerrechnung:

ρmittel = 0,2066 * 0,1257 / 1,205 = 0,02155 Ω ∙ mm2 / m = 2.155 ∙ 10-8 Ω ∙ m
ρmax = 0,2107 ∙ 0.1963 / 1.198 = 0,03452 Ω ∙ mm2 / m = 3.452 ∙ 10-8 Ω ∙ m
ρmin = 0.2025 ∙ 0.0707 / 1.212 = 0.01181 Ω ∙ mm2 / m = 1.181 ∙ 10-8 Ω ∙ m


3.2 Zweiter Draht (Stahl)
ℓ = 1.173 m Messungenauigkeit ± 0.007 mm
r = 0.6 mm ; Messungenauigkeit ± 0.05mm
Die Querschnittsfläche A wurde mit F2 berechnet:
A = π * 0,6^2 = 1.1301 mm^2
Danach wurden wieder vier Messungen vorgenommen für welche wir eine Messungenauigkeit von ± 0.01 Ampere beziehungsweise ± 0.001 Volt einkalkulierten.
Wir erhielten folgende Resultate:


Messung I [A] U [V] R [Ω]
Messung 1 0,48 0,069 0,1438 ± 0,0052
Messung 2 0,88 0,127 0,1443 ± 0,0028
Messung 3 0,99 0,142 0,1434 ± 0,0025
Messung 4 2,09 0,302 0,1445 ± 0,0012

Der elektrische Widerstand wurde mit F1 berechnet.

Der Mittelwert für den elektrischen Widerstand ist der Mittelwert der ersten und der dritten Messung:

(0,1438 + 0,1434) / 2 = 0,1436 ± 0.0039 Ω
Wir addierten R1 und R3 und teilten sie durch 2 und benutzen sie als Ausgangswerte, um den spezifischen elektrischen Widerstand ρ mit F3 zu berechnen:
ρ = 0,1436 * 1,1310 / 1,173 = 0,1385 Ω ∙ mm2 / m = 13,850 ∙ 10-8 Ω ∙ m
Unter Berücksichtigung der Fehlerrechnung:

ρmittel = 0,1436 * 1,1310 / 1,173 = 0,1385 Ω ∙ mm2 / m = 13,850 ∙ 10-8 Ω ∙ m
ρmax = 0,1475 ∙ 1,3273. / 1.166 = 0,1679 Ω ∙ mm2 / m = 16.790 ∙ 10-8 Ω ∙ m
ρmin = 00,1397 ∙ 0.9503 / 1.180 = 0.1125 Ω ∙ mm2 / m = 12.250 ∙ 10-8 Ω ∙ m



5.) Literatur