PhysProf - Messbrücke berechnen - Messbrücke abgleichen - Experiment

Fachthema: Messbrücke

PhysProf - Elektrotechnik - Eine Applikation zur Visualisierung physikalischer Sachverhalte mittels Simulationen und 2D-Animationen für die Realschule, das Berufskolleg, das Gymnasium sowie das Studium. Zur Benutzung dessen in Begleitung zum Lehrmaterial der Physik wird ein bereits erlangtes Grundwissen zum entsprechenden Themengebiet vorausgesetzt.

Online-Hilfe für das Modul
zur Durchführung von Untersuchungen mit Messschaltungen
die als Wheatstonesche Messbrücken bekannt sind.

Dieses Unterprogramm ermöglicht die Durchführung der Steuerung entsprechender Abläufe zur Echtzeit und bietet die Möglichkeit, die Einflüsse relevanter Größen interaktiv zu untersuchen und eignet sich zudem als Begleitung zu Versuchen im Physikunterricht.

 

 

Durch die Ausführung eines Klicks auf die nachfolgend gezeigte Schaltfläche können Sie eine kostenlose Demoversion des Programms PhysProf 1.1 herunterladen.

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Das Programmmodul [Elektrotechnik] - [Messbrücke] ermöglicht die Simulation einer Messschaltung, welche unter der Bezeichnung Wheatstonesche Messbrücke bekannt ist.

Brücke abgleichen

Brücke abgeglichen

Mit Hilfe dieser Schaltung kann der Wert eines Widerstands mit relativ geringem Fehler ermittelt werden. Der unbestimmte Widerstand R_x wird mit dem bekannten Normalwiderstand R₁, welcher dekadisch einstellbar und geeicht ist, sowie mit den beiden bekannten Widerständen R₂ und R₃ verglichen. Wird der Stromkreis geschlossen, so entsteht eine durch den Widerstand R₁ einstellbare Stromverteilung in den einzelnen Stromzweigen. Durch das Verstellen des Werts des Regelwiderstands R₁ kann der Strom I0 im Brückenzweig auf null reduziert werden. Für die abgeglichene Brücke gilt dann:

Programmbedienung

Derartige Untersuchungen können Sie in diesem Unterprogramm durchführen. Beachten Sie aber, dass die dargestellte Messbrücke etwas verändert wurde.

Brücke abgleichen:

Wird der Kontrollschalter Brücke abgleichen aktiviert, so werden ein einzelner Regelwiderstand R₁ und zwei Festwiderstände R₂ und R₃ verwendet. Der unbekannte Widerstand wird schraffiert dargestellt. Durch die Auswahl vorgegebener Werte für die Widerstände R₂ und R₃ aus den zur Verfügung stehenden Auswahlboxen Messwiderstand R2 und Messwiderstand R3 können die Werte für die Festwiderstände festgelegt werden. Somit stehen viele variante Möglichkeiten zur Verfügung den Abgleich durchzuführen. Zudem kann der Wert des unbekannten Widerstands variabel geändert werden. Es gilt jedoch zu beachten, dass diese Tatsache nicht praxisnah ist, da normalerweise stets ein Abgleich für nur einen Widerstand durchgeführt wird. Dieses Prinzip wurde lediglich deshalb umgesetzt, um möglichst viele Versuche dieser Art ermöglichen zu können. Wird die Größe des Regelwiderstands R1 am dafür zur Verfügung stehenden Rollbalken verändert, so ändert sich der Brückenstrom. Wird hierfür der Wert 0 mA erreicht, so ist die Brücke abgeglichen und der Messwert entspricht der wahren Größe des Widerstands.

Brücke abgeglichen:

Aktivieren Sie den Kontrollschalter Brücke abgeglichen. Hierauf wird der Zustand simuliert, dass die Brücke sich im abgeglichenen Zustand befindet, d.h. im Brückenzweig wird die Stromstärke I₀ = 0.

Durch die Positionierung des Rollbalkens für Regelwiderstand R₁ und durch die Auswahl entsprechender Werte aus den Auswahlboxen Messwiderstand R2 sowie Messwiderstand R3 können Sie untersuchen, welche Verhältnismäßigkeit zwischen Regelwiderstand und unbekanntem Widerstand bestehen muss, um die Messbrücke abzugleichen. Die Einstellung der vorherrschenden Spannung hat hierauf keinen Einfluss.
 

Hilfreiche Informationen zu diesem Fachthema sind unter Wikipedia - Messbrücke zu finden.
  

Nachfolgend finden Sie ein Video zu diesem Fachthema, welches Sie durch die Ausführung eines Klicks
auf die nachfolgend gezeigte Grafik abspielen lassen können.

Lissajousche Figuren - Reihen- und Parallelschaltung - Widerstände im Wechselstromkreis - Widerstandsgesetz - Kondensator Ladung - Entladung - Kondensator - Kapazitäten - Plattenkondensator - Transformator - Schwingungsüberlagerung - RC-Kreis - RL-Kreis - RLC-Kreis - Resonanz - Wechselstromkreis

Nachfolgend finden Sie ein Video zu einem in PhysProf 1.1 unter dem Themenbereich Mechanik eingebundenen Unterprogramm,welches Sie durch die Ausführung eines Klicks auf die nachfolgend gezeigte Grafik abspielen lassen können.

Nachfolgend finden Sie ein Video zu einem in PhysProf 1.1 unter dem Themenbereich Elektrotechnik eingebundenen Unterprogramm, welches Sie durch die Ausführung eines Klicks auf die nachfolgend gezeigte Grafik abspielen lassen können.

Nachfolgend finden Sie ein Video zu einem in PhysProf 1.1 unter dem Themenbereich Thermodynamik eingebundenen Unterprogramm, welches Sie durch die Ausführung eines Klicks auf die nachfolgend gezeigte Grafik abspielen lassen können.

   
 

II - MathProf 5.0
Mathematik interaktiv
 

MathProf 5.0 ist ein Programm für alle, die die Aufgabe oder das Ziel haben, sich mathematische Sachverhalte auf einfache Weise zu verdeutlichen. Zudem spricht es diejenigen an, die sich für Mathematik interessieren, oder mathematische Probleme verschiedenster Art zu lösen haben und von grafischen 2D- und 3D-Echtzeitdarstellungen sowie Animationen beeindruckt sind.
 

 

Es eignet sich insbesondere dafür, um interaktive grafische Untersuchungen sowie numerische Berechnungen zu entsprechenden Fachthemen durchführen zu lassen. Mehr als 300 verschiedene Unterprogramme decken die mathematischen Themenbereiche Analysis, Geometrie, Trigonometrie, Algebra, Stochastik, 3D-Mathematik und Vektoralgebra großflächig ab.

Durch die Nutzbarkeit vieler implementierter grafischer Features bestehen vielseitige gestaltungstechnische Möglichkeiten, ausgegebene Grafiken in entsprechenden Unterprogrammen auf individuelle Anforderungen anzupassen. Durch die freie Veränderbarkeit von Parametern und Koordinatenwerten bei der Ausgabe grafischer Darstellungen, besteht in vielen Modulen zudem die Möglichkeit, Veränderungen an dargestellten Gebilden und Zusammenhängen manuell oder durch die Verwendung automatisch ablaufender Simulationsprozesse in Echtzeit zu steuern und zu analysieren.
 
Es verfügt über eine umfangreiche Programmhilfe mit ca. 1600 Seiten.

Eine Übersicht aller in MathProf 5.0 zur Verfügung stehender Programmteile finden Sie im MathProf - Inhaltsverzeichnis, oder durch einen Klick auf die nachfolgend dargestellte Schaltfläche.
 

 

Kurzinfos zu Inhalten einiger in MathProf 5.0 eingebundnener Unterprogramme erhalten Sie unter:
 

• Kurzinfos zum Themengebiet Analysis
• Kurzinfos zum Themengebiet Geometrie
• Kurzinfos zum Themengebiet Algebra
• Kurzinfos zum Themengebiet 3D-Mathematik
• Kurzinfos zum Themengebiet Stochastik
• Kurzinfos zum Themengebiet Vektoralgebra
• Kurzinfos zum Themengebiet Trigonometrie
• Kurzinfos zu sonstigen Themengebieten

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 Nachfolgend finden Sie ein Video zu einem in MathProf 5.0 unter dem Themenbereich 3D-Mathematik eingebundenen Unterprogramm, welches Sie durch die Ausführung eines Klicks auf die nachfolgend gezeigte Grafik abspielen lassen können.

 Nachfolgend finden Sie ein Video zu einem in MathProf 5.0 unter dem Themenbereich Analysis eingebundenen Unterprogramm,, welches Sie durch die Ausführung eines Klicks auf die nachfolgend gezeigte Grafik abspielen lassen können.

Nachfolgend finden Sie ein Video zu einem in MathProf 5.0 unter dem Themenbereich Vektoralgebra eingebundenen Unterprogramm, welches Sie durch die Ausführung eines Klicks auf die nachfolgend gezeigte Grafik abspielen lassen können.

Weitere Videos zu einigen in MathProf implementierten Modulen finden Sie, indem Sie den Reiter MathProf-Videos wählen, oder durch einen Klick auf die nachfolgend dargestellte Schaltfläche.
 

 
 

 

 
 

III - SimPlot 1.0

Visualisierung und Simulation interaktiv
 

SimPlot 1.0 ist eine Anwendung, welche es unter anderem durch interaktiv erstellbare Präsentationen ermöglicht, sich Sachverhalte aus vielen technischen, wissenschaftlichen und anderen Bereichen grafisch darstellen und diese multifunktional sowohl statisch, wie auch in Form bewegter Grafiken ausgeben zu lassen. Das Programm erlaubt die Erstellung von Gebilden mit zweidimensionalen grafischen Objekten, welche als geometrische Figuren und Bilder zur Verfügung stehen.
 
Es bietet zudem die Möglichkeit, Zusammenhänge im Bereich der Planimetrie auf einfache Weise interaktiv zu analysieren. Unter anderem wird es ermöglicht, mit erzeugten Gebilden geometrische Transformationen durchzuführen und diesen automatisch ablaufende Bewegungs- und Verformungsprozesse zuzuweisen.

 

 
SimPlot kann sowohl zur Erstellung von Infografiken, zur dynamischen Datenvisualisierung, zur Auswertung technisch-wissenschaftlicher Zusammenhänge sowie zur Erzeugung bewegter Bilder für verschiedenste Anwendungsbereiche eingesetzt werden. Neben der Bereitstellung vieler mathematischer Hilfsmittel und zusätzlicher Unterprogramme erlaubt es auch die Einblendung von Hilfslinien zur Echtzeit, welche dienlich sind, um sich relevante Sachverhalte und Zusammenhänge unmittelbar begreiflich zu machen.

Dieses Programm verfügt über eine umfangreiche Programmhilfe mit ca. 900 Seiten.
 

Eine Inhaltsübersicht dessen finden Sie unter SimPlot - Inhaltsverzeichnis, oder durch einen Klick auf die nachfolgend dargestellte Schaltfläche.

 

Beispiele einiger mit Simplot 1.0 erzeugter Grafiken finden Sie unter Beispiele, oder durch einen Klick auf die nachfolgend dargestellte Schaltfläche.

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Nachfolgend finden Sie ein Video zu einer mit SimPlot 1.0 erstellten Animationsgrafik, welches Sie durch die Ausführung eines Klicks auf die nachfolgend gezeigte Grafik abspielen lassen können.

Nachfolgend finden Sie ein Video zu einer mit SimPlot 1.0 erstellten Animationsgrafik, welches Sie durch die Ausführung eines Klicks auf die nachfolgend gezeigte Grafik abspielen lassen können.

Nachfolgend finden Sie ein Video zu einer mit SimPlot 1.0 erstellten Animationsgrafik, welches Sie durch die Ausführung eines Klicks auf die nachfolgend gezeigte Grafik abspielen lassen können.