Tübinger Erfahrungen - Physikalisches Institut

Tübinger Erfahrungen
mit den Produkten der Lehrmittelindustrie
- Beispiele aus dem Anfängerpraktikum I+II -
Torsten Hehl
Physikalisches Institut Tübingen
Leiter des Praktikums I+II für Physiker
PLT2008

Einsatz kommerzieller Produkte:
zahlreiche Versuche wurden eingekauft:
Franck-Hertz, Saitenschwingungen, e/m,
Röntgen, Stirlingmotor, ...
und ergänzt durch:
Mikrocontroller-gesteuerte Bedienungen mit
einheitlichem Bedienkonzept (Entwicklung:
Dr. M. Brendle)
sowie verbesserte Elektronik (z.B. FH, HW)
kaum Einsatz von PCs (1994: NR, 2000: GP)
PLT2008

Kommerzielle Datenaufnahmesysteme?
Welches System? Oberschulamt Tü: CASSY!
erster Einsatz im Demonstrationspraktikum 2004
(Vortrag P. Grabmayr, Donnerstag)
Vorteile:
- Viele Sensoren verfügbar mit weiten Messbereichen,
Funktionsgenerator
- Durchdachtes Bedienkonzept, leicht erlernbar
Nachteile:
- Anschaffungskosten!
- Keine Messfehlerbehandlung in CASSYLab
PLT2008

Versuch „Elektrische Resonanz“
Messung mit analogem Zweikanaloszilloskop:
PLT2008

Messmethode klassisch:
Lissajous-Ellipse
|Z| = U/I
tan φ/2 = b / a
- Reihenkreis
- Parallel I
- Parallel II
Theoretische Kurven:
Fehlerband durch
Bauteiltoleranzen
b
a
Langwierige (-weilige) Messung!
PLT2008

Messung mit CASSY
Funktionsgenerator POWER-CASSY +
2-Kanal-ADC/Timer SENSOR-CASSY
Vorteile:
- schnellere Messung (ca. 2 s pro Messpunkt)
6 Schaltungen in 20 min möglich
- Eingabe von theoretischen Kurven
(¨Missbrauch¨ der freien Anpassung)
- CASSY-Lab für Auswertung frei benutzbar
Aber:
- Eine Schaltung zunächst klassisch messen ist wichtig
- Auswertung wird meist aufwendiger (viele Kurven)
- Fehlerrechnung in CASSY-Lab fehlt
PLT2008

Transformator
Klassisch:
5 Multimeter + 1 Oszilloskop
CASSY:
- 3 SENSOR-CASSY
- Phasenmessung integriert
→ siehe Poster + Führung
PLT2008

Para- und Diamagnetismus
Kräfte auf Materie im
magnetischen Feld:
- Kraft auf Säule (FeCl 3
)
- Kraft auf Al-Block (Pd-Draht)
- Kraft Bi-Kugel
Teleskop über Wegaufnehmer
an CASSY angeschlossen
F < 0.2 mN !!
Kraft auf Al-Block mit Kraftsensor
PLT2008
x-Abh. Mit Hallsonde

Potentialwaage (Vorlesungsversuch)
PLT2008

Analyse von Messunsicherheiten
(vulgo Fehlerversuch)
Messung der Pendeldauern
durch Drücken der Tasten
während einer
Halbschwingung (ca. 200x)
Aufbau einer abgewandelten
Timerbox (entprellte Taster)
Nutzung der Histogrammfunktion
in CASSYLab
Anpassung durch M. Hund
für diesen Versuch
(+ Bugfix)
PLT2008

Franck-Hertz-Versuch
Gerät von NEVA (ca. 1988)
mit Ne-Röhre
Analog-Oszi zum Einstellen
der Parameter
(Heizspannung, Gegenspannung,
Vertsärkung)
Messung bis ca. 2000:
ca. 100 Punkte mit Multimeter
seit 2000: Messung mit
Digitaloszi (Mittelung,
Ausgabe auf Diskette)
seit 2006: Studenten möchten
zunehmend CASSY nutzen
Messzeit: 5 ms
Naturwissenschaftler-Praktikum:
Hg-Röhre mit Mikrocontroller, seit 2006 mit PHYCON+PC
Zukunft: Kombination mit
Röntgenversuch (Anregung
von Röntgenlinien)
PLT2008

Oszilloskop
Aufladung von Kondesatoren, Induktion in einer Spule
Impulsgenerator (Mikrocontroller, Eigenbau)
Oszilloskope: 5 TDS 2012, 2007 aus Studiengebühren gekauft
PLT2008

Fazit:
- Studiengebühren helfen dem Praktikum ungemein
- Alte Versuche können „aufgepeppt“ werden
- Viele Studenten sehen den PC als „rettende Insel“ (sie kennen sich dort
aus) → CASSY und Co. bauen die Brücke
- Rechner soll nur lästige Routinemessung abnehmen, Versuch darf
nicht zur black box werden!
- Software hilft bei der Auswertung, Fehlerrechnung fehlt schmerzlich
- Dieser Vortrag wurde NICHT von Leybold gesponsert!
PLT2008