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I-U-Kennlinien – Widerstand, Glühlampe, Diode und LED

PhysikElektrizität und StromkreiseAlter 16–17

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Virtuelle Version des Praktikumsversuchs zu I-U-Kennlinien: ein regelbares Gleichspannungsnetzgerät, ein Strommesser in Reihe und ein Spannungsmesser parallel zum Bauteil. Stellen Sie die Spannung schrittweise ein, lesen Sie zwei Digitalmessgeräte ab (mit kleinen zufälligen Fehlern), füllen Sie eine Tabelle aus, zeichnen Sie I gegen V in beiden Richtungen, indem Sie das Netzgerät umpolen, und berechnen Sie R = V/I an jedem Punkt. Vergleichen Sie einen Festwiderstand (Ursprungsgerade), eine Glühlampe (Kurve, die flacher wird, weil der Glühfaden heiß wird) sowie eine Siliziumdiode und eine rote LED (die nur in Durchlassrichtung leiten, ab etwa 0,6 V bzw. 1,8 V, mit Schutzwiderstand).

Lektion: Stromstärke, Spannung und Widerstand: I-U-Kennlinien

Was sie zeigt

Eine I-U-Kennlinie zeigt, wie die Stromstärke durch ein Bauteil von der Spannung an ihm abhängt. Ein Festwiderstand bei konstanter Temperatur ergibt eine Ursprungsgerade, er gehorcht also dem ohmschen Gesetz. In einer Glühlampe erhitzt der Strom den Wolframdraht, seine Ionen schwingen stärker und der Widerstand steigt, deshalb krümmt sich die Kennlinie und wird flacher. Eine Diode leitet nur in eine Richtung: in Sperrrichtung fließt fast kein Strom, in Durchlassrichtung steigt die Stromstärke oberhalb von etwa 0,6 V bei Silizium und etwa 1,8 V bei einer roten LED steil an.

So funktioniert es

Wählen Sie das Bauteil, stellen Sie Netzgerät E mit dem Schieberegler oder den Tasten − / + ein und lesen Sie Spannungsmesser und Strommesser ab. Mit Messwert notieren kommt ein Punkt in Tabelle und Diagramm; danach Schalter S öffnen, E ändern und wiederholen. Umpolen liefert negative Werte. Bei Diode und LED aktivieren Sie Um den Ursprung zoomen, zum Vergleich Referenzkurve zeigen. Tippen Sie auf einen Punkt, um R = V/I zu berechnen.

Einstellbare Parameter

  • Bauteil Festwiderstand, Glühlampe (6 V – 0,3 A), Siliziumdiode, Rote LED
  • Widerstand R 10–100 Ω
  • Schutzwiderstand (Diode, LED) Keiner, 100 Ω, 330 Ω
  • Anfangsspannung des Netzgeräts 0–12 V
  • Referenzkurve zeigen

Fragen zum Erkunden

  1. Warum steigt der Widerstand einer Glühlampe, wenn die Spannung an ihr zunimmt?
  2. Was zeigt die I-U-Kennlinie einer Diode in Sperrrichtung und in Durchlassrichtung oberhalb von 0,7 V?
  3. Warum sollten Sie den Schalter zwischen den Messungen öffnen und einen Schutzwiderstand vor die LED schalten?

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