Kapazitive Sensoren
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Diese Seite ist Teil einer Materialiensammlung zum Bildungsplan 2004: Grundlagen der Kompetenzorientierung. Bitte beachten Sie, dass der Bildungsplan fortgeschrieben wurde.
Hinweis
Es wird darauf hingewiesen, dass für jedes Experiment entsprechend der eigenen Durchführung vor der erstmaligen Aufnahme der Tätigkeit eine Gefährdungsbeurteilung durchgeführt und dokumentiert werden muss. Jede fachkundige Nutzerin/jeder fachkundige Nutzer muss die aufgeführten Inhalte eigenverantwortlich prüfen und an die tatsächlichen Gegebenheiten anpassen.
Weder die Redaktion des Lehrerfortbildungsservers noch die Autorinnen und Autoren der veröffentlichten Experimente übernehmen jegliche Haftung für direkte oder indirekte Schäden, die durch exakten, veränderten oder fehlerhaften Nachbau und/oder Durchführung der Experimente entstehen. Weiterführende Informationen erhalten Sie unter www.gefahrstoffe-schule-bw.de
In den Physikbildungsstandards stehen folgende Kompetenzen:
- Kompetenz Nr. 3: Formalisierung und Mathematisierung in der Physik
- Die Schülerinnen und Schüler können den funktionalen Zusammenhang zwischen physikalischen Größen erkennen, grafisch darstellen und Diagramme interpretieren und sie können funktionale Zusammenhänge selbstständig finden
- Kompetenz Nr. 4: Spezifisches Methodenrepertoire der Physik
- Die Schülerinnen und Schüler können Zusammenhänge zwischen physikalischen Größen untersuchen, Experimente selbstständig planen, durchführen, auswerten, grafisch veranschaulichen und einfache Fehlerbetrachtungen vornehmen. Sie können computerunterstützte Messwerterfassungs- und Auswertungssysteme im Praktikum selbstständig einsetzen.
Der E-Lehrer in der Kursstufe behandelt u.a. den Kondensator und Materie im elektrischen Feld. Das
heißt, die Dielektrizitätskonstante spielt hierbei ein wesentliche Rolle. Will man den Anwendungsbezug der
Physik, der in den Bildungsstandards sinnvoller Weise gefordert wird, in diesem Themenkomplex einführen, könnte die folgende Teamarbeit, in der so genannte
Kapazitive Sensoren
der Firma FESTO eingesetzt werden, eine Rolle spielen.
...tolles Dielektrikum
Versuchs-Material
- Notebook, Daten-Logger-Software, Datenlogger, Netzteil, Ladungssensor; USB-Verbindungskabel, U-I-Sensor, Spannungssensor
-
Kapazitätssensor, Induktionssensor,
Magnetsensor
... und andere Sensoren.
Experimente A
Schließen Sie den Ladungssensor an den Datenlogger an ... verbinden Sie den Datenlogger mit dem Notebook. Stellen Sie in der Daten-Logger-Software die elektrische Ladung über der Zeitachse in einem Diagramm dar. Nehmen Sie den Ladungssensor (ohne Berührung der Masseleitung) zwischen die Finger und heben Sie einen Schuh vom Boden ab. Was stellen Sie fest, wenn Sie den Abstand des Schuhs zum Boden verändern?
Welche Elektrostatik-Experimente könnte man mit dieser Anlage noch aufbauen ... Diskutieren Sie mit Ihrem Team Experimentiervorschläge ... formulieren Sie vorher Vermutungen über den experimentellen Ausgang ... verifizieren oder falsifizieren Sie dann Ihre Vorhersagen im Experiment ... dokumentieren Sie eine Fehlerdiskussion.
Vorhersage ... Experimente B
- [V.01]
- Wie könnte man sich den Aufbau eines Kapazitätssensors vorstellen?
- [V.02]
- Welche Reichweite - Ansprechempfindlichkeit - erwarten Sie bei solch einem Sensor?
- [V.03]
- Welche Materialien kann man mit solch einem Sensor unterscheiden - was erwarten Sie?
- [V.04]
- Wie könnte ein Modellexperiment zu dieser Thematik aussehen?
Schließen Sie den FESTO-Sensor an die Betriebsspannung von 9V an. Messen Sie die Sensorspannung zwischen dem Sensorkabel und der Masse mit dem U-Sensor des Datenlogger. Stellen Sie in der Daten-Logger-Software die Spannung über der Zeit in einem Diagramm dar. Beantworten Sie obenstehende Fragen vor dem Experiment!
Theorie → Experiment
- Installieren Sie das Notebook, den Datenlogger und die Daten-Logger-Software
- Überprüfen Sie Ihre Vorhersagen, Vermutungen im Experiment.
Reflexion
- Untersuchen Sie die anderen Sensoren auf ihre Funktionsweise.
- Welche Einsatzmöglichkeiten könnte man mit solchen Sensoren in Industrieanlagen finden?
Download des gesamten Workshops 2
Workshop 2: Experiment - Messerfassung: Herunterladen [pdf] [1,2 MB]
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