Sensorik mit Widerständen
Grundlagen / Fachinhalte
Der fachliche Hintergrund ist die Abhängigkeit des elektrischen Widerstandes von verschiedenen Faktoren. Speziell ist dies in der folgende Formel ausgedrückt:
Abhängigkeiten des spezifischen Widerstandes, von verschiedenen Einflüssen, die Längen- und der Querschnittsänderungen werden von unterschiedlichen Sensoren ausgenutzt. Zusätzlich lasst sich noch zeigen, wie verschiedene Sensoren die Temperaturabhängigkeit ausnutzen, z. B. ein temperaturabhängiger Widerstand PT100.
Für den Einsatz der Sensoren im Unterricht sind zwei Nutzungsszenarien denkbar:
A) Entdecken von physikalischen Grundgesetzen über die Anwendung von Sensoren
B) Wiederholen, Einsetzen und Vertiefen von Grundwissen (z. B. Anwendungen an Stationen)
A) Physikalische Grundlagen an Sensoren entdecken
Gegenübergestellt sind in der nachfolgenden Tabelle einige Sensoranwendungen und ihre physikalische Grundlagen, bzw. die entscheidenden Einflussgrößen.
| Sensoranwendung | physikalische Grundlage | |
|---|---|---|
| Wasseralarm / Füllstandsanzeige |
<-> |
Leiter und Nichtleiter |
| Joystick / Potentiometer |
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Einfluss der Länge auf den Widerstand |
| Abgriff am Draht / mit Dehnung |
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Längenabhängigkeit |
| Dehnmesssteifen |
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Längen- und Querschnittsabhängigkeit bei Widerstandsdrähten |
| Drucksensor, Modellversuch (mit Schwamm) |
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spezifischer Widerstand sowie Längen- und Querschnittsflächenabhängigkeit |
| Lügendetektor |
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spezifischer Widerstand |
| Körperfettmessung |
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spezifischer Widerstand sowie Längen- und Querschnittsflächenabhängigkeit |
| Duracell Batterieanzeige |
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Temperatur-, Längen- und Querschnittsflächenabhängigkeit |
| Gasdetektor |
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spezifischer Widerstand |
B) Lernen an Stationen (Wissen vertiefen, Anwendungen kennen lernen)
Downloads
- Informationstext über Sensorik mit Widerständen (Ulrich Böhm und Raimund Girwidz) (242 KByte)
- Übungsblatt zu Widerstandssensoren (242 KByte)
- Übungsblatt zur Körperfettmessung (106 KByte)
- Übungsblatt zum Lügendetektor (380 KByte)