Black Box Experiment in Physik?

2 Antworten

Unser alter E-Technik-Professor erzählte, wie er als junger Ingenieur bei einer großen Firma anfing und als erstes die Aufgabe bekam, einen schwarzen Kasten durchzumessen und sich zu überlegen, was für eine Schaltung darin sei. Er nahm alle möglichen Meßwerte und Kurven auf, aber die Vorgesetzten meinten, daß es mit dem Messen immer so eine Sache sei und forderten ihn auf, seine Resultate noch mal nachzuprüfen. Er bekam jedoch immer wieder etwas anderes heraus und fing an, zu verzweifeln. Schließlich wurde der schwarze Kasten geöffnet, und was sich darin befand, war eine Kartoffel mit Drähten darin.

Nun, wir wissen, es ist keine Kartoffel drin.

wir bauen folgende Schaltung auf: In Reihe werden geschaltet: BB-Glühlampe-Strommesser-Spannungsquelle. Die Glühlampe brauchen wir nicht unbedingt, es ist aber eine Art Schutzwiderstand, falls in der BB nur eine Diode ist.

Wir nehmen an, dass unsere Spannungsquelle eine feste Gleichspannung liefert.

wir machen 2 Messungen die sich dadurch unterscheiden, dass wir die Spannungsquelle umpolen.

Ist es eine Diode, dann unterscheiden sich die beiden Messungen deutlich dadurch, dass einmal ein bestimmter Strom fließt und nach dem Umpolen ein deutlich geringerer strom.

Ist es ein "normaler" (also kein Heißleiter, Kaltleiter o.ä.) Widerstand, dann beobachten wir nach dem Einschalten der Spannungsquelle eine Stromstärke, welche sich praktisch nicht oder nur wenig ändert.

Ist es eine Glühlampe, dann beobachten wir nach dem Einschalten der Spannngsquelle zunächst eine Stromspitze und dann ein deutliches Abfallen der Stromstärke.Man muss aber schon konzentriert gucken, damit man die Stromspitze beim Einschalten auch bemerkt.

also hab ich das jetzt richtig verstanden wie ich vorgehen soll ?

Als erstes baue ich diese Schaltung auf. Dann mache ich 2 Messungen. Muss ich bei jeder Messung umpolen um zu schauen ob es eine Diode ist?

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@Delenatvd123

Also es soll ja sein: entweder Glühlampe oder Widerstand oder Diode- richtig? Also keine Kombinationen.

Ist es eine Diode, dann merkst du bem Umpolen "Stromfluß" oder "nahezu kein Stromfluß".

Ist es ein Widerstand, welcher keine Glühlampe ist, merkst du durch das Umpolen keinen Unterschied.

Ist es eine Glühlampe, dann ändert sich der Strom, wie schon beschrieben.

Einen Effekt müssen wir noch besprechen: Wenn wir eine Glühlampe als Schutzwiderstand nutzen dann zeigt diese auch einen zeitlich veränderlchen Strom. Dieser Überlagert sich mit dem Effekt, falls in der BB auch eine Glühlampe ist.

Überlege folgende Kombinationen:

Schutzglühlampe + BB-Glühlampe in Reihe

Schutzglühlampe + BB-Widerstand in Reihe

Schutzglühlampe + BB Diode in Reihe.

Vorgehen:

1. Messung: Einfach ist es, wenn in der BB eine Diode ist: entweder Strom oder sehr geringer Strom beim Umpolen. Mit dieser Messung kannst du sagen "Diode" oder nicht. Oder beim Umüolen brennt die Schutzglühlampe oder sie brennt nicht.

Falls keine Diode drin, ist entweder ein Widerstand oder eine Glühlame drin.

dann: 2. Messung. Kreis schließen und Spannung parrallel zur BB messen. Aus Strom und dieser Spannung den Widerstand in der Box berechnen und den Widerstand der Schutzglühlampe berechnen. Nun musst du überlegen, ob du die Schutzglühlampe brauchst oder nicht. Du brauchst sie nicht, wenn U_Spannungsquelle / R_Blackbox kleiner als der zulässige Strom für die Spannungsquelle istDann kannst du die Spannungsquelle direkt an die BB anschließen und den Strom messen.

dann: 3. Messung. Beobachtung der zeitlchen Abhängigkeit des Stroms ... dann weiter, wie ganz oben beschrieben.

Ist dagegen der Widerstand der BB sehr klein, deutlich kleiner als jener der Schutzglühlampe, dann wirds schwierig. Denn dann kann man nicht (ohne grafische Aufzeichnung des Stromverlaufs) unterscheiden, ob die zeitliche Stromänderung aus der Box oder von der Schutzglühlame kommt.

Dieser Fall wäre dann gegeben, wenn -sagen wir z.b. der Boxwideratand bei 2 Ohm und der Widerstand der Schutzglühlampe bei 10 Ohm liegen würde.

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