Etwas komplizierter als beim unbelasteten Spannungsteiler (Link am Ende dieses Artikels) liegen die Verhältnisse, wenn der Spannungsteiler durch einen Widerstand \(R^*\) belastet wird. In diesem Fall stellt sich - insbesondere wenn \(R^*\) klein gegen \(R_1\) ist - kein linearer Spannungsverlauf ein.
Beispiel einer Messung
| \(l \, \rm{in \, cm}\) | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| \(U^* \, \rm{in \, V}\) | 0 | 0,20 | 0,30 | 0,50 | 0,65 | 0,80 | 1,00 | 1,20 | 1,40 | 1,60 | 2,00 |
- Beim belasteten Spannungsteiler besteht kein linearer Zusammenhang zwischen der abgegriffenen Drahtlänge \(l\) und der Spannung \(U^*\).
- Wenn du an der (nicht einfachen) theoretischen Behandlung des belasteten Spannungsteilers interessiert bist, so arbeite die gleichnamige Musteraufgabe durch.
- Von Herrn Fendt gibt es überdies noch eine sehr schöne Simulation zu diesem Problem (Link am Ende dieses Artikels).
Die Potentiometerschaltung bietet eine einfache Möglichkeit, einen veränderbaren elektrischen Widerstand zu realisieren.
Diese Simulation demonstriert eine Potentiometerschaltung und erlaubt es, den Verlauf der an einem Potentiometer abgegriffenen Spannung zu verfolgen. Wichtigster Teil der Schaltung ist ein Schiebewiderstand (im einfachsten Fall ein Draht, dessen Widerstand nicht vernachlässigbar ist) mit einem verschiebbaren Schleifkontakt. Dieser Schleifkontakt zerlegt den Schiebewiderstand in zwei Einzelwiderstände, deren Werte mit Hilfe einer Längenskala leicht zu bestimmen sind.
In der Simulation kann man dazu wahlweise die Maus oder den Schieberegler der Schaltfläche verwenden. Die Spannungsquelle (violett) ist unterhalb des Schiebewiderstands abgebildet. Die Werte für die Gesamtspannung, den Gesamtwiderstand des Potentiometers (Schiebewiderstand) und des Belastungswiderstands (Verbraucherwiderstand) können vorgewählt werden ("Enter"-Taste nicht vergessen!).
Mit Hilfe der Optionsfelder links unten kann man sich für die einzelnen Teile der Schaltung die Werte von Spannung und Stromstärke anzeigen lassen. Dabei ist zu beachten, dass aufgrund von Rundungsfehlern kleine Abweichungen möglich sind.
Wir danken Herrn Walter Fendt für die Erlaubnis, diese HTML5/Javascript-Animation auf LEIFIphysik zu nutzen.
Aufgabe
Betrachte den Verlauf des \(l\)-\(U_{\rm{V}}\)-Diagramms einmal für die voreingestellten Werte und dann für die Fälle in denen der Verbraucherwiderstand deutlich kleiner ist als der des Schiebewiderstands (z.B. Schiebewiderstand \(100\Omega \), Verbraucherwiderstand \(10\Omega \)).