Experimentelle Verfahren - Vorbereitung

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Diese Seite soll dir helfen, ein Experiment zu planen. Die handschriftlichen Notizen sollen die Kommentare eines Schülers zu seinem Vorgehen zeigen.

Das Problem beschreiben

Beginne mit der Beschreibung des Problems, das du untersuchen willst, und den Hauptmerkmalen der Methode, mit der du dieses Problem untersuchen wirst.

Ich werde untersuchen, wie der Widerstand eines Nickel-Chrom-Drahts (NiCr) von seiner Länge abhängt. Ich weiß, dass der elektrische Widerstand mit dieser Gleichung berechnet werden kann:

$\mathrm {Spannung \ (in \ \Omega) \ = \ \frac{Widerstand \ (in \ V)}{Strom \ (in \ A)}}$

Um den Widerstand eines Nickel-Chrom-Drahts mit einer bestimmten Länge zu finden, muss ich den Draht in einen Stromkreis bringen, dann die Spannung über ihn und den Strom durch ihn messen. Ich werde dies für verschieden lange Drahtstücke tun

Eine Vorhersage machen

Du hast vielleicht schon eine Vorstellung davon, was bei deiner Untersuchung herauskommt. So eine Vorhersage wird Hypothese genannt. Du solltest sie aufschreiben. Du könntest mit deiner Hypothese falsch liegen! Sie ist nur eine Idee. Das Ziel deines Verfahrens ist es, deine Hypothese zu testen.

Umgang mit Variablen

Größen wie Länge, Strom und Spannung werden Variablen genannt. Sie können sich von einer Situation zur anderen verändern.

Schlüsselvariablen

Dies sind die Variablen, die beeinflussen können, was bei einem Experiment passiert. Du musst entscheiden, welche das sind. Zum Beispiel ist die Länge beim Nickel-Chrom-Drahtexperiment eine der Schlüsselvariablen, da die Änderung der Länge des Drahtes den Widerstand verändert.

Du musst auch entscheiden, wie die Variablen gemessen werden sollen und über welchen Bereich. Zum Beispiel müsstest Du bei der Planung des Nickel-Chrom-Drahtexperiments:

• entscheiden, was die höchsten Spannungs- und Stromwerte sein sollen (Sicherheit muss hier berücksichtigt werden)
• entscheiden, welche Drahtlängen verwendet werden sollen.

Variablen steuern

Einige Variablen müssen nicht gemessen werden, aber sie müssen kontrolliert werden. Zum Beispiel könntest Du bei deinem Experiment den Draht bei einer konstanten Temperatur halten, falls die Temperatur den Widerstand beeinflusst.

Einige Variablen könnten schwer zu kontrollieren sein. Für dein Experiment möchtest du vielleicht jedes Mal Draht mit gleicher Dicke verwenden, aber dies hängt davon ab, wie genau der Draht hergestellt wurde. Du musst Faktoren wie diese berücksichtigen, wenn du hinterher entscheidest, wie zuverlässig deine Ergebnisse sind.

Ein ordentlicher Test

Wenn du ein Experiment durchführst, solltest Du immer nur eine Variable verändern, um herauszufinden, wie die Änderung eine andere Variable beeinflusst. Wenn sich viele Variablen gleichzeitig ändern, ist dies kein gutes Experiment. Wenn du zum Beispiel herausfinden willst, wie die Länge eines Drahtes den Widerstand beeinflusst, wäre es nicht besonders wissenschaftlich, einen langen, dicken Draht mit einem kurzen, dünnen Draht zu vergleichen.

Letzte Vorbereitungen

Entscheide, welche Geräte du benötigst, wie du sie einrichtest und wie du sie einsetzen wirst.

Um dir die Planung zu erleichtern, musst du möglicherweise einen Testlauf vor dem eigentlichen Experiment durchführen. Bevor du das tust, vergewissere dich, dass alle Abläufe sicher sind.

Equipment:

• Voltmeter (0-6V)
• Amperemeter (0-3A)
• 50 cm langer Nickel-Chromdraht mit einem Durchmesser von 0,28 mm, ...

Bereite Tabellen für deine Messwerte vor, bevor du mit den Experimenten beginnst.

Ich werde diese Schaltung aufbauen:

Ich bin mir nicht sicher, wie hoch die maximale Stromstärke sein wird, also werde ich zuerst einen Probelauf des Experiments machen. Ich fange mit einem Amperemeter an, das mehrere Ampere messen kann, werde aber möglicherweise für das Hauptexperiment zu einem empfindlicheren Messgerät greifen.