Lehrstuhl für Didaktik der Physik
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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:

Formel

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.

Gegenüberstellung von Sensoranwendungen und deren physikalischen Grundlagen
Sensoranwendung   physikalische Grundlage
Wasseralarm / Füllstandsanzeige

<->

Leiter und Nichtleiter
Joystick / Potentiometer

<->

Einfluss der Länge auf den Widerstand
Abgriff am Draht / mit Dehnung

<->

Längenabhängigkeit
Dehnmesssteifen

<->

Längen- und Querschnittsabhängigkeit bei Widerstandsdrähten
Drucksensor, Modellversuch (mit Schwamm)

<->

spezifischer Widerstand sowie Längen- und Querschnittsflächenabhängigkeit
Lügendetektor

<->

spezifischer Widerstand
Körperfettmessung 

<->

spezifischer Widerstand sowie Längen- und Querschnittsflächenabhängigkeit
Duracell Batterieanzeige

<->

Temperatur-, Längen- und Querschnittsflächenabhängigkeit
Gasdetektor

<->

spezifischer Widerstand

B) Lernen an Stationen (Wissen vertiefen, Anwendungen kennen lernen)

Folie1k

 

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Verantwortlich für den Inhalt: Rainer Dietrich, Ulrich Böhm, Bianca Watzka und Raimund Girwidz