Aufnahme von Kennlinien

Das Aufnehmen einer elektrischen Kennlinie bedeutet, dass die Stromstärke I  in Abhängigkeit von der Spannung U  gemessen wird.  Diese Messreihe wird dann in einem U-I-Diagramm dargestellt. Am Verlaufe des Graphen können wir Aussagen zum elektrischen Verhalten des untersuchten Bauelements treffen. (Beispiel Glühlampe und Widerstand)

Das Beispiel unten zeigt die Aufnahme einer Kennlinie und die Darstellung im U-I-Diagramm.

Zwischen den Krokodilklemmen befindet sich das zu untersuchende Bauelement. Die Spannung am Netzgerät wird in Schritten von 1 V erhöht. Spannung und Strom werden in die Tabelle übertragen. 

Hier wurden die Kennlinien von

  • Eisendraht
  • Konstantandraht
  • Graphit (Bleistimtmine)

aufgenommen. 

Was können wir dem Verlauf der Kennlinien entnehmen?

Aus dem Verlauf der Graphen können wir erkennen, dass …

Eisendraht:

  • Der Graph steigt zunächst steil an und wird dann flacher. 
  • Der Widerstand R wird also größer.
  • Das Leitungsverhalten verschlechtert sich.

Konstantandraht:

  • Der Graph ist eine Ursprungsgerade, d.h. der Strom I steigt proportional zur Spannung U
  • also: U ~  I, der Widerstand R des Drahtes ist konstant

Graphit:

  • Der Graph steigt zunächst flach an und wird dann steiler. 
  • Der Widerstand R wird also kleiner.
  • Das Leitungsverhalten verbessert sich.

Das veränderte Leitungsverhalten bei Eisen und Graphit ist auf die Erwärmung zurückzuführen. Beide Stoffe erwärmen sich. Während bei Eisen der Widerstand R bei Erwärmung zunimmt, nimmt der Widerstand R bei Graphit bei Erwärmung ab.  Diese Eigenschaft ist mit dem Aufbau der Stoffe zu erklären. Graphit verhält sich hier wie ein Halbleiter – zur Erklärung.

Eisen ist ein Leiter. Bei Erwärmung bewegen sich die Bausteine des Metallgitters schneller. Es kommt zu mehr Zusammenstößen zwischen den bewegten Ladungsträgern und den Gitterbausteinen. Der Stromfluss wird behindert.