DE Kat. Physik/ApplSc - Applied Sciences

3 Applied Sciences

Applied Sciences 3.1 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.3.5 3.4

Angewandte Mechanik Statik und Dynamik Strömungsmechanik Zerstörungsfreie Prüfung Angewandte Optik - Photonik Laser und Faseroptik Interferometrie Holografie Erneuerbare Energie Allgemein Wärme Photovoltaik Brennstoffzelle Wind und Wasser Elektrotechnik - Elektronik

543 544 553 563 573 574 579 589 593 594 598 612 616 628 631

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3 Applied Sciences

3.4.1 Bauelemente 3.4.2 Schaltungen 3.5 Materialwissenschaften 3.5.1 Metallographie 3.5.2 Mechanische Eigenschaften 3.5.3 Magnetische Eigenschaften 3.5.4 Thermische und elektrische Eigenschaften 3.5.5 Röntgenstrukturanalyse 3.5.6 Materialanalyse - Röntgenfluoreszenz 3.5.7 Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung 3.5.8 Oberflächen, Grenzflächen und Nanotechnologie 3.6 Geowissenschaften 3.6.1 Geologie und Geomorphologie 3.6.2 Klimatologie und Meteorologie 3.7 Medizin 3.7.1 Biomechanik 3.7.2 Strömungsmechanik - Blutkreislauf 3.7.3 Elektrische Leitung, Potentiale und Elektrophysiologie 3.7.4 Ultraschalldiagnostik 3.7.5 Röntgenstrahlung - Röntgendiagnostik und Dosimetrie 3.7.6 Absorptionsspektrometrie und Photometrie 3.7.7 Geometrische Optik - Auge 3.7.8 Humanphysiologie 3.7.9 Neurophysiologie - Nervensystem 3.7.10 Biochemie 3.7.11 Modelle

excellence in science 542

632 648 655 656 659 662 666 671 675 679 689 695 696 706 713 714 716 720 727 730 733 737 740 753 757 766

3 Applied Sciences 3.1 Angewandte Mechanik

Angewandte Mechanik 3.1.1 3.1.2 3.1.3

Statik und Dynamik Strömungsmechanik Zerstörungsfreie Prüfung

544 553 563

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3.1 Angewandte Mechanik 3.1.1 Statik und Dynamik

Statik und Dynamik Im Bereich der angewandten Mechanik für Bauingenieure und Maschinenbauingenieure stehen statische und dynamische Eigenschaften von Bauwerken und Maschinen im Fokus. Zu diesen Eigenschaften gibt es eine Vielzahl von Experimenten, die charakteristische Größen wie Elastizitäts- oder Torsionsmodul oder Schwingungsverhalten/-analyse und Trägheitsmomente thematisieren. Eine Besonderheit sind hierbei die Ausbildung an optischen Methoden zur Untersuchung statischer und dynamischer Eigenschaften, wie Interferometrie und Holografie, die am Ende dieses Kapitels aufgeführt sind.

Statische Eigenschaften

Flachstäbe, Satz

Elastizitätsmodul

Funtkion und Verwendung Prinzip Ein dünner, flacher Balken wird horizontal mit seinen beiden Enden auf gehärtete Schneiden gelegt. In seiner Mitte angehängte Massen bewirken eine Verformung, die mit einer empfindlichen Messuhr registriert wird. Aus den Messwerten lassen sich die Verformungsparameter der Testsubstanz berechnen.

Aufgaben 1.

2.

3.

Set aus 7 Flachstäben unterschiedlicher Querschnitte, Längen und Werkstoffe z. B. zur Untersuchung des Elastizitätsmoduls.

Ausstattung und technische Daten Werkstoffe: Stahl, Messing, Aluminium, Querschnitte: 10, 15 bzw. 20 mm x 1,5, 2, 3 mm; Längen: 160 und 500 mm 17570-00

Bestimmung der charakteristischen Linie der Messuhr.

Bestimmung der Biegung des Flachstahls als Funktion der Kraft, der Dicke, der Breite und des Abstandes zwischen den Stützpunkten.

Bestimmung des E-Moduls von Stahl, Messing und Al.

Messuhr 10/0,01 mm

Lernziele Young´s modul, E-Modul, Stress, Deformation, Querkontraktionszahl, Hooke'sches Gesetz Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5110200

Funktion und Verwendung Messuhr zur Messung von 1/100 mm, mit umlaufendem Zeiger. Zur Bestimmung des Elastizitätsmoduls.

Ausstattung und technische Daten Ein Umlauf pro Millimeter, Skalendurchmesser: 50 mm, Gesamthub: 10 mm, Skalenteilung: 0,01 mm.

Zubehör Halter für die Messuhr (03013-01) Messuhr 10/0,01 mm 03013-00 Halter für Messuhr 03013-01 Bügel mit Schneide 03015-00

excellence in science 544

3.1 Angewandte Mechanik 3.1.1 Statik und Dynamik

Drehmomente

Mechanische Hysterese

Prinzip An der Momentenscheibe greifen beiderseits des Drehpunktes koplanare Kräfte an (Gewicht, Kraftmesser). Im Gleichgewicht werden die Drehmomente als Funktion der Größe und Richtung der Kräfte sowie des Bezugspunktes bestimmt.

Aufgaben 1.

2.

3.

Moment als Funktion des Abstandes zwischen dem Ursprung der Koordinaten und dem Punkt der Kraftwirkung.

Moment als Funktion des Winkels zwischen der Kraft und dem Ortsvektor zum Punkt Kraftwirkung.

Moment als Funktion der Kraft

Prinzip Bei der Torsion von Metallstäben wird der Zusammenhang zwischen dem Drehmoment und dem Drehwinkel bestimmt. Die Hysterese-Kurve wird für verschiedene Metalle aufgenommen.

Aufgaben 1.

2.

Aufzeichnung der Hysteresekurve von Stahl- und Kupfer-Stäben.

Notieren Sie sich die Spannungsrelaxationskurve mit verschiedenen Relaxationszeiten aus verschiedenen Materialien.

Lernziele

Lernziele

Moment, Kräftepaar, Gleichgewicht, Statik, Hebel, koplanare Kräfte

Mechanische Hysterese, Elastizität, Plastizität, Entspannung, Torsions Modul, Fließen, Drehmoment, Hooke'sches Gesetz

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5110100

Momentenscheibe

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5110300

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences

Funktion und Verwendung Scheibe zur Untersuchung der allgemeinen Gleichgewichtsbedingungen eines unter dem Einfluss von Kräften stehenden Körpers, der im Schwerpunkt drehbar gelagert ist.

Ausstattung und technische Daten

Beschreibung

Lackierte und drehbar gelagerte Metallscheibe mit Rasterbohrungen und 5 Einsteckknöpfen, Mit Hilfskreisen mit Winkelskalen, Scheibendurchmesser: 270 mm, Anzahl der Bohrungen: 64, Rastermaß (mm) 30 x 30

Mehr als 200 Versuchsbeschreibungen zu Themenbereichen der Angewandten Naturwissenschaften (Applied Sciences).

Zubehör Bolzen mit Stift (02052-00) zum reibungsarmen Haltern 02270-00

Themenfelder: Angewandte Mechanik, Photonik, Elektrotechnik, Erneuerbare Energie, Geowissenschaften, Materialwissenschaften inkl.

Nanotechnologie, Agrarwissenschaft, Medizin.

DIN A4, Ringordner, in Farbe, über 1000 Seiten Versuchsbeschreibungen in englischer Sprache 16508-02

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3.1 Angewandte Mechanik 3.1.1 Statik und Dynamik

Torsionsschwingungen und Torsionsmodul

Torsionsgerät, komplett

Funktion und Verwendung Zur Untersuchung der Deformationswirkung durch Drehmomente.

▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Ausstattung und technische Daten

Prinzip Stäbe aus verschiedenen Materialien werden in Drehschwingungen versetzt. Das Verhältnis zwischen der Schwingungszahl und den geometrischen Abmessungen der Stäbe wird abgeleitet werden und das spezifische Schubmodul für die Materialien ermittelt.

Aufgaben 1.

2.

3.

4.

Statische Bestimmung der Torsions-Modul eines Stabes.

Bestimmung des Trägheitsmomentes des Stabes und der Gewichte.

Bestimmung der Abhängigkeit der Schwingungsperiode von der Länge und Dicke der Stangen.

Bestimmung des Schubmodul von Stahl, Kupfer, Aluminium und Messing.

Lernziele ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Gleitmodul Winkelgeschwindigkeit Drehmoment Trägheitsmoment Winkelrückstellmoment G-Modul E-Modul Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5110400

Laufgewicht Funktion und Verwendung Gewicht aufsetzbar und verschiebbar auf der Hebelstange des Torsionsgerätes.

03929-00

excellence in science 546

Demonstration des Zusammenwirkens von Kraft und Hebel.

Einführung des Begriffs Drehmoment durch die Torsionswirkung.

Aufnahme elastischer Kennlinien durch Torsionsstäbe, die sich in Länge, Durchmesser oder Material unterscheiden.

Abhängigkeit der Richtgröße eines Torsionsstabs von seinen Abmessungen und dem Schubmodul.

Elastische Hysterese des Kupfertorsionsstabs.

Statische und dynamische Torsionsbeanspruchung.

Zusammenhang zwischen Schwingungsdauer, Trägheitsmoment und Richtgröße bei Torsionsschwingungen.

▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Torsionsstab, Kupfer, d = 2 mm, l = 500 mm Torsionsstab, Messing, d = 2 mm, l = 500 mm Torsionsstab, Aluminium, d = 4 mm, l = 500 mm Torsionsstab, Aluminium, d = 3 mm, l = 500 mm Torsionsstab, Aluminium, d = 2 mm, l = 300 mm Torsionsstab, Aluminium, d = 2 mm, l = 400 mm Torsionsstab, Aluminium, d = 2 mm, l = 500 mm Torsionsstab, Stahl, d = 2 mm, l = 500 mm Torsionsgerät

Zubehör ▪

Empfohlen: Laufgewicht aufsetzbar und verschiebbar auf Hebelstange des Torsionsgeräts.

Torsionsgerät, komplett 02421-88 Torsionsgerät 02421-00 Torsionsstab, Stahl, d = 2 mm, l = 500 mm 02421-01 Torsionsstab, Aluminium, d = 2 mm, l = 500 mm 02421-02 Torsionsstab, Aluminium, d = 2 mm, l = 400 mm 02421-03 Torsionsstab, Aluminium, d = 2 mm, l = 300 mm 02421-04 Torsionsstab, Aluminium, d = 3 mm, l = 500 mm 02421-05 Torsionsstab, Aluminium, d = 4 mm, l = 500 mm 02421-06 Torsionsstab, Messing, d = 2 mm, l = 500 mm 02421-07 Torsionsstab, Kupfer, d = 2 mm, l = 500 mm 02421-08

3.1 Angewandte Mechanik 3.1.1 Statik und Dynamik

Hooke'sches Gesetz mit Cobra3

Newton-Sensor

Funktion und Verwendung Zum Anschluss an COBRA3-Messmodul Newton (Kraft). Metallgehäuse mit Lasthaken für Zugkräfte u. Lastteller für Druckkräfte.

Ausstattung und technische Daten Mit Haltestiel und festem Anschlusskabel, Endanschläge für Überlastschutz, Hub ca. 0,4 mm/N, Messbereich: max. +/- 4 N, Auflösung: max. +/- 0,0035 mN, Kompensation: +/- 4 N, Maße (mm): 62 x 40 x 120.

Prinzip Die Gültigkeit des Hook'schen Gesetz (F= D · x ) wird für zwei Schraubenfedern mit verschiedenen Federkonstanten bestimmt.

Die Längenveränderung der Feder wird als Funktion der angehängten Masse und damit der angreifenden Kraft ermittelt. Zum Vergleich wird noch ein Gummiband, für das die Proportionalität von angreifender Kraft und Dehnung nicht besteht, unter gleichen Bedingungen wie die Schraubenfedern untersucht.

Newton-Sensor 12110-01 Cobra3 Messmodul Newton 12110-00 Software Cobra3 Kraft/Tesla 14515-61 Cobra3 BASIC-UNIT, USB 12150-50 Netzgerät 12 VDC/2 A 12151-99

Bewegungsaufnehmer mit Kabel

Aufgaben 1.

2.

3.

4.

Kalibrierung des Messsystems bestehend aus Bewegungssensor und Newton-Sensor (Kraft) Messung der Zugkraft als Funktion der Auslenkung von 3 Federn und eines Gummibandes Ermittlung der Federkonstante und der Hysterese-Kurve Überprüfung des Hook'schen Gesetz.

Lernziele Federkonstante, Elastizitätsgrenze, Dehnung und Kompression Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch P2130111 Funktion und Verwendung Inkrementalgeber mit extrem hoher Auflösung zur Erfassung von Dreh- und linearen Bewegungen in Verbindung mit Digitalzählern oder den Interfacesystemen COBRA3.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Auflösung: 512 Schritte/Umdrehung Mit Signalausgabe für Drehrichtung Schnurrillen 6 mm und 12 mm Kunststoffgehäuse mit Haltestiel und Anschlusskabel Maße (mm): 72 x 34 x 113

12004-10

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3.1 Angewandte Mechanik 3.1.1 Statik und Dynamik

Dynamische Eigenschaften

Trägheitsmomente verschiedener Körper / Steinerscher Satz mit Cobra3

Trägheitsmoment und Winkelbeschleunigung mit einem Präzisionsdrehlager

Prinzip Das Trägheitsmoment eines Körpers hängt von der Massenverteilung und der Rotationsachse ab. Der Steinersche Satz verdeutlicht diesen Zusammenhang.

Prinzip Auf einen reibungsarm rotierenden Körper wirkt ein Drehmoment.

Aus der Winkelbeschleunigung wird sein Trägheitsmoment bestimmt.

Aufgabe 1.

Aufgaben 1.

2.

Von der Winkelbeschleunigung, wird das Trägheitsmoment verschiedener Körper in Abhängigkeit von der Masse und der Entfernung zu der Rotationsachse bestimmt.

Lernziele Winkelgeschwindigkeit, Drehbewegung, Moment, Trägheitsmoment einer Scheibe, Trägheitsmoment einer Profilstange, Trägheitsmoment eines Massenpunktes Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch

Die Trägheitsmomente der verschiedenen Körper werden durch Messung der Schwingungen bestimmt.

Das Steiner-Theorem wird überprüft.

Lernziel ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Starrer Körper Trägheitsmoment Zentrum der Schwerkraft Drehachse Torsionsschwingungen Federkonstante Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch P2132811

P2131305

Präzisions-Drehlager

Drehschwingungsgerät

Funktion und Verwendung Einsetzbar für viele Versuche zum Thema Rotationsbewegungen: Winkelgeschwindigkeit, -beschleunigung, Rotationsenergie, Dreh-, Trägheitsmomente.

Vorteile Sicherer Versuchsablauf, minimale Vorbereitungszeit, schneller Aufbau und minimaler Justieraufwand, präzise und leise, weil kein Luftstromerzeuger nötig ist.

Präzisions-Drehlager 02419-00 Trägheitsstange 02417-03 Präzisionsrolle 11201-02 Gabellichtschranke mit Zähler 11207-30 Drehplatte mit Winkelskale 02417-02

excellence in science 548

Funktion und Verwendung Gerät zur Untersuchung von Trägheitsmomenten.

Das Gerät besteht aus: Drillachse mit Spiralfeder, Metall- und Styroporscheibe, Voll- und Hohlwalze, Kugel und Stab mit verschiebbaren Massen.

Drehschwingungsgerät 02415-88 Gabellichtschranke compact 11207-20 Cobra3 BASIC-UNIT, USB 12150-50 Netzgerät 12 VDC/2 A 12151-99

3.1 Angewandte Mechanik 3.1.1 Statik und Dynamik

Kreiselgesetze / Kreisel mit 3 Achsen

Harmonische Schwingungen von Spiralfedern Parallel- und Reihenschaltung von Federn

Prinzip Das Trägheitsmoment des Kreisels wird durch Messung der Winkelbeschleunigung für unterschiedliche, bekannte Drehmomente bestimmt. In diesem Experiment sind zwei der Kreiselachsen fixiert.

Die Beziehung zwischen der Präzessionsfrequenz und der Kreiselfrequenz für den Kreisel mit drei freien Achsen wird ebenfalls für unterschiedliche Drehmomente die auf die Rotationsachse wirken untersucht. Wenn die Rotationsachse des kräftefreien Kreisels leicht ausgelenkt wird, kommt es zur Nutation. Die Nutationsfrequenz wird in Abhängigkeit von der Kreiselfrequenz untersucht.

Aufgaben 1.

2.

3.

4.

Bestimmung des Trägheitsmoments des Kreisels durch Messung der Winkelbeschleunigung Bestimmung des Trägheitsmoments des Kreisels durch Messung der Rotationsfrequenz und der Präzessionsfrequenz Untersuchung des Zusammenhangs zwischen der Präzession und der Rotationsfrequenz sowie deren Abhängigkeit vom Drehmoment Untersuchung des Zusammenhangs zwischen Nutationsfrequenz und Rotationsfrequenz

Lernziele Trägheitsmoment, Drehmoment, Drehimpuls, Präzession, Nutation Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch

Prinzip Die Federkonstante D wird für die verschiedenen Anordnungen aus der Schwingungsperiode und der schwingenden Masse bestimmt.

Aufgaben 1.

2.

3.

Bestimmung der Federkonstante D für verschiedene Federn Bestimmung der Federkonstante für parallel verbundene Federn Bestimmung der Federkonstante für in Serie verbundene Federn

Lernziele Federkonstante, Hooke'sches Gesetz, Schwingungen, ElastizitätsModul, Parallel Federn, Serielle Federn Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch P2132611

P2131900

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics Kreisel mit 3 Achsen

Funktion und Verwendung Gerät zur Erarbeitung der Kreiselgesetze.

Beschreibung

Vorteile

Mehr als 300 Versuchsbeschreibungen zu unterschiedlichen Themenbereichen der Physik.

Kugelgelagerte, um drei Achsen frei bewegliche u. reibungsarm laufende Kreiselscheibe, die mit Hilfe eines Fadens aufgezogen wird, montiert auf Tischgestell, verschiebbare Kontermasse zum Austarrieren der Kreiselscheibe.

02555-00

Themenfelder: Mechanik, Optik, Thermodynamik, Elektrizitätslehre, Struktur der Materie.

DIN A4, Ringordner, s/w, über 1300 Seiten 16502-32

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3.1 Angewandte Mechanik 3.1.1 Statik und Dynamik

Erzwungene Schwingungen - Pohlsches Pendel mit Cobra3, Gerätesatz komplett

Drehpendel (nach R. W. Pohl)

Funktion und Verwendung Drehpendel zur Erzeugung von erzwungenen und freien Schwingungen bei verschiedenen Dämpfungen.

Vorteile

Prinzip Wird einem Pohlschen Pendelerlaubt wird frei zu schwingen kann beobachtet werden, dass der Rückgang der aufeinander folgenden maximalen Amplituden in hohem Maße abhängig ist von der Dämpfung. Wenn das schwingende System durch eine externes periodisches Drehmoment angeregt wird, beobachten wir, dass die Amplitide in gleichförmigen Zustand abhängig ist von der Frequenz, der Amplitude des externen periodischen Drehmoments und der Dämpfung. Die charakteristischen Frequenzen der freien Schwingung sowie die Resonanzkurven der erzwungenen Schwingung sollen für verschiedene Dämpfungswerte bestimmt werden.

Dafür werden die Schwingungen mit dem Interface System in Verbindung mit dem Bewegungssensor aufgezeichnet und ausgewertet.

Kugelgelagertes Kupferrad, Anregung durch integrierten Getriebemotor mit Feineinstellung, Wirbelstrombremse 11214-00

Schwingungen in Metallplatten

Aufgaben A. Freie Schwingung 1.

2.

3.

Bestimme die Schwingungsperiode und die charakteristische Frequenz im ungedämpften Fall.

Bestimme die Schwingunsgperiode und die entsprechenden charakteristischen Frequenzen für verschiedene Dämpfungswerte. Fortlaufende, einseitig maximale Amplituden werden in Abhängigkeit von der Zeit aufgezeichnet. Die entsprechenden Verhältnisse der Dämpfung, der Dämpfungskonstanten und das logarithmische Dekrement werden berechnet.

Realisiere den aperiodischen Fall.

B. Erzwungene Schwingung 1.

2.

3.

Die Resonanzkurven werden bestimmt und graphisch dargestellt mittels der Dämpfungswerte von A. Die Resonanzfrequenzen werden bestimmt und mit den Resonanzfrequenzen, die vorher gefunden wurden, verglichen.

Die Phasenverschiebung zwischen dem Torsionspendel und dem stimulierenden externen Drehmoment wird beobachtet für einen kleinen Dämpfungswert in der Annahme, dass in einem Fall die stimulierende Frequenz weit unterhalb und in dem anderen Fall weit oberhalb der Resonanzfrequenz ist.

Prinzip Nach dem Anschlagen einer runden oder quadratischen Metallplatte tritt jeweils ein komplexes Eigenschwingungsspektrum auf.

Mit Hilfe der Fourieranalyse können die zur Erzeugung Chladnischer Klangfiguren geeigneten Frequenzen ermittelt werden.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Physik Handbuch Cobra3 (C3PT) 01310-01 Deutsch P1362200

Messmikrofon mit Verstärker

Lernziel Kreisfrequenz, Eigenfrequenz, Resonanzfrequenz, Torsionspendel, Torsionsschwingungen, Drehmoment, gedämpfte / ungedämpfte freie Schwingung, erzwungene Schwingung, Verhältnis der Dämpfung / Dekrement, Dämpfungskonstante, Logarithmische Dekrement, Aperiodischer Fall

Funktion und Verwendung Sonde zum punktförmigen Ausmessen von Schallfeldern.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch P2132711

excellence in science 550

Messmikrofon mit Verstärker 03543-00 Cobra3 BASIC-UNIT, USB 12150-50 Netzgerät 12 VDC/2 A 12151-99 Software Cobra3 Frequenzanalyse 14514-61

3.1 Angewandte Mechanik 3.1.1 Statik und Dynamik

Optische Methoden

Optische Grundplatte mit Gummifüssen

Michelson Interferometer - hoch auflösend, mit optischer Grundplatte

Funktion und Verwendung Zum Aufstellen von magnetisch haftenden optischen Komponenten mit denen Versuche zur geometrischen Optik, Wellenoptik, Holografie, Interferometrie und Fourier-Optik aufgebaut werden können.

Ausstattung und technische Daten Biegesteife, vibrationsgedämpfte und korrosionsgeschützte Metallplatte mit (5 cm x 5 cm)-Rasterdruck und rutschsicheren Gummifüßen. Drei fest montierte Spannstellen für Laser- und Lasershuttermontage, Plattenmaße (mm): 590 x 430 x 24, Masse: 7 kg.

Prinzip Im Michelson-Aufbau wird Licht mit Hilfe zweier Spiegel zum Interferieren gebracht. Einer der Spiegel wird verschoben. Hierbei beobachtet man eine Änderung im Interferenzmuster woraus die Wellenlänge des Laserlichts bestimmt werden kann.

Aufgaben

Optische Grundplatte mit Gummifüssen 08700-00 Feinsteinstelltrieb auf Platte 08715-00 Fotoelement-Silicium für Grundplatte 08734-00

1. Bau des Michelson Interferometers aus Einzelkomponenten 2. Das Interferometer wird zur Bestimmung der Wellenlänge des verwendeten Lasers verwendet

Helium-Neon-Laser 5 mW

3. Die Kontrastfunktion K wird qualitativ aufgezeichnet, um ihrer Hilfe die Kohärenzlänge zu bestimmen Lernziele Wellenlänge, Brechungsindex, Lichtgeschwindigkeit, Phase, Virtuelle Lichtquelle, Interferenz P2220900

Demo expert Physics Handbook Laser 3, Interferometry (LIT)

Funktion und Verwendung Helium-Neon-Laser 5 mW mit fester HV-Anschlussleitung mit HV-Stecker zum Anschluss an Lasernetzgerät.

Ausstattung und technische Daten Wellenlänge 632,8 nm, Moden TEMOO, Polarisationsgrad: 1:500, Strahldurchmesser: 0,81 mm, Strahldivergenz: 1 mrad, Leistungsdrift: max. 2,5% / 8 h, Lebensdauer: ca. 15000 h, Zylindergehäuse: Ø = 44,2mm; l = 400 mm, inkl.2 Halter mit 3-Punktlagerung und 2 Stellringen

Beschreibung 18 Versuchsbeschreibungen zu den Funktionsprinzipien verschiedener Interferometertypen und Beispiele für deren Anwendung

Helium-Neon-Laser 5 mW 08701-00 Stromversorgung und Shutter für Laser 5 mW 08702-93

Themenfelder: Michelson-, Mach-Zehnder,- Sagnac-, Twyman-Green-, und Fabry-Perot-Interferometer, Interferometrische Bestimmung des Brechungsindex von Gasen, Magnetostriktion, LDA - Laser Doppler Anemometrie DIN A4, Spiralbindung, s/w, 98 Seiten 01401-02

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3.1 Angewandte Mechanik 3.1.1 Statik und Dynamik

Holographie Echtzeitverfahren (Biegen einer Platte) mit der optischen Grundplatte

Grundplatte mit Haubenkoffer

Funktion und Verwendung Prinzip In Echtzeitabläufen können die Veränderungen eines Objekts direkt beobachtet werden. Gleichmäßige sehr kleine Veränderungen eines Objektes während der Aufnahme eines Hologrammes führen zu Störungen, die im Falle der Biegung einer Platte als regelmäßige Streifen im rekonstruierten Hologramm sichtbar werden.

Aufgaben Bilderfassung und Rekonstruktion eines Hologramms auf einer Ebene, die während der Rekonstruktion mit definierten Massestücken belastet wird.

Lernziele Interferenz, optische Weglänge, Brechungsindex, Phasenunterschiede.

P2260306

Demo expert Physics Handbook Laser 2, Holography (LHT)

Zur Aufnahme von magnetisch haftenden optischen Komponenten mit denen Versuche zur geometrischen Optik, Wellenoptik, Holografie, Interferometrie und Fourier-Optik aufgebaut werden können. Zur Experimentdurchführung verbleibt die Platte im Kofferboden.

Ausstattung und technische Daten Biegesteife und korrosionsgeschützte Metallplatte mit (5 cm x 5 cm) Rasterdruck und zusätzlicher schwingungsgedämpfter Lagerung im Kofferboden, drei festmontierte Spannstellen für Laser- und Lasershuttermontage, aufsetzbare, verschließbare Kofferhaube, Abmessungen der Platte (cm): 59 x 43 x 2,4, Abmessungen des Koffers (cm): 62 x 46 x 28, Masse: 13 kg.

Grundplatte mit Haubenkoffer 08700-01 Küvette mit Magnetfüßen 08748-00 Magnetfuß für Grundplatte 08710-00 Einsatz für Holografieplanfilme 08748-02 Holografie-Planfilm, 50 Stück 08746-01

Küvette mit Magnetfüßen

Beschreibung 11 Versuchsbeschreibungen zum Thema Holographie.

Themenfelder: Fresnel-Zonenplatte, Weißlichthologramm, Transmissionshologramm, Transferhologramm, Doppelbelichtungsverfahren, Zeitmittelungsverfahren, Echtzeitverfahren DIN A4, Spiralbindung, s/w, 74 Seiten

Funktion und Verwendung Haltevorrichtung zur Belichtung, Entwicklung und Spülung von Holografieplatten und -filmen für Versuche zur Echtzeit-Holografie.

Ausstattung und technische Daten

01400-02

Küvette aus schlierenfreien, planparallelen Glasplatten und mit 2 Schlauchanschlüssen, mit zwei Klemmelementen zur exakten Positionierung von Holographiefilmen oder -platten, Maße (mm): 225 × 56 × 202, Masse: 1015 g 08748-00

excellence in science 552

3.1 Angewandte Mechanik 3.1.2 Strömungsmechanik

Strömungsmechanik Die Gesetzmäßigkeiten der Strömungsmechanik und die damit verbundenen Eigenschaften von Flüssigkeiten und Gasen lassen sich durch eine große Anzahl von Experimenten nachvollziehen. Diese reichen von Untersuchungen von charakteristischen Eigenschaften wie Viskosität bzw. grundlegenden Gesetzmäßigkeiten wie die von Bernoulli bis zu optischen Methoden bzw. Ultraschallmethoden, mit denen auch in industriellem Maßstab strömende Flüssigkeiten analysiert werden.

Gase

Strömungskörper, Satz von 14 Stück

Auftrieb und Strömungswiderstand (Luftwiderstand)

Funktion und Verwendung Modellkörper zur Untersuchung von Strömungswiderständen als Funktion der Körperform und Oberflächenart.

Bestehend aus: 3 Kreisscheiben, 4 Rechteckplatten plan, 1 Rechteckplatte gewölbt, 4 Stromlinienkörper, Kugel, Halbkugel. In Aufbewahrungsbox.

Prinzip (A) Körper verschiedenen Querschnitts und unterschiedlicher Formen werden in eine laminare Luftströmung eingebracht.

(B) Eine rechteckige Platte oder ein Tragflügel, der sich in einer Luftströmung befindet, erfahren eine Auftriebs- und eine Widerstandskraft.

Aufgaben (A) 1.

2.

Strömungskörper, Satz von 14 Stück 02787-00 Tragflügelmodell 02788-00 Staurohr nach Prandtl 03094-00 Venturirohr 02730-00

Feinmanometer

Bestimmung der Luftwiderstandskraft als Funktion der Querschnittfläche und der Luftströmungsgeschwindigkeit Bestimmung des cw-Werts für verschiedene Körperformen

(B) 1.

2.

Bestimmung der Auftriebskraft und der Luftwiderstandskraft einer rechteckigen Platte als Funktion der Fläche, des dynamischen Drucks und des Anstellwinkels (Polardiagramm) Bestimmung der Druckverteilung über einen Tragflügel als Funktion des Anströmwinkels.

Lernziele Druckfestigkeit, Reibungswiderstand, Luftwiderstandsbeiwert, Turbulente Strömung, Laminare Strömung, Reynolds-Zahl, Dynamischer Druck, Bernoulli-Gleichung, Tragflächen, Auflage, Einfallswinkel, Polardiagramm Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5140400

Funktion und Verwendung Flüssigkeitsmanometer zur Unter- und Überdruckmessung, außerdem zur Messung von Differenzdruck in Gasströmen mit der Rohrsonde (02705-00) und dem Staurohr nach Prandtl (03094-00).

Ausstattung und technische Daten Messrohr mit einstellbarem Neigungswinkel, in Plexiglasblock mit Wasserwaage sowie 2 Anschlussoliven und Haltestiel, Nullpunkteinstellung durch verschiebbare Skale, zwei durch Änderung des Neigungswinkels einstellbare Messbereiche, Skale, zweifarbige Beschriftung entsprechend den beiden Messbereichen, Nullpunkteinstellung durch verschiebbare Skale, Skalenlänge: 140 mm, Anschlusstüllen: 5...8 mm, Stieldurchmesser: 10 mm, Stiellänge: 60 mm, Abmessungen (mm): 250 X 30 X 190, der abgebildete Dreifuss-PASS gehört nicht zum Lieferumfang Zubehör

Luftstromerzeuger 02742-93

Gerätefüllöl, 100 g (04453-00), Gummischlauch 03091-00

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3.1 Angewandte Mechanik 3.1.2 Strömungsmechanik

Messung der Schallgeschwindigkeit in Luft

Messung der Schallgeschwindigkeit in verschiedenen Gasen

Prinzip Die Schallgeschwindigkeit in Luft wird durch Schalllaufzeitmessungen bestimmt.

Mit geringem Mehraufwand lassen sich auch Schallgeschwindigkeiten in anderen Gasen als Luft bestimmen (z. B. Helium, CO2).

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Physik Handbuch Cobra3 (C3PT) 01310-01 Deutsch P1336200

Cobra3 BASIC-UNIT, USB Prinzip Die Schallgeschwindigkeit in verschiedenen Gasen (Luft, Helium, CO2) wird durch Schalllaufzeitmessungen bestimmt.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Physik Handbuch Cobra3 (C3PT) 01310-01 Deutsch

Funktion und Verwendung Kompaktes Interface zum Messen, Steuern und Regeln in Physik, Chemie, Biologie und Angewandte Wissenschaften.

P1336300

Demo advanced Physik Handbuch Cobra3 (C3PT)

Cobra3 BASIC-UNIT, USB 12150-50 Netzgerät 12 VDC/2 A 12151-99 Software Cobra3 Timer/Counter 14511-61

Messmikrofon mit Verstärker

Beschreibung 84 ausführlich beschriebene Experimente mit dem Phywe InterfaceSystem Cobra3.

Themenfelder: Mechanik (16), Akustik (15), Thermodynamik (16), Elektrizitätslehre (28), Optik (1), Struktur der Materie (8) DIN A4, Ringordner, s/w, 298 Seiten Funktion und Verwendung Sonde zum punktförmigen Ausmessen von Schallfeldern.

03543-00

excellence in science 554

01310-01

3.1 Angewandte Mechanik 3.1.2 Strömungsmechanik

Akustischer Dopplereffekt

Ultraschall-Doppler-Effekt

Prinzip

Prinzip

Im Alltagsleben wird der Dopplereffekt gewöhnlich nur an sich schnell bewegenden Schallquellen bemerkt. In diesem Experiment kann der Dopplereffekt schon bei wesentlich geringeren Geschwindigkeiten nachgewiesen werden. Dabei werden Frequenzänderungen sowohl für ruhenden Beobachter / bewegte Schallquelle als auch für bewegten Beobachter / ruhende Schallquelle gemessen und analysiert.

Wenn eine Schallquelle relativ zur Ausbreitungsrichtung in Bewegung ist, wird die Frequenz der emittierten Wellen durch den Doppler-Effekt verschoben.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Physik Handbuch Cobra3 (C3PT) 01310-01 Deutsch P1336500

Aufgaben Die Frequenzänderungen werden für verschiedene relative Geschwindigkeiten von Quelle und Beobachter gemessen und analysiert.

Lernziele ▪ ▪ ▪ ▪

Ausbreitung von Schallwellen Überlagerung von Schallwellen Doppler-Frequenzverschiebung Longitudinalwellen Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

Messwagen mit Antrieb

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5142015

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences

Funktion und Verwendung Wagen für Versuche zur gleichförmigen Bewegung.

Vorteile ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Mit batteriebetriebenem, funkentstörtem Elektromotor für 4-Radantrieb Stufenlose Geschwindigkeitswahl, Vor- u. Rückwärtslauf Klemme für Schreibstreifen für Zeitmarkengeber Bohrung mit Klemmfeder zur Aufnahme eines Haltebolzens für Lastturm Exzenterklemmung zur Befestigung eines Schreibstreifens für einen Zeitmarkengeber

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪

Material: schlagfester Kunststoff Maße (mm): 114 x 52 x 64

Messwagen mit Antrieb 11061-00 Aufsatz für Messwagen 11061-02 Gabellichtschranke compact 11207-20

Beschreibung Mehr als 200 Versuchsbeschreibungen zu Themenbereichen der Angewandten Naturwissenschaften (Applied Sciences).

Themenfelder: Angewandte Mechanik, Photonik, Elektrotechnik, Erneuerbare Energie, Geowissenschaften, Materialwissenschaften inkl.

Nanotechnologie, Agrarwissenschaften inkl. Ernährung und Ökologie, Medizin DIN A4, Ringordner, in Farbe, über 1000 Seiten Versuchsbeschreibungen in englischer Sprache 16508-02

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 555

3.1 Angewandte Mechanik 3.1.2 Strömungsmechanik

Ultraschall Betriebsgerät, 40 kHz

Digitaler Funktionsgenerator, USB

Funktion und Verwendung Mikroprozessorgesteuertes, quarzstabilisiertes Betriebsgerät mit Anschlüssen für Ultraschallsender und -empfänger.

Vorteile Einstellbare Ausgangssamplitude, 2 DIN-Anschlussbuchsen, eine mit 180° Phasenverschiebung, kontinuierlicher und Impulsbetrieb, 1 synchroner BNC-Ausgang für Laufzeitmessung, Eingangssignalverstärker mit 3 Hauptverstärkungsstufen und Feinverstellung mit einer BNCBuchse für Oszilloskopbetrieb und 4-mm-Ausgangsbuchsen für Schreiberanschluss, Durch Overload-Anzeige (LED) Anpassung der Schallintensität an das Experiment möglich, ideal damit für große Abstände zwischen Schallsender und -empfänger einsetzbar, z. B. für Dopplereffekt mit Ultraschall, bruchsicheres Gehäuse.

Digitaler Signalgenerator zum Einsatz als programmierbare Spannungsquelle für Praktikums- und Demonstrationsexperimente insbesondere in der Akustik und Elektrotechnik/Elektronik Vorteile ▪ ▪ ▪ ▪

Ausstattung und technische Daten

▪

Frequenz quarzstabilisiert: 40 kHz, Verstellbereich: 39...41 kHz, Schrittweite: 300 Hz, Sender-Anschlüsse: 2 x DIN-Buchse und 1 synchronisierter BNC-Anschluss, Phasenverschiebung: 0° oder 180°, Empfänger-Anschluss: BNC-Buchse, Ausgänge: ~-Signal BNC-Buchse, Schreiber (± 10 V) 4 mm Buchsen, Anschluss: 100...260 V~/5 V, Netzfrequenz: 50...60 Hz, Maße H × B × T (mm):138 × 205 × 160, Gewicht: 980 g

▪ ▪

Erforderliches Zubehör Ultraschall Netzgerät 13900-99 Ultraschall Betriebsgerät, 40 kHz 13900-00 Ultraschall Sender, 40 kHz 13901-00 Ultraschall Empfänger, 40 kHz 13902-00 Netzgerät 5 V DC/2,4 A mit DC-Anschlussbuchse 2,1 mm 13900-99

▪

einsetzbar als universelles Stand-Alone-Gerät oder PC gesteuert universell einsetzbar durch kontinuierlich einstellbaren breiten Frequenzbereich durch Verstärkerausgang als programmierbare Strom- und Spannungsquelle nutzbar intuitive menügesteuerte Bedienung über Bedienrad und Funktionstasten mit Hilfefunktion beleuchtetes monochromes Grafikdisplay für optimale Sicht- und Lesbarkeit einfaches Einstellen von Spannungs- und Frequenzrampen mit U = f(f) Ausgang für einfaches Auslesen der Frequenz als Spannung - ideal zum Vermessen von Schaltkreisresponse auf Frequenzrampen mit einem Oszilloskop niedriger Klirrfaktor und Signal-Rausch-Verhältnis für brilliante Signale - ideal für Experimente zur Akustik / zum Hören

Ausstattung und technische Daten Verstärkerausgang (BNC/4mm): ▪ ▪ ▪ ▪

kurzschlussfest Ausgangsspannung: 0…20Vss an Ra> 40 Ω DC-Offset: ±10V (Schrittweite 5 mV) Ausgangsleistung: 5W (bei bis zu 1A) an Ra = 20 Ω

Kopfhörerausgang (3,5mm Klinke): ▪ zuschaltbar ▪ für Standard-Kopfhöreren oder Lautsprecherboxen ▪ Ausgangsspannung: 0…1Vss an Ra = 400 Ω Sync-(Trigger) Ausgang (BNC): ▪ Ausgangswiderstand: 50 Ω ▪ Pegel: CMOS (5V) U=f(f)-Ausgang (BNC): ▪ kurzschlussfest ▪ zum Auslesen der Frequenz als Spannung 0...10V (0...1 MHz)

Funktionsgenerator

Funktion und Verwendung Sinus-, Dreieck- und Reckteckgenerator, besonders geeignet für Schüler- und Praktikumsversuche.

Ausstattung und technische Daten Frequenzbereich: 0,1 Hz...100 kHz, Klirrfaktor typ.: < 0,5 %, Spannung/Leistung:10 V /0,1 W (50 Ohm), offset stellbar, BNC- und 4 mmAusgangsbuchsen, Anschlussspannung: 230 V /50-60 Hz, schlagfestes Kunststoffgehäuse mit Traggriff, Maße (mm): 194 x 140 x 130

Allgemein: ▪ Frequenzbereich: n0,1Hz…1Mhz ▪ Schrittweite: 0,1Hz ▪ Klirrfaktor: <0,5% ▪ Signalformen: Sinus, Dreieck, Rechteck, Frequenzrampe, Spannungsrampe ▪ monochromes Grafikdisplay mit kontinuierlicher Einstellung der Hintergrundbeleuchtung: 128 x 64 Pixel ▪ Einstellungen über Tasten und Einstellrad bzw. per PC ▪ USB 2.0 Anschluß ▪ Stromversorgung 100V~ - 240V~ bei 50/60Hz ▪ Schlagfestes Kunststoffgehäuse mit Traggriff ▪ Maße (mm): 194 x 140 x 130 Verfügbar ab Ende 2010 Zubehör optional: Software (verfügbar ab 2011) 13654-99

13652-93

excellence in science 556

Prinzip und Verwendung

3.1 Angewandte Mechanik 3.1.2 Strömungsmechanik

Flüssigkeiten

Motor mit Getriebe, 12 V-

Oberfläche rotierender Flüssigkeiten

Funktion und Verwendung Funkentstörter Gleichstrommotor auf Träger mit Haltestiel.

Ausstattung und technische Daten Prinzip Ein Behälter mit Flüssigkeiten rotiert um eine Achse. Die flüssige Oberfläche bildet ein Rotationsparaboloiden. Die Charakteristika des Paraboloiden werden in Abhängigkeit der Winkelgeschwindigkeit untersucht.

Aufgabe Auf der rotierenden flüssigen Oberfläche, werden ermittelt:

Mit festem 5:1-Getriebe, Seiltrommel, Exzenter und Schnurscheibe, Betriebsspannung: 2... 12 V DC, Drehzahl: max. 1800 U / min, Dauerstrom: max. 3 A, Dauerleistung: max. 18 W, Maße (mm): 150 130 x 55 11610-00

Zentrifugalküvette

die Form, die Position des tiefsten Punktes als Funktion der Winkelgeschwindigkeit, die Krümmung.

Lernziele Winkelgeschwindigkeit, Zentrifugalkraft, Drehbewegung, Rotationsparaboloid, Gleichgewicht Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch P2140200

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics

Funktion und Verwendung Rotierbare Küvette zur Untersuchung der Oberflächenform rotierender Flüssigkeiten.

Ausstattung und technische Daten Plexiglasflachkammer mit Stiel, vorsetzbare Plexiglasscheibe mit Aufdruck von 3 Parabeln, 2 Transparentfolien mit Koordinaten für quantitative Auswertung, Material: Plexiglas, Flachkammer (mm): 138 x 5 x 265, Stieldurchmesser: 10 mm Zentrifugalküvette 02536-01 Gabellichtschranke mit Zähler 11207-30

Drehlager

Beschreibung Mehr als 300 Versuchsbeschreibungen zu unterschiedlichen Themenbereichen der Physik.

Themenfelder: Mechanik, Optik, Thermodynamik, Elektrizitätslehre, Struktur der Materie DIN A4, Ringordner, s/w, über 1300 Seiten 16502-32 02845-00

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 557

3.1 Angewandte Mechanik 3.1.2 Strömungsmechanik

Viskosität Newtonscher und Nicht-Newtonscher Flüssigkeiten (Rotationsviskosimeter)

Viskositätsmessung mit dem Kugelfallviskosimeter

Prinzip

Prinzip Die Viskosität von Flüssigkeiten wird mit einem Rotationsviskosimeter bestimmt, indem ein Motor mit variabler Drehzahl einen Zylinder in die Flüssigkeit taucht, die mit einer Spiralfeder untersucht wird. Die Viskosität der Flüssigkeit erzeugt ein Drehmoment auf dem Zylinder, das mit Hilfe der Torsion der Spiralfeder gemessen und auf einer Skala abgelesen werden kann.

Aufgaben 1.

2.

3.

Bestimmen Sie die Steigung der Rotationsgeschwindigkeit als Funktion der Torsions-Schubspannung für zwei Newtonsche Flüssigkeiten (Glyzerin, Paraffinöl).

Untersuchen Sie die Temperaturabhängigkeit der Viskosität von Rizinusöl und Glyzerin.

Bestimmen Sie die Fließkurve einer Nicht-Newtonschen Flüssigkeit (Schokolade).

Lernziele Schubspannung, Geschwindigkeitsgradienten innerer Reibung, Viskosität, Plastizität

Aufgrund der inneren Reibung ihrer Teilchen haben Flüssigkeiten und Gase unterschiedliche Viskositäten. Die Viskosität ist abhängig von der Struktur des Stoffes und seiner Temperatur. Sie kann experimentell bestimmt werden, zum Beispiel durch die Messung des Falls einer Kugel in einem Rohr, gefüllt mit der zu untersuchenden Flüssigkeit.

Aufgaben Messung der Viskosität von Methanol-Wasser Gemischen in verschiedenen Anteilen und konstanter Temperatur, von Wasser in Abhängigkeit von der Temperatur und von Methanol in Abhängigkeit von der Temperatur.

Aus der Temperaturabhängigkeit der Viskosität berechnen Sie die Energie von Hindernissen für die Verdrängungsfähigkeit von Wasser und Methanol.

Lernziele Flüssigkeiten, Newtonsche Flüssigkeit, Stokes-Gesetz, Fließeigenschaften, Dynamische und kinematische Viskosität, Viskositätsmessungen Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5141500

P5141600

Kugelfallviskosimeter

Rotationsviskosimeter

Funktion und Verwendung Zur präzisen Messung der Viskosität durchsichtiger Newtonscher Flüssigkeiten in Verbindung mit einem Umwälzthermostaten.

Funktion und Verwendung

Ausstattung und technische Daten

Klassisches Rotationsviskosimeter zur Bestimmung der Viskosität.

Präzisionsfallrohr mit Abstandsmarken,in schwenkbarem Glaszylinder auf Stativfuß, Schlaucholiven für Zufuhr eines Thermostatbades, Messbereich: 0,6...75000 mPas (cP), Temperaturbereich: -20...+120°C, Genauigkeit: 0,1 °C, Fallrohrdurchmesser 15,95 mm, incl. 6 Fallkugeln, Thermometer -1...+ 26 (Teilung 0,1°C), Reinigungsgerät, Kugellehre, Kugelpinzette, Etui und Prüfschein

Viskositätsmessbereich:3 - 6.000.000 mPas, Drehzahlen (1/min): 0,1...200, Unsicherheit der Drehzahl: < ± 0,5% vom Absolutwert, Temperaturbereich: -15 ... +120°C, Genauigkeit: ±1% bezogen auf den Messbereichsendwert, Wiederholbarkeit: ±0,2% bezogen auf den Messbereichsendwert, Anschlussspannung:100...240 V / 50...60 Hz

18220-00

18222-99

excellence in science 558

3.1 Angewandte Mechanik 3.1.2 Strömungsmechanik

Optische Bestimmung der Schallgeschwindigkeit in Flüssigkeiten

Temperaturabhängigkeit der Schallgeschwindigkeit in Flüssigkeiten

Prinzip

Prinzip

Eine stationäre Ultraschallwelle in einer mit Flüssigkeit gefüllten Küvette wird mit einem divergenten Lichtstrahl gekreuzt. Die Schallwellenlänge kann von der zentralen Projektion des Schallfeldes auf der Grundlage des Brechungsindex bestimmt werden, welcher sich mit dem Schalldruck ändert.

Die Schallwellen werden durch einen Ultraschall-Sender in eine Flüssigkeit eingebrachtabgestrahlt und mit einem piezoelektrischen Wandler detektiert. Die Wellenlänge des Schalls wird bestimmt durch einen Vergleich der Phase des Detektorsignal und der Schallgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur der Flüssigkeit.

Aufgaben Bestimmung der Wellenlänge des Schalls in Flüssigkeiten, um daraus die Schallgeschwindigkeit zu berechnen.

Lernziel Ultraschall, Schallgeschwindigkeit, Frequenz, Wellenlänge, Schalldruckpegel, Stehende Wellen Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch P2151000

Aufgaben Die Wellenlänge wird von der Phasenlage des Detektor-Signals relativ zum Signal des Generators, in Abhängigkeit vom Schallweg und der Geschwindigkeit der Sonde bestimmt. Die Messung wird für Wasser und Glycerin durchgeführt, bei verändernten Temparaturen.

Lernziel Wellenlänge, Frequenz, Schallgeschwindigkeit in Flüssigkeiten, Kompressibilität, Dichte, Ultraschall, Piezoelektrischer Effekt, Piezo-Ultraschall-Wandler Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch

Ultraschallgenerator, 800 kHz

P2151200

Einhängethermostat Alpha A, bis 85°C, 230 Volt

Funktion und Verwendung Für Sinus- und Impulsbetrieb zur Durchführung von Experimenten zur Wellennatur und Laufzeitmessung, für beispielhafte technische Anwendungen wie zum Beispiel Ultraschallschweißen.

Ausstattung und technische Daten Mit 3-stelliger Frequenzanzeige und einstellbarer Frequenz für Optimierungsversuche und exakte Wellenlängenermittlung unter verschiedenen Experimentbedingungen, Monitor- und Triggerausgänge mit BNC-Buchsen für Phasenbestimmung mit Oszilloskop, unzerbrechliches Kunstoffgehäuse, wasserdichter Schallkopf, Frequenzbereich (Sinus): 780...820 kHz, Maximale Schalleistung: 16 W, Pulsfolgefrequenz: 500 Hz, Pulsdauer: 3 µs, Anschlussspannung: 110...240 V~, Maße, H x B x T (mm):170 x 232 x 260, Gewicht: 3,67 kg Ultraschallgenerator, 800 kHz 13920-99 Ultraschallaufnehmer, 800 kHz 13920-00 Laser, HeNe, 1.0 mW, 230 V AC 08181-93

Funktion und Verwendung Zur Temperierung von Badflüssigkeiten, mit leistungsstarker Umwälzpumpe und mit Schraubklemme zur Befestigung an Badgefäßen mit einer Wandstärke bis zu 25 mm.

Einhängethermostat Alpha A, bis 85°C, 230 Volt 08493-93 Pumpenset für Thermostat Alpha A 08493-02 Bad für Thermostat, 6 l 08487-02

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3.1 Angewandte Mechanik 3.1.2 Strömungsmechanik

LDA- Laser-Doppler-Anemometrie mit Cobra3

Helium-Neon-Laser 5 mW

Funktion und Verwendung Helium-Neon-Laser 5 mW mit fester HV-Anschlussleitung mit HV-Stecker zum Anschluss an Lasernetzgerät.

Prinzip Kleine Partikel durchströmen das LDA Messvolumen und streuen das Licht, dessen Frequenz durch den Doppler-Effekt durch die Partikel-Bewegung verschoben ist. Die Frequenzänderung des gestreuten Lichtes wird erfasst und in Teilchen- oder Strömungsgeschwindigkeit umgerechnet.

Aufgaben 1.

2.

Messung der Lichtfrequenz-Veränderung einzelner Lichtstrahlen, die von bewegten Teilchen reflektiert werden.

Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit.

Lernziele Interferenz, Doppler-Effekt, Streuung des Lichts durch kleine Partikel (Mie-Streuung), Hoch- und Tiefpassfilter, Abtasttheorem, Spektrale Leistungsdichte, Verwirbelung Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5141011

Si-Fotodetektor mit Verstärker

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Wellenlänge: 632,8 nm Moden TEMOO Polarisationsgrad: 1:500 Strahldurchmesser: 0,81 mm Strahldivergenz: 1 mrad Leistungsdrift: max. 2,5%/8 h Lebensdauer: ca. 15000 h Zylindergehäuse: Ø = 44,2 mm; l = 400 mm inkl.2 Halter mit 3-Punktlagerung und 2 Stellringen

Helium-Neon-Laser 5 mW 08701-00 Stromversorgung und Shutter für Laser 5 mW 08702-93 Optische Grundplatte mit Gummifüssen 08700-00 LDA-Zubehörsatz 08740-00

Cobra3 BASIC-UNIT, USB

Funktion und Verwendung Funktion und Verwendung Si-Diode mit hohem Signal-Rausch Verhältnis für fotometrische Messungen bei hohem Störpegel.

Ausstattung und technische Daten Auf Rundstiel verschiebbarer Halter für Diode mit Vorsatzlinse, mit abnehmbarer Schlitzblende und 1,5 m Kabel mit Diodenstecker zum Anschluss an erforderliche Control-Unit, Spektralbereich 390 nm...1150 nm, Empfindlichkeitsmaximum: 900 nm, Dunkelspannung: 0,75 mV, Empfindlichk. (900nm) 860 mV/µW/cm², Bandbreite: 65 kHz, Blendenschlitz: d = 0,3 mm, Stiel l = 110 mm; Ø = 10 mm Si-Fotodetektor mit Verstärker 08735-00 Control Unit für Si-Fotodetektor 08735-99

excellence in science 560

Kompaktes Interface zum Messen, Steuern und Regeln in Physik, Chemie, Biologie und Angewandte Wissenschaften.

Cobra3 BASIC-UNIT, USB 12150-50 Netzgerät 12 VDC/2 A 12151-99 Software Cobra3 Frequenzanalyse 14514-61

3.1 Angewandte Mechanik 3.1.2 Strömungsmechanik

Strömungsgesetze

Ergänzungssatz: Strömungsgesetze

Prinzip Mit Hilfe des Ultraschall-Doppler Effekts werden die für eine Vielzahl technischer Anwendungen grundlegenden Gesetzmäßigkeiten stationär laminar strömender Flüssigkeiten untersucht.

Aufgaben 1.

2.

3.

Messung der mittleren Geschwindikeit für 3 verschiedene Flüsse mit Hilfe des Ultraschall-Doppler Sonographes und der Dopplerprismen. Bestimmung des Flusses.

Messung des Druckabfalles an den Messpunkten und Bestimmung des Strömungswiderstandes.

Berechnung der Viskosität und Fluidität und Vergleich mit anderen Flüssigkeiten

Lernziele Ultraschall-Doppler Effekt, laminare und turbulente Strömung, Kontinuitätsgleichung, Bernouillische Gleichung, Gesetz von Hagen-Poiseuille, Viskosität und Fluidität Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch

Funktion und Verwendung Mit diesem Set können der Doppler-Effekt sowie grundlegende Strömungsgesetze wie z.B. die Bernoulli-Gleichung und das Hagen Poiseuille Gesetz überprüft werden.

Vorteile Durch den geschlossenen Strömungskreislauf kann der Versuch in jedem beliebigen Klassenraum/Labor durchgeführt werden. Kein Wasseranschluss wird benötigt.

Ausstattung ▪ ▪

1x Prismensatz mit Schläuchen und Rohren 1x Manometerrohre (4) auf Tafel mit Stativ

Ergänzungssatz: Strömungsgesetze 13923-01 Doppler Dummy-Flüssigkeit 1l 13925-70

P5140100

Programmierbare Kreiselpumpe Basisset: Doppler Ultraschalltechniken

Funktion und Verwendung Dieser Basissatz enthält alle Geräte und Kleinteile zur Durchführung von einleitenden Versuchen zum Thema Ultraschall-Sonographie. Die mitgelieferte Software erlaubt sowohl das vom Echoskop empfangene Primärsignal als auch Sekundärdaten darzustellen. Erweiterungssätze für die Bereiche Hydraulik und medizinische Diagnostik sind verfügbar.

Funktion und Verwendung Die Kreiselpumpe erzeugt eine kontinuierliche und eine pulsierende Strömung. In Kombination mit 13923-99 können Versuche im Bereich der Strömungsmechanik, Durchflussmessungen und Doppler-Messung realisiert werden.

Vorteile

Ausstattung 1 x Ultraschall-Doppler-Gerät, 1 x Zentrifugalpumpe, 1 x Ultraschallgel, 1 x Sonographieflüssigkeit 1 l, 1 x Ultraschallsonde 2 MHz, 1 x Dopplerprisma 3/8, 1 x Schlauchsatz

Die programmierbare Kreiselpumpe kann kontinuierliche und pulsförmige Ströme erzeugen. Die Strömungsgeschwindigkeit und die Pulsfrequenz kann am Gerät eingestellt werden.

Technische Daten (Ultraschall Doppler-Gerät)

Geschwindigkeit: max. 15000 U/min, Durchfluss: max. 10 l/min, Pulslänge: min. 0,25 s / max. 9,00 s, Netzspannung: 90 - 230 V DC / 50-60 Hz, Stromaufnahme: max. 1A

Frequenz: 2 MHz, Verstärkung: 10 - 40 dB, Anzeige: LED-Säule, akustischen Signal, laustärkengeregelt, PC Anschluss : USB, Größe (mm): 256 x 185 x 160, Netzversorgung: 90-230 V, 50/60 Hz, Leistungsaufnahme: 100 VA

Ausstattung und technische Daten

64569-99

13923-99

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 561

3.1 Angewandte Mechanik 3.1.2 Strömungsmechanik

Füllstandsmessung

Basisset Echographie Ultraschall

Funktion und Verwendung Prinzip Mit Hilfe von Ultraschallechoskopie wird für einen beliebig geformten Tank/Vorratsbehälter eine Kalibrierkurve für eine UltraschallFüllstandsmessung aufgenommen. Anschließend wird die Füllstandsmessung an Hand definierter Befüllung überprüft. Für sehr unregelmäßig geformte Behälter, die zusätzlich noch Einbauten enthalten, kann das Füllvolumen direkt aus der Kalibrierkurve abgelesen werden.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch

Mit dem Ultraschallechoskop können die Grundlagen der UltraschallWellen und ihre Eigenschaften untersucht werden. Begriffe wie Amplitude, Frequenz, Schallgeschwindigkeit oder Time GainControl TGC werden erläutert.

Die Zylinder dienen zur Messung der Schallgeschwindigkeit und der Messung der Schalldämpfung in Festkörpern.

Die Schallgeschwindigkeit wird benötigt um den Test-Block zu vermessen.

Die Grundlagen der Bilderzeugung (BScan-Bild) werden erläutert. Mit den verschiedenen Sonden kann die Auflösung bewertet werden.

Vorteile ▪

P5141100

▪

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences

▪ ▪ ▪ ▪

Das Ultraschall Echoskop ist ein hochempfindliches UltraschallMessgerät in Verbindung mit einem PC oder alternativ mit einem Oszilloskop Die mitgelieferte Software ermöglicht eine sehr umfangreiche Signalverarbeitung (HF-Signal-, Amplituden-Signal, B-Bild, M-Mode, Spektralanalyse) Die Ultraschall-Sonden sind durch einen robusten Snap-In-Stecker angeschlossen. Die Sonden Frequenz wird automatisch vom Messgerät erfasst Das Echoskop kann fast jeden beliebigen Gegenstand vermessen.

Die Dämpfung des Ultraschall-Signals, das aus tieferen Schichten reflektiert wird, kann durch einen zeitabhängigen Anstieg der Verstärkung (TGC time-gaincontrol) ausgeglichen werden Wichtige Signale (Trigger, TGC, RFSignal und Amplitude) können an BNC-Buchsen abgegriffen werden.

Lieferumfang

Beschreibung Mehr als 200 Versuchsbeschreibungen zu Themenbereichen der Angewandten Naturwissenschaften (Applied Sciences).

Themenfelder: Angewandte Mechanik, Photonik, Elektrotechnik, Erneuerbare Energie, Geowissenschaften, Materialwissenschaften inkl.

Nanotechnologie, Agrarwissenschaften inkl. Ernährung und Ökologie, Medizin DIN A4, Ringordner, in Farbe, über 1000 Seiten, Versuchsbeschreibungen in englischer Sprache 16508-02

▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Ultraschallechoskop Ultraschallsonde 1 MHz Ultraschallsonde 2 MHz Ultraschalltestblock Ultraschalltestzylinder-Set Ultraschall-Reflexionsplatten Ultraschallgel

Technische Daten (Ultraschallechoskop) ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Maße: 220 x 300 x 400 mm Frequenz: 1 - 5 MHz PC-Anschluss: USB Messbetrieb: Reflexion und Durchschallung Sendesignal: 10-300 Volt Sendeleistung: 0-30 dB Verstärkung: 0-35 dB TGC: 0-35 dB, Schwelle, Anstieg, Breite Ausgänge: Trigger, TGC, HF, NF Netzspannung: 115.230 V, 50.60 Hz Leistungsaufnahme: ca. 20 VA

Basisset Echographie Ultraschall 13921-99 Ultraschall Gel 250 ml 13924-25

excellence in science 562

3.1 Angewandte Mechanik 3.1.3 Zerstörungsfreie Prüfung

Zerstörungsfreie Prüfung Bei der zerstörungsfreien Prüfung (non-destructive testing (NDT)) wird die Qualität eines Bauteiles getestet, ohne das Material selbst zu beschädigen. Im Bereich der angewandten Mechanik (Bau und Maschinenbau) kommen hier vor allem zwei große Klassen von Prüfverfahren in Frage: Volumenorientierte und Oberflächenorientierte Verfahren. Zu den am meisten verwendeten Prüfverfahren gehören die Volumenorientierten Verfahren der Ultraschallprüfung und der Durchstrahlungsprüfung (Röntgenstrahlung), zu denen es eine vielzahl detailiert beschriebener Experimente gibt. Zur Akustischen Resonanzanalyse gibt es ebenfalls eine Reihe von Experimenten.

Grundlagen der Ultraschallprüfung

Schallschwächung in Festkörpern

Die Basis der nachfolgenden Experimente ist das Basisset Ultraschall Echographie 13921-99, welches je nach Experiment durch Zubehör ergänzt wird.

Schallgeschwindigkeit in Festkörpern

Prinzip Die Dämpfung von Ultraschall in Festkörpern (Polyacryl) wird für drei verschiedene Frequenzen sowohl im Reflexionsverfahren als auch in Durchschallung mit dem Echoskop bestimmt. Ergebnis sind Aussagen zur Frequenzabhängigkeit der Dämpfung.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Prinzip Die Schallgeschwindigkeit von Polyacryl wird durch Laufzeitmessungen mit dem Echoskop ermittelt. Dazu werden Messungen an drei Zylindern mit unterschiedlichen Längen in Reflexion durchgeführt. Alle Messungen werden mit zwei verschiedenen Ultraschallsonden mit unterschiedlichen Frequenzen durchgeführt.

Aufgaben

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5160800

Transversalwellen in Festkörpern

1. Messen Sie die Länge der drei Zylinder mit einer Schieblehre.

2. Bestimmen Sie die Laufzeit der Ultraschallwellen in den drei Zylindern mit beiden Ultraschallsonden.

3. Berechnen Sie die Schallgeschwindigkeit, die Vorlaufstreckenlänge der beiden Sonden und benutzen Sie diese beiden Mittelwerte zur Berechnung der Länge der drei Zylinder.

Lernziele Schallgeschwindigkeit, Ausbreitung von Ultraschallwellen, Laufzeitmessung, Ultraschall Echographie, Wanddickenmessung, Prüfkopfvorlauf Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert CD-ROM Laboratory Experiments Physics, Chemistry, Biology 16502-42 Englisch P5160100

Prinzip Am Schalldurchgang durch planparallele Platten unterschiedlichen Materials wird mit dem Echoskop die Entstehung und Transmission von longitudinalen und transversalen Schallwellen gemessen. Aus der Beziehung Amplitude-Winkel wird die longitudinale und transversale Schallgeschwindigkeit des Plattenmaterials bestimmt und die elastischen Koeffizienten des Materials ermittelt.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5160900

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 563

3.1 Angewandte Mechanik 3.1.3 Zerstörungsfreie Prüfung

Basisset Ultraschall Echographie

Schallfeldcharakteristik

Funktion und Verwendung

Prinzip

Mit dem Ultraschallechoskop können die Grundlagen der UltraschallWellen und ihre Eigenschaften untersucht werden. Begriffe wie Amplitude, Frequenz, Schallgeschwindigkeit oder Time Gaincontrol TGC werden erläutert.

Mit einem Hydrophon wird die Schalldruckamplitude einer Ultraschallsonde entlang der Schallfeldachse bestimmt und aus der Amplitudenverteilung die Nahfeldlänge ermittelt. Außerdem wird die Schalldruckamplitude im Bereich der Nahfeldlänge und an zwei weiteren Positionen senkrecht zur Schallrichtung vermessen und Aussagen über die Schallfeldbreite getroffen.

Die Zylinder dienen zur Messung der Schallgeschwindigkeit und der Messung der Schalldämpfung in Festkörpern.

Die Schallgeschwindigkeit wird benötigt um den Test-Block zu vermessen.

Die Grundlagen der Bilderzeugung (BScan-Bild) werden erläutert. Mit den verschiedenen Sonden kann die Auflösung bewertet werden.

P5161000

Vorteile ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch

Das Ultraschall Echoskop ist ein hochempfindliches UltraschallMessgerät in Verbindung mit einem PC oder alternativ mit einem Oszilloskop.

Die mitgelieferte Software ermöglicht eine sehr umfangreiche Signalverarbeitung (HF-Signal-, Amplituden-Signal, B-Bild, M-Mode, Spektralanalyse).

Die Ultraschall-Sonden sind durch einen robusten Snap-In-Stecker angeschlossen. Die Sonden Frequenz wird automatisch vom Messgerät erfasst.

Das Echoskop kann fast jeden beliebigen Gegenstand vermessen.

Die Dämpfung des Ultraschall-Signals, das aus tieferen Schichten reflektiert wird, kann durch einen zeitabhängigen Anstieg der Verstärkung (TGC Time-Gaincontrol) ausgeglichen werden.

Wichtige Signale (Trigger, TGC, RFSignal und Amplitude) können an BNC-Buchsen abgegriffen werden.

Spektrale Untersuchungen

Lieferumfang ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Ultraschallechoskop Ultraschallsonde 1 MHz Ultraschallsonde 2 MHz Ultraschalltestblock Ultraschalltestzylinder-Set Ultraschall-Reflexionsplatten Ultraschallgel

Technische Daten (Ultraschallechoskop) ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Maße: 220 x 300 x 400 mm Frequenz: 1 - 5 MHz PC-Anschluss: USB Messbetrieb: Reflexion und Durchschallung Sendesignal: 10-300 Volt Sendeleistung: 0-30 dB Verstärkung: 0-35 dB TGC: 0-35 dB, Schwelle, Anstieg, Breite Ausgänge: Trigger, TGC, HF, NF Netzspannung: 115.230 V, 50.60 Hz Leistungsaufnahme: ca. 20 VA

13921-99

excellence in science 564

Prinzip Mit dem Echoskop wird anhand der Mehrfachreflexion an einer Platte der Unterschied zwischen dem Spektrum eines Impulses und dem Spektrum von periodischen Signalen untersucht. Aus dem periodischen Spektrum lässt sich das Cepstrum ermitteln und die Periodendauer des Signals bestimmen. Aus der ermittelten Periodendauer wird die Plattendicke bestimmt.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5161300

3.1 Angewandte Mechanik 3.1.3 Zerstörungsfreie Prüfung

Frequenzabhängigkeit des Auflösungsvermögens

Ergänzungssatz: Zerstörungsfreie Prüfung

Funktion und Verwendung Erarbeitung der Ultraschall Techniken die in der zertörungsfreien Werkstoffprüfung verwendet werden: Prinzip

Ungänzeortung, Winkelkopfprüfung, Time of flight diffraction (TOFD)

Mithilfe des Echoskops wird anhand zweier benachbarter Fehlstellen das unterschiedliche axiale Auflösungsvermögen einer 1 MHzund einer 4 MHz-Ultraschallsonde untersucht. Dabei werden die Zusammenhänge zwischen Wellenlänge, Frequenz, Pulslänge und Auflösungsvermögen veranschaulicht.

Speziell geeignet für Hochschulpraktika in den Bereichen Applied Sciences.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5160700

Vorteile Alle Techniken können mit dem gleichen Gerätesatz demonstriert werden, kein gesondertes Gerät für TOFD notwendig 13921-01

Ultraschall Gel 250 ml 13924-25

Zusätzliche Ultraschallsonden

Ergänzungssatz: Transversalwellen

Funktion und Verwendung Die 2 MHz und 4 MHz Sonden sind für ein besonders breites Einsatzgebiet geeignet. Auf Grund der höheren Frequenz ist das axiale und laterale Auflösungsvermögen deutlich größer als bei den 1 MHz-Sonden. Hingegen ist die Dämpfung für 2 MHz bei den meisten Materialien noch nicht zu groß, so dass Untersuchungsgebiete in mittlerer Tiefe noch problemlos erreicht werden können. Insbesondere eignen sich die 2 MHz Sonden auch für Untersuchungen an medizinischen Objekten und als Ultraschall Doppler-Sonden. Beim Einsatz der 4 MHz Sonden geht es vorallem um die hohe Auflösung.

Vorteile Die Ultraschallsonden zeichnen sich durch hohe Schallintensität und kurze Schallimpulse aus. Damit sind sie besonders für den ImpulsEcho-Betrieb geeignet. Alle Sonden haben ein robustes Metallgehäuse und sind an der Schallfläche wasserdicht vergossen. Die Sonden werden mit dem Spezialstecker zur Sondenerkennung geliefert.

Technische Daten Schallanpassung an Wasser / Acryl; Größe: L = 70 mm, D = 27 mm; Kabellänge: 1 m; Frequenzen: 2 MHz bzw. 4 MHz

Funktion und Verwendung Wenn eine Ultraschallwelle auf einen Festkörper in einem bestimmten Winkel trifft, werden Transversalwellen generiert. Transversalwellen haben eine andere Schallgeschwindigkeit als Longitudinalwellen. Mit diesem Gerätesatz kann der Übergang von Längs- zu Transversalwellen in Abhängigkeit zum Einfallswinkel gemessen werden.

Vorteile Mit diesem Gerätesatz können Grundlagen des Ultraschalls, die nicht mit Industriegeräten aufzeigbar sind, auf eine sehr verständliche und didaktische Art und Weise vermittelt werden.

Ausstattung und technische Daten 1 x Ultraschallsonde 1 MHz, 1 x Transversalwellen Set (inkl. 2 Probenhaltern), 1 x Aluminiumprobe für Transversalwellen, 1 x Hydrophon für Schallfeldmessung, 1 x Hydrophon Platte, 1 x Hydrophon Halter, 1 x Halter Block 13921-03

Ultraschallsonde 2 MHz 13921-05 Ultraschallsonde 4 MHz 13921-02

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3.1 Angewandte Mechanik 3.1.3 Zerstörungsfreie Prüfung

Verfahren der Ultraschallprüfung

Ultraschall Echographie (A-Bild)

Nachfolgende Experimente können mit dem Basisset Echographie und Zubehör durchgeführt werden.

Winkelkopfprüfung

Prinzip Eine Ultraschallwelle, die sich in einem Festkörper ausbreitet, wird an Diskontinuitäten (Fehlerstellen, Risse) reflektiert. Durch die Beziehung zwischen Laufzeit, Schallgeschwindigkeit und zurückgelegter Strecke kann die Distanz zwischen der Oberfläche der Probe und der Diskontinuität (Reflektor) ermittelt werden. Die Position und die Größe der Fehlerstelle können durch mehrere Messungen aus verschiedenen Positionen bestimmt werden.

Aufgaben

Prinzip Der Versuch demonstriert die Anwendung von Ultraschall-Winkelprüfköpfen in der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung. Mit Hilfe von drei verschiedenen Winkelvorlaufstrecken werden die Echos von Transversal- und Longitudinalwellen an einem Testblock aus Aluminium untersucht. Während sich bei Normalprüfköpfen die Justierung der Entfernung einfach aus der Laufzeit und der Schallgeschwindigkeit ergibt, muss bei Winkelprüfköpfen zusätzlich die Länge der Vorlaufstrecke, die Schallgeschwindigkeit der Transversalwelle und der Einschallwinkel des Prüfkopfes sowie die Schallaustrittsstelle der Vorlaufstrecke bestimmt werden. Die errechneten Werte werden durch eine Messung des halben und vollen Sprungabstands an einer zylindrischen Ungänze überprüft.

Aufgaben 1.

2.

3.

4.

Untersuchen Sie mit drei verschiedenen Winkelvorlaufstrecken den halben und vollen Sprungabstand an einem Aluminiumprüfkörper. Bestimmen Sie mit welchen Prüfköpfen Longitudinal- und Transversalwellen Echos gemessen werden können.

Messen Sie erst mit der 38° und danach mit der 17° Winkelvorlaufstrecke die Laufzeiten und die Positionen des Prüfkopfes beim Auftreten eines Winkelechos im halben und vollen Sprungabstand.

Berechnen sie aus den Messdaten den Schallaustrittspunkt, den Einfallswinkel, den einfachen Schallweg, die Schallgeschwindigkeit und die Länge der Vorlaufstrecke. Überprüfen Sie die Prüfkopfdaten (Justierung) an der zylindrischen Ungänze. Messen Sie die Tiefe und den Projektionsabstand bzw. den verkürzten Projektionsabstand der Fehlerstelle im Testblock und vergleichen Sie die gemessen Werte mit der Skizze.

1.

2.

3.

Messen Sie die lange Seite des Testblocks mit einer Schieblehre und bestimmen Sie die Laufzeit der Ultraschallwellen für diese Distanz mit der 2 MHz Sonde.

Berechnen Sie die Schallgeschwindigkeit.

Messen sie die Position und die Größe der Fehlerstellen mit dem Messschieber und der Ultraschall Echographie Methode.

Lernziel Ausbreitung von Ultraschallwellen, Laufzeit, Echo, Amplitude, Reflexions-Koeffizient, A-Bild, Rissprüfung, Zestörungsfreie Prüfung, Ultraschall Transceiver Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5160200

Ultraschallechographie (B-Bild)

Lernziel Winkelprüfkopf, Einschallwinkel, Ultraschall, Brechung, Longitudinalwelle, Scheerwelle, Winkelecho, Sprungabstand, Ultraschall Echographie, A-Mode, Reflektion Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch

Prinzip Mithilfe des Echoskops werden an einem einfachen Untersuchungsobjekt die Grundlagen des Ultraschallschnittbild-Verfahrens (B-Bild) veranschaulicht. Dabei werden die Besonderheiten bei der Bildqualität von Ultraschallschnittbildern wie Schallfokus, Ortsauflösung, und Abbildungsfehler etc. diskutiert.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

P5160400

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5160300

excellence in science 566

3.1 Angewandte Mechanik 3.1.3 Zerstörungsfreie Prüfung

TOFD-Verfahren (Time of flight diffraction)

Ungänzeortung

Prinzip An einem Aluminium-Prüfkörper mit 7 verschieden tiefen Rissen (Sägeschnitten) werden zwei Verfahren der Risstiefenbestimmung durchgeführt. Im Experiment werden die Materialrisse unterschiedlicher Tiefen mit Hilfe eines Ultraschall-Winkelprüfkopfes untersucht und die Tiefe durch die Signalamplitude und das TOFDVerfahren (Time of flight diffraction) bestimmt. Die Messergebnisse beider Verfahren werden hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit und ihrer Nachweisgrenze verglichen. Mittels einer speziellen Sondenkombination wird der Prüfkörper in TOFD-Technik gescannt und ein entsprechendes Bild der Rissverteilung angefertigt.

Aufgaben 1.

2.

3.

4.

Mit einem Winkelprüfkopf wird die Schallgeschwindigkeit der Transversalwelle in einem Prüfkörper zur Risstiefenbestimmung aus den Winkelechos im halben und vollen Sprungabstand bestimmt.

Für die Risse des Prüfblocks aus Aluminium wird eine Nutenkennlinie für die Risstiefenbestimmung nach der Echoamplitude angefertigt.

Mit Hilfe der TOFD-Technik werden die Risstiefen des Prüfkörpers bestimmt und mit den Ergebnissen des Echoamplitudenverfahrens verglichen.

Mit einem TOFD-Scanprüfkopf wird der Prüfkörper gescannt und im TOFD-Bild werden die Risse analysiert.

Prinzip An einem Testkörper mit unterschiedlichen Typen von Ungänzen werden verschiedene Ultraschall-Ortungstechniken angewandt.

Dabei wird zunächst durch Abscannen des Prüfkörpers untersucht, welche Ortungstechnik für welche Typen von Fehlern in Frage kommt. Anschließend wird für jede Ungänze der Signal-RauschAbstand jeweils für einen Winkelprüfkopf und einen Normalprüfkopf ermittelt. Die Ergebnisse werden hinsichtlich der Auswahl der richtigen Ortungstechnik für eine spezielle Prüfaufgabe diskutiert.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5160600

Mechanische Scanverfahren

Lernziel Zerstörungsfreie Prüfung, TOFD-Verfahren (Time of flight diffraction), Ultraschallbeugung, Schallgeschwindigkeit, Transversalwellen, Winkelecho, Ultraschall B-Bild, Selektive Korrosion Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5160500

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences

Prinzip Mit Hilfe eines computergesteuerten Scanners wird das B-Bild eines Probenkörpers mit 2 Sonden unterschiedlicher Frequenz (1 MHz und 2 MHz) und verschiedenen Ortsauflösungen aufgenommen und die Auswirkungen auf das Auflösungsvermögen verglichen.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5161100

16508-02

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 567

3.1 Angewandte Mechanik 3.1.3 Zerstörungsfreie Prüfung

Ultraschall- Computertomographie

Durchstrahlungsprüfung

Absorption von Röntgenstrahlen

Prinzip Die Grundlagen der Bildentstehung beim CT-Algorithmus werden erklärt. An einem einfachen Testobjekt werden ein Dämpfungsund Schallgeschwindigkeitstomogramm erstellt und die Unterschiede diskutiert.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch Prinzip

P5161200

Ergänzungssatz: CT Scanner

Polychromatische Röntgenstrahlen werden mit Hilfe eines Einkristall-Analysators energetisch selektiert. Die monochromatische Strahlung dient als Strahlungsquelle für die Prüfung des Absorptionsverhalten verschiedener Metalle in Abhängigkeit von der Dicke des Absorbers und der Wellenlänge der Strahlung.

Aufgaben 1.

2.

Funktion und Verwendung Dieses Set ist eine Erweiterung des Ultraschall-Impuls-Echo-Verfahrens und umfasst automatisierte bildgebende Verfahren wie CT-SCAN und B-Modus. Mit diesem Set kann der Aufbau eines CT-Bildes Schritt um Schritt demonstriert werden. Mit diesem Set können auch automatisierte B-Scan-Bilder aufgenommen werden. Die gescannten Objekte können in axialer und seitlicher Richtung gemessen und ausgewertet werden. Die Ergebnisse der automatischen Messungen mit Scanner haben eine bessere Qualität verglichen zu handgeführten bildgebenden Verfahren.

Vorteile Für einen eher niedrigen Invest verglichen zu Routinesystemen, können die Vorteile der mechanischen Abtastung in einer sehr verständlichen Art und Weise demonstriert werden.

Ausstattung 1 x CT Scanner, 1 x CT Steuergerät, 1 x Wassertank, 1 x CT Probe Technische Daten CT Scanner Lineare Achse: ca. 400 mm, Auflösung <10 µm, Maximale Geschwindigkeit: 18 cm/min, Rotation: 360°, Auflösung 0.225°, maximale Geschwindigkeit: 1 Umdrehung/s, Größe: 500 x 400 x 200 mm CT Steuergerät Ausgänge: 3 x Schrittmotor-Steuerung, 5 V, max. 2 A , 6 x Endschalter, Interface: USB, Größe: 250 x 180 x 170 mm, Spannungsversorgung: 90-230 V, 50/60 Hz, Leistungsaufnahme: < 50 VA 13922-99

excellence in science 568

3.

4.

Die Intensitätsabnahme der Strahlung wird für Aluminium und Zink in Abhängigkeit von der Materialdicke und bei zwei verschiedenen Wellenlängen gemessen. Der Massenabsorptionskoeffizient wird aus der grafischen Darstellung der Messwerte ermittelt.

Der Massenabsorptionskoeffizient für Aluminium-, Zink- und Zinn-Folien von konstanter Dicke wird in Abhängigkeit von der Wellenlänge bestimmt. Es soll an der grafischen Darstellung gezeigt werden, dass μ / ρ = f (λ ³) ist.

Die Absorptionskoeffizienten für Kupfer und Nickel werden in Abhängigkeit von der Wellenlänge und der aufgezeichneten Messwerte bestimmt. Die Energien der K-Werte sollen berechnet werden.

Die Gültigkeit der μ / ρ = ƒ (Ζ ³) ist zu beweisen.

Lernziel ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Bremsstrahlung Charakteristische Strahlung Bragg-Streuung Gesetz der Absorption Massenabsorptionskoeffizienten Absorptionskante Halbwertdicke Photoeffekt Compton-Streuung Paarbildung Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

Demo expert Physik Handbuch Experimente mit Röntgenstrahlung (XT) 01189-01 Deutsch P2541100

3.1 Angewandte Mechanik 3.1.3 Zerstörungsfreie Prüfung

Bestimmung der Länge und Lage eines nicht sichtbaren Objekts

Debye-Scherrer-Beugungsmessungen zur Untersuchung der Textur von Walzblechen

Prinzip Prinzip Die Länge und die räumliche Position eines Metallstiftes, der nicht gesehen werden kann, soll durch Röntgenaufnahmen von zwei verschiedenen Ebenen, die im rechten Winkel zueinander sind, bestimmt werden.

Aufgaben 1.

2.

3.

Die Länge und die räumliche Position eines Metallstiftes, der nicht gesehen werden kann, soll durch Röntgenaufnahmen von zwei verschiedenen Ebenen, die im rechten Winkel zueinander sind, bestimmt werden.

Die wahre Länge des Stiftes soll bestimmt werden, indem die Vergrößerung, die sich aus der Divergenz der X-Strahlen ergibt, berücksichtig wird.

Die räumliche Lage des Stiftes ist zu bestimmen.

Lernziel Röntgenstrahlung, Bremsstrahlung, Charakteristische Strahlung, Gesetz der Absorption, Massenabsorptionskoeffizienten, Stereografische Projektion Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5943400

Demo expert Physik Handbuch Experimente mit Röntenstrahlung (XT)

Eine polykristalline, kubisch-flächenzentrierte Kupferpulverprobe und ein dünnes Kupferblatt werden separat mit der Strahlung aus einer Röntgenröhre mit einer Kupferanode bestrahlt. Ein GeigerMüller Zählrohr wird automatisch geschwenkt, um die Strahlung zu messen, die konstruktiv an den verschiedenen Netzebenen der Kristallite gebeugt wird. Die Bragg-Diagramme werden automatisch aufgezeichnet. Die Auswertung ermöglicht die Zuordnung der einzelnen Bragg-Reflexe zu den einzelnen Netzebenen. Im Gegensatz zu der Pulverprobe gibt das gerollte dünne Blatt ein Spektrum, dass eine Ausrichtung der Kristalle zeigt.

Aufgaben 1.

2.

3.

Aufzeichnung der Röntgenintensität als Funktion des Streuwinkels.

Zuordnung der Bragg-Reflexe zu den einzelnen Netzebenen.

Messung des Bragg-Spektrums eines dünnen Kupferblattes.

Lernziel Wellenlänge, Kristallgitter, Kristall-Systeme, Bravais-Gitter, Reziprokes Gitter, Miller-Indizes, Struktur Faktor, atomrarer Streufaktor, Lorentz-Polarisationsfaktor, Multiplicity Faktor, Debye-WallerFaktor, Absorption Faktor, Bragg-Streuung, Charakteristische Röntgenstrahlen, Monochromatization von Röntgenstrahlen Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo expert Physik Handbuch Experimente mit Röntenstrahlung (XT) 01189-01 Deutsch P2542700

X-ray Implantatmodell für Röntgenfotos

Beschreibung

Funktion und Verwendung

27 Experimentbeschreibungen zum Röntgengerät 35 kV.

Lackierter Holzquader mit eingesetztem, von außen nicht sichtbarem Metallstift.

Themenfelder: Charakteristische Röntgenstrahlung, Absorption, Comptonstreuung, Dosimetrie, Strukturbestimmung von Kristallen, Diffraktometrische Debye-Scherrer Experimente

Inkl. eingelassener Referenzmetallplatte (d = 30mm) zur Bestimmung eines Vergrößerungsfaktors

DIN A4, Spiralbindung, farbig, 132 Seiten 01189-01

Quadermaße (mm): 9 x 59 x 140, Gewicht: 0,4 kg 09058-07

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 569

3.1 Angewandte Mechanik 3.1.3 Zerstörungsfreie Prüfung

X-ray Röntgengerät 35 kV

Röntgenfluoreszenzspektroskopie Schichtdickenbestimmung

Funktion und Verwendung

Prinzip

Schul-/ Vollschutzgerät mit Röntgenröhren-Schnellwechseltechnik für:

Die Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) eignet sich zur berührungsund zerstörungsfreien Dickenmessung von dünnen Schichten und zur Bestimmung von deren chemischer Zusammensetzung. Wird die auf ein Substrat aufgebrachte Schicht mit Röntgenstrahlung bestrahlt, so wird die Strahlung bei hinreichend dünner Schicht diese - je nach deren Dicke - mehr oder weniger durchdringen und im darunterliegenden Substratmaterial charakteristische Fluoreszenzstrahlung auslösen. Diese wird auf dem Weg zum Detektor durch Absorption der aufliegenden Schicht wiederum geschwächt.

Aus der Intensitätsschwächung der Fluoreszenzstrahlung des Substratmaterials kann die Dicke der Schicht bestimmt werden.

Durchstrahlung und Röntgenfotos, Ionisations- und Dosimetrieversuche, Laue- und Debye-Scherrer Aufnahmen, Röntgenspektroskopie, Bragg-Reflexion, Bremsspektrum/charakteristische Linien verschiedener Anodenmaterialien, Moselye-Gesetz, Bestimmung von h- und Rydbergkonstante, Duane-Hunt-Gesetz, Materialdicken- und energieabhängige Absorption, K- und L Kanten, Kontrastmittelexperimente, Comptonstreuung, Röntgendiffraktometrie.

X-ray Röntgengerät 35 kV, Grundgerät 09058-99 X-ray Einschub mit Kupfer-Röntgenröhre 09058-50 X-ray Einschub mit Wolfram-Röntgenröhre 09058-80 Software Röntgengerät 35 kV 14407-61

X-ray Goniometer für 35 kV Röntgengerät

Aufgaben 1.

2.

3.

4.

5.

6.

Mit Hilfe der charakteristischen Strahlung der MolybdänRöntgenröhre ist eine Kalibrierung des Halbleiterenergiedetektors durchzuführen.

Das Fluoreszenzspektrum einer Eisenprobe ist zu bestimmen.

Für eine verschiedene Anzahl Aluminiumfolien gleicher Dicke, die auf die Eisenunterlage zu bringen ist, ist das Fluoreszenzspektrum des Eisensubstrats zu messen. Die jeweilige Intensität der Fe-Ka-Fluoreszenzlinie ist zu bestimmen.

Die Intensität der Fe-Ka-Fluoreszenzlinie ist gegen die Anzahl der aufgelegten Aluminiumfolien linear und halblogarithmisch grafisch aufzutragen.

Die Dicke der Aluminiumfolien ist zu berechnen.

Das Fluoreszenzspektrum einer Molybdän- und Kupferprobe ist zu bestimmen.

Lernziele

Funktion und Verwendung Das Gerät eignet sich in Verbindung mit Röntgengerät zur Energieanalyse von Röntgenstrahlen und für den Comptoneffekt.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

Vorteile ▪ ▪ ▪

Brems- und charakteristische Röntgenstrahlung, Fluoreszenzausbeute, Augereffekt, kohärente und inkohärente Fotonenstreuung, Absorptionsgesetz, Massenschwächungskoeffizient, Sättigungs-dicke, Matrixeffekte, Halbleiterenergiedetektoren, Vielkanalanalysatoren.

Goniometerblock zur Drehung von Proben- und Zählrohrhalter jeweils separat und 2:1-gekoppelt Verschiebbar auf Laufschienen, in Stahlblechträger mit Traggriff Zählrohrhalter mit Schlitzblendenträger zur Aufnahme von Absorptionsfolien, verschiebbar

Demo expert Physik Handbuch Energiedispersive Röntgenfluoreszenzanalyse 01190-01 Deutsch P2545200

Ausstattung und technische Daten Winkelschrittweite 0,1°..10°, Geschwindigkeit 0,5..100s/Schritt, Probendrehbereich 0...360°, Zählrohrdrehbereich -10°...+170°, 10 mV/°; 20 mV/°, Trägermaße (28,5x14x20,8) cm, Masse 4,1 kg X-ray Goniometer für 35 kV Röntgengerät 09058-10 Zählrohr Typ B 09005-00 LiF-Kristall in Halter 09056-05 Absorptionssatz für Röntgenstrahlen 09056-02

Demo expert Physik Handbuch Energiedispersive Röntgenfluoreszenzanalyse 14 Experimentbeschreibungen zum Röntgenenergiedetektor in Kombination mit dem Vielkanalanalysator und dem Röntgengerät 35 kV. Themenfelder: Eigenschaften des Röntgenenergiedetektors, Qualitative Röntgenfluoreszenzanalysen, Quantitative Röntgenfluoreszenzanalysen, Energiedispersive Experimente DIN A4, Spiralbindung, farbig, 66 Seiten 01190-01

excellence in science 570

3.1 Angewandte Mechanik 3.1.3 Zerstörungsfreie Prüfung

X-ray Röntgenenergiedetektor

Akustische Resonanzprüfung

Analyse von einfachen und zusammengesetzten Sinussignalen

Funktion und Verwendung Direkte Messung der Energie einzelner Röntgenquanten.

Vorteile ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Bestimmen und analysieren Sie das komplette Röntgen-Energiespektrum des untersuchten Materials mit dem Vielkanalanalysator (USB).

Einfache 2 bzw. 3 Punktkalibrierung, charakteristische Röntgenlinien für alle Elemente des Periodensystems sind in der Software integriert Direkt auf dem Goniometer des Röntgengerätes montierbar,die volle Funktionalität des Goniometers bleibt erhalten Direkter Anschluss an den Vielkanalanalysator (USB), der die Versorgungsspannungen bereitstellt Sofort einsetzbar, Bereitschafts-LED Parallele Darstellung der Röntgensignale auf dem Oszilloskop (optional)

Ausstattung und technische Daten Nachweisbarer Energiebereich: 2-60 keV, Auflösung: FWHM < 400 eV, aktive Detektorfläche 0,8 mm², ratenunabhängige Auflösung bis 20 Kcps (kilo counts per sec), max. 4001 Kanäle X-ray Röntgenenergiedetektor 09058-30 Vielkanalanalysator für Röntgenenergiedetektor 13727-99 Software Vielkanalanalysator 14452-61 X-ray Einschub mit Molybdän-Röntgenröhre 09058-60

X-ray Universal Kristallhalter für Röntgengerät

Prinzip Es werden einfache und überlagerte elektrische Sinussignale mit der Methode der Fourieranalyse untersucht. Dabei soll deutlich werden, dass mit Hilfe der Fourieranalyse ein leistungsfähiges Verfahren verfügbar ist, mit dem komplexe Signale auf ihre spektralen Komponenten hin untersucht werden können.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Physik Handbuch Cobra3 (C3PT) 01310-01 Deutsch P1361200

Spektrale Analyse verschiedener Signalformen Sinus-, Rechteck-, Dreiecksignale

Prinzip Aus den Rechtecksignalen eines Funktionsgenerators lassen sich mit Hilfe eines RC-Differenziergliedes Nadelimpulse mit alternierenden Vorzeichen erzeugen. Da Nadelimpulse als Überlagerung zweier identischer, phasenverschobener Rechtecksignale verstanden werden können, erwartet man die gleichen Frequenzen, wie sie von einer Rechteckschwingung bekannt sind.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

Funktion und Verwendung In Verbindung mit dem Goniometer zum Röntgengerät zur Halterung von flächigen Proben (Kristallen, Blechen) bis zu einer Dicke von 10 mm.

Maße H × B × T (mm): 42 × 20 × 42, Gewicht: 40 g

Demo advanced Physik Handbuch Cobra3 (C3PT) 01310-01 Deutsch P1361300

Digitaler Funktionsgenerator, USB

X-ray Universal Kristallhalter für Röntgengerät 09058-02 Probensatz Metalle für Röntgenfluoreszenz, 7 STK 09058-31 Probensatz Legierungen für Röntgenfluoreszenz, 5 STK 09058-33 13654-99

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 571

3.1 Angewandte Mechanik 3.1.3 Zerstörungsfreie Prüfung

Schwingungen in Metallplatten

Chladnische Klangfiguren mit dem FG-Modul und Cobra3

Prinzip

Beschreibung Nach dem Anschlagen einer runden oder quadratischen Metallplatte tritt jeweils ein komplexes Eigenschwingungsspektrum auf.

Mit Hilfe der Fourieranalyse können die zur Erzeugung Chladnischer Klangfiguren geeigneten Frequenzen schnell ermittelt werden.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Physik Handbuch Cobra3 (C3PT) 01310-01 Deutsch P1362200

Demonstration von zweidimensionalen stehenden Wellen auf der Oberfläche einer quadratischen oder runden Platte.

Aufgaben Ein Frequenzgenerator ist mit einem Tonkopf verbunden. Der Tonkopf berührt eine Chladni-Platte, die gleichmäßig mit Sand bestreut wird. Das harmonische Anregen der Platte mit dem Tonkopf bewirkt Schwingungen der Platte und die Ausbildung charakteristischer Wellenmuster falls Eigenschwingungen angeregt werden.

Untersuche die unterschiedlichen Muster im Frequenzbereich von 0,2 bis 2 kHz für runde und quadratische Platten.

Lernziel Wellenlänge, stehende Wellen, natürliche Vibration, zwei-dimensionale stehende Wellen

Demo advanced Physik Handbuch Cobra3 (C3PT) 01310-01

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch

Messmikrofon mit Verstärker

P2150515

NF-Verstärker

Funktion und Verwendung Elektretmikrofon-Sonde zum punktförmigen Ausmessen von Schallfeldern.

Funktion und Verwendung

Ausstattung und technische Daten

NF-Verstärker für Gleich- und Wechselspannung.

Frequenzbereich 30 Hz...20 kHz mit reduzierter Empfindlichkeit 40 kHz; Empfindlichkeit: 6,0 mV/Pa; stellbare Verstärkung: 0...1000; Signalausgang: 4 Vss/3 kOhm; Sondendurchmesser: <8 mm; mit fester 1,5m Anschlussleitung an Verstärkergehäuse, mit Ein-Ausschalter und 4-mm-Ausgangsbuchsen; Gehäusemaße (mm): 120 x 25 x 60

Ausstattung und technische Daten

Erforderliches Zubehör ▪

9V-Batterie

Messmikrofon mit Verstärker 03543-00 Cobra3 BASIC-UNIT, USB 12150-50 Netzgerät 12 VDC/2 A 12151-99 Software Cobra3 Frequenzanalyse 14514-61

excellence in science 572

▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Frequenzbereich: 0,1 Hz...100 kHz Verstärkung (stufenlos): 0,1...10.000 Eingangsspannung: 0...+/- 10 V Eingangsimpedanz: 50 kOhm BNC-Eingangsbuchse Umschalter für AC- oder DC-Betrieb Kurzschlussfester Signal- und Effektivwertausgang: 12,5 W / 8 Ω jeweils BNC-/4-mm-Buchsen Stellbare Offsetspannung Anschlussspannung: 230 V~ Schlagfestes Kunststoffgehäuse mit Traggriff Maße (mm): 230 x 236 x 168.

13625-93

3 Applied Sciences 3.2 Angewandte Optik - Photonik

Angewandte Optik - Photonik 3.2.1 3.2.2 3.2.3

Laser und Faseroptik Interferometrie Holografie

574 579 589

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG 路 www.phywe.com 573

3.2 Angewandte Optik - Photonik 3.2.1 Laser und Faseroptik

Lehrsystem HeNe-Laser Laser sind ideale, hochmonochromatische Lichtquellen mit sehr guter Kohärenz und sehr geringer Bündeldivergenz. Laser eignen sich besonders als Lichtquelle für Versuche zur Interferenz, Beugung und Holographie.

Helium-Neon-Laser, Basic Set

Prinzip Der Unterschied zwischen spontaner und stimulierter Lichtemission wird untersucht. Die Strahlausbreitung innerhalb des Resonatorhohlraums eines He-Ne-Laser und seine Divergenz werden bestimmt, ihre Stabilitätsbedingungen überprüft und die relative Leistung des Lasers wird in Abhängigkeit von der Lage des Rohres im Resonator und des Röhrenstroms gemessen.

Aufgaben 1.

2.

3.

4.

5.

6.

Justieren Sie den He-Ne-Laser und richten Sie die Resonatorspiegel mithilfe des Pilotlasers aus.

Prüfen Sie die Stabilitätsbedingung eines halbkugelförmigen Resonators.

Messen Sie die integrale relative Leistung in Abhängigkeit der Position der Laserröhre innerhalb des halbkugelförmigen Resonators.

Messen Sie den Strahldurchmesser innerhalb des halbkugelförmigen Resonators rechts und links neben der Laserröhre.

Bestimmen Sie die Divergenz des Laserstrahls.

Messen Sie die integrale relative Leistung in Abhängigkeit vom Röhrenstrom.

Lernziele

Experimentierset He-Ne-Laser, Basic Set

Ausstattung und technische Daten ▪ 6 mW-HeNe-Kapillarröhre mit zwei 55,5°-Brewster-Fenstern, ▪ Ballastwiderstand und HV-Steckern, ▪ 2 Röhrenhalter mit xy-Stellern, auf Reitern; ▪ Netzgerät 2 ... 8 mA mit Anzeige des Röhrenstroms, ▪ 2 Halter mit xy-Feinstellern für optische Komponenten, auf Stiel; ▪ 2 Halter für 25-mm-Optiken, ▪ 4 Laserspiegel mit hochreflekt., dielektr. Oberflächenvergütung HR-flach/flach, HR- R = 1000 mm/flach, HR- R = 1400 mm/flach, OC- R = 1400 mm/flach, Ø = 12,7 mm/25 mm; ▪ grüner 1 mW diodengepumpter, frequenzverdoppelter YttriumVanadat (Nd: YVO4) Justierlaser, ▪ Halter für Justierlaser mit xy-Stellern, auf Reitern für optische Profilbank; ▪ optische Bank auf Trägerschiene, l = 1,5 m; ▪ 3 Reiter für optische Profilbank zur Aufnahme von Ø 10 ... 13 mm Rundstielen.

08656-93

Netzgerät für HeNe-Laser

Spontane und stimulierte Lichtemission, Inversion, Kollision der zweiten Art, Gasentladungsröhre, Resonator Hohlraum, Quer-und Längs-Resonator-Modus, Doppelbrechung, Brewster-Winkel, Littrow-Prisma, Fabry-Perot-Etalon.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5210201

Justierbrille für HeNe-Laser

Funktion und Vewendung Zum Betreiben von HeNe-Laserröhren mit einer Ausgangsleistung zwischen 0,5 und 10 mW. Der Strom am Ausgang dieses Gerätes kann kontinuierlich zwischen 3 und 10 mA variiert werden.

Ausstattung und technische Daten

Funktion und Verwendung Zum Schutz der Augen vor gestreutem Licht und diffusen Reflexen von Strahlen eines HeNe-Lasers.

Transmission: 47%, Farbeindruck: Blau.

Digitalanzeige für den Ausgangsstrom.

Hochspannungsstecker für Verbindung zu den Laserröhren.

Stromversorgung: 100 V ... 240 V, AC, 50/60 Hz. Zündspannung: max. 12 kV. Arbeitsspannung: max. 4 kV. Stromabgabe: 3 ... 10 mA.

08701-99

08581-11

excellence in science 574

▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

3.2 Angewandte Optik - Photonik 3.2.1 Laser und Faseroptik

Helium-Neon-Laser, Advanced Set

HeNe-Laser Experimentierset, Advanced set

Prinzip

Funktion und Verwendung

Der Unterschied zwischen spontaner und stimulierter Lichtemission wird untersucht. Die Strahlausbreitung innerhalb des Resonatorhohlraums eines He-Ne-Laser und seine Divergenz werden bestimmt, ihre Stabilitätsbedingungen überprüft und die relative Leistung des Lasers wird in Abhängigkeit von der Lage des Rohres im Resonator und des Röhrenstroms gemessen.

Für fortgeschrittene Experimente mit dem Lehrsystem HeNe-Laser.

Aufgaben 1.

Justieren Sie den He-Ne-Laser und richten Sie die Resonatorspiegel mithilfe des Pilotlasers aus.

2.

Prüfen Sie die Stabilitätsbedingung eines halbkugelförmigen Resonators.

3.

Messen Sie die integrale relative Leistung in Abhängigkeit der Position der Laserröhre innerhalb des halbkugelförmigen Resonators.

4.

Messen Sie den Strahldurchmesser innerhalb des halbkugelförmigen Resonators rechts und links neben der Laserröhre.

5.

Bestimmen Sie die Divergenz des Laserstrahls.

6.

Messen Sie die integrale relative Leistung in Abhängigkeit vom Röhrenstrom.

7.

Bestimmen Sie mithilfe des doppelbrechenden Empfängers und eines Littrow-Prismas verschiedene Wellenlängen.

Der He-Ne-Laser kann mit einem BFT oder LTP verstärkt werden.

Längs-Modi können durch die Verwendung eines Fabry-Perot-Etalon schacher Finesse beobachtet werden.

Anmerkung: Diese Punkte können nur quantitativ erfasst werden, wenn ein Monochromator und ein Fabry-Perot-Analysesystem zur Verfügung stehen.

Ausstattung und technische Daten Bestehend aus: Lyot-Platte mit Halter und Reiter, Littrow Prisma mit x/y-Halter, Fabry-Perot Etalon in x/y-Halter.

08656-02

Littrow Prisma mit x/y-Halter

Funktion und Verwendung Bei fortgeschrittenen Experimenten mit dem HeNe-Laser für die Wellenlängenselektion.

08656-20

Lyot-Platte mit Halter und Reiter

Lernziele Spontane und stimulierte Lichtemission, Inversion, Kollision der zweiten Art, Gasentladungsröhre, Resonator Hohlraum, Quer- und Längs-Resonator-Modus, Doppelbrechung, Brewster-Winkel, Littrow-Prisma, Fabry-Perot-Etalon.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5210205

Funktion und Verwendung Doppelbrechende Quarzplatte zur Linienselektion bei fortgeschrittenen Experimenten mit dem Lehrsystem HeNe-Laser.

08656-10

Fabry-Perot Etalon in x/y-Halter Reinigungsset für Laser Austattung Whatman Reinigungstücher, Plastikpinzette, Plastikpinzette einrastbar, Blasebalg mit Winkeldüse, Aceton: 100 ml, Spritze: 10 ml, Kanüle (mm): 0,9 x 70, Pipettenspitze 2 ... 200 µl, gelb, Reinigungsanleitung.

08582-00

Warnschild, Laser 06542-00

Funktion und Verwendung Zur Analyse von Longitudinalmoden des HeNe-Lasers in fortgeschrittenen Experimenten.

08656-30

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 575

3.2 Angewandte Optik - Photonik 3.2.1 Laser und Faseroptik

Lehrsystem Nd: YAG-Laser Lehrsystem Festkörper Laser bestehend aus Grundgerätesatz Halbleiter-Laser und optisches Pumpen (08590-93). Es ist ein Modulares System zur schrittweisen Erarbeitung folgender Hauptthemen: · Der Halbleiter-Dioden LASER, Optisches Pumpen, Der Nd: YAG-LASER, Frequenzverdopplung.

Im Einzelnen können folgende Lernziele experimentell erarbeitet werden: · Charakteristische Eigenschaften eines Halbleiter-Dioden Lasers, Optisches Pumpen an einem Nd: YAG-LASER mit einem Halbleiter-Dioden LASER als Pumpquelle, Bestimmung der Halbwertzeit angeregter Zustände eines lasernden Materials, Stufenweiser Aufbau eines Nd: YAGLASERS einschließlich Spiegeljustage zur Abstimmung des optischen Resonators, Demonstration des „Spiking“, Bestimmung des Wirkungsgrades und der Schwellenenergie, Beobachtung transversaler LASER-Moden, Frequenzverdopplung durch Einsatz eines KTP-(Kaliumtitanylphosphat) Kristalls.

Grundgerätesatz Optisches Pumpen

Optisches Pumpen

Prinzip Ein Festkörperlaser ist ein Laser, dessen verstärkendes Medium ein kristalliner Festkörper ist. Beispiele für gebräuchliche Festkörperlasermedien sind: Rubinlaser, rot, Wellenlänge 694 nm und Nd:YAG-Laser, infrarot, Wellenlänge 1064 nm. Um in diesem Medium eine Besetzungsinversion zu erreichen, müssen mehr Elektronen ins obere Laserniveau gehoben werden als im unteren Laserniveau vorhanden sind, Dieser Vorgang heißt Pumpen. Ein Festkörperlaser wird normalerweise durch das Beleuchten mit sehr hellen Lichtquellen wie z. B. Blitzlampen oder geeigneten Halbleiterlasern optisch gepumpt.

Das sichtbare Licht eines Halbleiter-Dioden-Lasers wird verwendet, um die Neodym-Atome in einem Nd:YAG Stab anzuregen (Neodymium Yttrium Aluminium Granat). Die Leistung des HalbleiterDioden-Lasers wird zunächst in Abhängigkeit vom Injektionsstrom aufgezeichnet. Das Fluoreszenz-Spektrum des Nd:YAG-Stabes wird dann bestimmt und die Absorptionslinien der Nd-Atome werden vermessen. Die mittlere Lebensdauer des 4F3/2-Niveaus der NdAtome wird näherungsweise bestimmt.

Aufgaben 1.

Bestimmung der Leistung des Halbleiter-Diodenlasers in Abhängigkeit vom Injektionsstrom.

2. Finden des Fluoreszenzspektrums des vom Diodenlaser gepumpten Nd:YAG-Stabs und verifizieren der wichtigsten Absorptionslinien des Neodyms.

3. Messung der mittleren Lebensdauer des 4F3/2-Niveaus der Nd-Atome.

4. Für weitere Anwendungen siehe Versuch P2260900 "Nd-YAGLaser".

Lernziele

Das sichtbare Licht einer Halbleiter Laserdiode wird benutzt um Neodym Atome in einem Nd: YAG (Yttrium-Aluminium-Granat)-Kristall anzuregen.

Vorteile ▪ ▪ ▪ ▪

Die Leistung der Laserdiode kann als Funktion des Betriebsstromes gemessen werden.

Das Fluoreszenzspektrum des Nd: YAG Kristalls wird bestimmt und die wichtigsten Absorptionslinien der Nd-Atome werden verifiziert.

Abschließend wird die Lebensdauer des 4F3/2-Niveaus der NdAtome abgeschätzt.

Durch wenige zusätzliche Komponenten kann mit diesem System ein Nd: YAG-Laser gebaut werden.

Ausstattung und technische Daten Diodenlaser mit Steuereinheit: ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Max. Leistung: 450 mW Wellenlänge: 810 nm Laserklasse: 4 Temperaturregelung: 10 bis 40 °C Genauigkeit +/- 0,1 °C Stromregelung: 0...1000 mA Interne Modulation: 0,5 -60 kHz

Rechteck Nd: YAG-Kristall ▪ ▪

Länge: 5mm Ø: 5mm

Beschichtung Seite1

Spontane Emission, Induzierte Emission, Mittlere Lebensdauer eines metastabilen Zustandes, Relaxation, Inversion, Diodenlaser Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch

▪ ▪

transmittierend für 810 nm hoch reflektiv für 1064 nm

Beschichtung Seite 2 ▪ ▪

antireflexbeschichtet für 1064 nm hoch reflektierend für 532 nm

08590-93

P5210400

excellence in science 576

Funktion und Verwendung

3.2 Angewandte Optik - Photonik 3.2.1 Laser und Faseroptik

Nd: YAG-Laser

Grundgerätesatz Nd: Yag-Laser

Die wichtigsten für die Versuche "Optisches Pumpen" und "Nd: YagLaser" nötigen Komponenten.

Prinzip Ein Nd: YAG-Laser (kurz für Neodym-Yttrium-Aluminium-GranatLaser) ist ein Festkörperlaser der Licht mit der Wellenlänge 1064 nm emmitiert. Dieser Laser ist in der Technik sehr gebräuchlich, denn er kann gut frequenzverdoppelt werden (resultierende Wellenlänge 532 nm). Es ist mit diesem Laser leicht möglich hohe Leistungen zu erreichen. Es ist sowohl ein CW (Continous Wave, d. h. kontinuierlicher), wie auch ein gepulster Betrieb möglich.

Das Ratengleichungsmodell für ein optisch gepumptes VierNiveau-Laser-System wird aufgestellt. Als Lasermedium wurde ein Nd:YAG-Laserstab ausgewählt, der mit Hilfe eines Halbleiter-Diodenlaser gepumpt wird. Die IR-Leistung des Nd:YAG-Lasers wird in Abhängigkeit von der optischen Eingangsleistung gemessen.

Der differentielle Wirkungsgrad und die Schwell-Leistung wird bestimmt. Schließlich wird ein KTP-Kristall in den Laser eingebracht und die Frequenzverdopplung wird demonstriert. Die quadratische Beziehung zwischen der Leistung der Fundamentalen und der zweiten Harmonischen wird überprüft.

Grundgerätesatz Optisches Pumpen 08590-93 KTP-Kristall mit Halter 08593-00 Laser Cavity Spiegel mit Halter 08591-01 Laser Cavity Spiegel Frequenzverdopplung 08591-02 Messsonde für Laserleistungsmessung 08595-00 Filterplatte, kurzwellig 08594-00 Schutzbrille für HeNe-Laser 08581-10 Reinigungsset für Laser 08582-00 Warnschild, Laser 06542-00

Schutzbrille für Nd: YAG-Laser

Aufgaben 1.

2.

3.

Justieren des Nd: YAG-Lasers und Optimierung der Leistung Messung der IR-Leistung des Nd:YAG-Lasers n Abhängigkeit von der Pumpleistung. Bestimmung des differentiellen Wirkungsgrad und der Schwell-Leistung. Überprüfen der quadratischen Beziehung zwischen der Leistung der Fundamentalen mit λ = 1064 nm, und der zweiten Harmonischen mit λ = 532 nm.

Lernziele ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Optisches Pumpen Spontane Emission Induzierte Emission Inversion, Relaxation Optischer Resonator Resonator-Moden Polarisation Frequenzverdopplung differentieller Wirkungsgrad

Funktion und Verwendung Zum Schutz der Augen vor gestreutem Licht und diffusen Reflexen von Strahlen eines Nd: YAG-Lasers.

08581-20

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5210500

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 577

3.2 Angewandte Optik - Photonik 3.2.1 Laser und Faseroptik

Faseroptik

Experimentierset, Glasfaser (Fiber) -Optik

Glasfaseroptik

Prinzip Der Strahl einer Laserdiode wird so präpariert, dass er in eine monomoden Glasfaser eingekoppelt werden kann. Die Probleme des Einkoppeln des Strahls in die Glasfaser werden untersucht. Daraufhin wird ein Niederfrequenzsignal über die Glasfaser übertragen und die numerische Apertur der Faser aufgenommen. Die Zeit des Durchgangs von Licht durch die Glasfaser wird gemessen und daraus die Lichtgeschwindigkeit in der Glasfaser ermittelt. Schließlich wird die Ausgangsleistung der Laserdiode in Abhängigkeit vom Betriebsstrom gemessen und daraus können charakteristische Werte wie z. B. die "Schwellstromstärke" bestimmt werden.

Funktion und Verwendung Für die Durchführung des Versuches Glasfaseroptik (P5220100).

Ausstattung und technische Daten ▪

Der im Set enthaltene Laser gehört zur Laserklasse 3 B.

Zubehör ▪

Für den Versuch ist ein Oszilloskop erforderlich. Empfohlen wird das Oszilloskop 100 MHz, 2-Kanal (11452-99).

08662-93

Aufgaben 1.

Kopplung des Laserstrahls in die Faser, sodass eine maximale Ausgangsleistung am Ausgang der Faser erreicht wird.

2.

Demonstration der Übertragung eines LF-Signal.

3.

Messung der numerischen Apertur der Faser.

4.

Messung der Laufzeit des Lichts durch die Faser und Bestimmung der Geschwindigkeit des Lichtes in der Faser.

5.

Bestimmung der relativen Leistung des Diodenlaser in Abhängigkeit vom Strom.

Analog-Oszilloskop 150 MHz, 2-Kanal, RS-232

Lernziel Totalreflexion, Diodenlaser, Gauß-Strahl, Monomode-und Multimode-Fasern, Numerische Apertur, Quer- und Längs-Modus, Transitzeit, Schwellstromstärke, Lichtgeschwindigkeit.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5220100

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences Beschreibung Mehr als 200 Versuchsbeschreibungen zu Themenbereichen der Angewandten Naturwissenschaften (Applied Sciences).

Themenfelder: Angewandte Mechanik, Photonik, Elektrotechnik, Erneuerbare Energie, Geowissenschaften, Materialwissenschaften inkl.

Nanotechnologie, Landwirtschaft inkl. Ernährung und Ökologie, Medizin DIN A4, Ringordner, in Farbe, über 1000 Seiten, in englischer Sprache 16508-02

excellence in science 578

Ausstattung und technische Daten ▪

2 Kanäle mit Ablenkkoeffizienten 1mV - 20 V/cm; Rauscharme Messverstärker mit hoher Impulswiedergabetreue; zwei Zeitbasen: 0,5 s/cm, 5 ns/cm und 20 ms/cm - 5 ns/cm; Videotrigger: Bild- und Zeilenwahl, gerade und ungerade, 525/60 und 625/50; 200 MHz 6-Digit Frequenzzähler, Cursor- und automatische Messungen; 14 kV-Bildröhre mit hoher Schreibgeschwindigkeit, Readout, Autoset, Verzögerungsleitung, lüfterlos; Save/Recall-Speicher für Geräteeinstellungen; Hilfefunktionen, mehrsprachiges Menü; RS-232; im Lieferumfang enthalten: Netzkabel, Bedienungsanleitung, 2 Tastköpfe 10:1 mit Teilungsfaktorkennung.

11452-99

3.2 Angewandte Optik - Photonik 3.2.2 Interferometrie

Interferometrie mit dem Praktikumssystem Advanced Optics Das Advanced Optics System zeichnet sich durch folgende Vorteile aus: kompakter übersichtlicher Aufbau von 1- und 2-dimensionalen Anordnungen; sicher in der Anwendung durch magnetisch haftende Stellzeuge; exzellente Ergebnisse durch vibrationsgedämpfte Grundplatte mit hoher Eigensteifigkeit; mehr als 45 dokumentierte Versuche aus den Bereichen Wellenoptik, Holografie, Interferometrie Interferometrie; Fourier Optik und Angewandte Optik; einfach erweiterbar.

Advanced Optics, Versuchspaket Interferometrie

Michelson-Interferometer

Prinzip Funktion und Verwendung Komplettset für die Durchführung folgender Versuche mit dem System "Advanced Optics": ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Michelson-Interferometer, hochauflösende Version, Brechungsindex von CO2- mit dem Michelson-Interferometer, Brechungsindex von Luft mit dem Mach-Zehnder-Interferometer, Wellenlänge von Licht mit dem Fabry-Perot-Interferometer, Resonatormoden mit dem Fabry-Perot-Interferometer.

Inklusive Handbuch "Interferometry" (01401-02).

08700-66

Demo expert Physics Manual Laser 3, Interferometry

In einem Interferometer nach Michelson wird die Länge des einen Armes gezielt verändert. Aus den Änderungen des Interferenzmusters lässt sich die Wellenlänge des benutzten Laserlichtes ermitteln.

Aufgaben 1.

Bestimmung der Wellenlänge des Lichts des benutzten Lasers.

Lernziel Interferenz, Wellenlänge, Brechungsindex, Lichtgeschwindigkeit, Phase, virtuelle Lichtquelle.

Ist Teil des Versuchspaketes Interferometrie (08700-66).

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5230305

Interferometer nach Michelson

Beschreibung 18 Versuchsbeschreibungen zu den Funktionsprinzipien verschiedener Interferometertypen und Beispiele für deren Anwendung.

Themenfelder: Michelson-Interferometer, Mach-Zehnder-Interferometer, Sagnac-Interferometer, Twyman-Green-Interferometer, FabryPerot-Interferometer, Interferometrische Bestimmung des Brechungsindex von Gasen, Magnetostriktion, LDA (Laser-Doppler-Anemometrie).

DIN A4, Spiralbindung, s/w, 98 Seiten, in engl. Sprache.

01401-02

Funktion und Verwendung Zur Messung von Lichtwellenlängen und Brechzahlen von Flüssigkeiten und Gasen.

Ausstattung und technische Daten Zwei Oberflächenplanspiegel und ein halbdurchlässiger Spiegel auf Metallplatte , Spiegelverschiebung mit 0,001-mm Auflösung mittels Mikrometerschraube und 1:10 Hebeluntersetzung, Feintriebe zur Neigungsjustierung des ortsfesten Spiegels , Halterung für zusätzlich erforderliche Küvette zur Untersuchung an Gasen, Grundplatte (120 x 120) mm, Spiegelflächen (30 x 30) mm, inkl. Schutzhaube und 2 Haltestielen.

08557-00

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 579

3.2 Angewandte Optik - Photonik 3.2.2 Interferometrie

Bestimmung des Brechungsindex von Kohlenstoffdioxid mit dem MichelsonInterferometer

Michelson-Interferometer - hohe Auflösung

Prinzip Prinzip In einem Arm eines Interferometers nach Michelson befindet sich eine Messküvette. Ersetzt man die Luft in dieser Küvette mit CO2, lässt sich aufgrund der Änderung der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Laserlichtes auf einfache Weise der Brechungsindex von CO2 bestimmen.

Aufgaben Ein Michelson-Interferometer wird so justiert, dass auf dem Schirm Interferenzringe beobachtet werden können. In die Messküvette wird CO2 gefüllt. Dies führt zu Veränderungen im Interferenzmuster aus denen der Unterschied im Brechungsindex zwischen Luft und CO2 bestimmt wird.

In einem Interferometer nach Michelson wird die Länge des einen Armes gezielt verändert. Aus den Änderungen des Interferenzmusters lässt sich die Wellenlänge des benutzten Laserlichtes ermitteln.

Aufgaben 1.

2.

3.

Aufbau eines hochauflösenden Michelson-Interferometers.

Bestimmung der Wellenlänge des Laserlichtes mithilfe des Interferometers.

Die Kontrastfunktion wird qualitativ vermessen, um daraus die Kohärenzlänge zu bestimmen.

Lernziele

Lernziele

Interferenz, Wellenlänge, Brechungsindex, Lichtgeschwindigkeit, Phase, virtuelle Lichtquelle.

Interferenz,, Wellenlänge, , Brechungsindex,, Lichtgeschwindigkeit,, Phase,, virtuelle Lichtquelle,, Kohärenz.

Ist Teil des Versuchspaketes Interferometrie (08700-66).

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

Ist Teil des Versuchspaketes Interferometrie (08700-66).

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch

P5230400

P5231005

Helium-Neon-Laser 5 mW Optische Grundplatte mit Gummifüßen

Funktion und Verwendung Funktion und Verwendung Zum Aufstellen von magnetisch haftenden optischen Komponenten mit denen Versuche zur geometrischen Optik, Wellenoptik, Holografie, Interferometrie und Fourier-Optik aufgebaut werden können.

Ausstattung und technische Daten ▪

▪ ▪

Biegesteife, vibrationsgedämpfte und korrosionsgeschützte Metallplatte mit (5 cm x 5 cm)- Rasterdruck und rutschsicheren Gummifüßen.

Drei fest montierte Spannstellen für Laser- und Lasershuttermontage.

Plattenmaße (mm): 590 x 430 x 24.

Masse: 7 kg.

08700-00

excellence in science 580

Helium-Neon-Laser 5 mW, mit fester HV-Anschlussleitung mit HV-Stecker zum Anschluss an Lasernetzgeräte.

Ausstattung und technische Daten Wellenlänge 632,8 nm, Moden TEMOO, Polarisationsgrad 1:500, Strahldurchmesser 0,81 mm, Strahldivergenz 1 mrad, Leistungsdrift max. 2,5%/8 h, Lebensdauer ca. 15000 h, Zylindergehäuse Ø = 44,2 mm; l = 400 mm, inkl.2 Halter mit 3-Punktlagerung und 2 Stellringen.

08701-00

Stromversorgung und Shutter für Laser 5 mW 08702-93

3.2 Angewandte Optik - Photonik 3.2.2 Interferometrie

Fabry-Perot-Interferometer - Bestimmung der Wellenlänge des Laserlichts

Brechungsindex von Luft mit dem Mach-ZehnderInterferometer

Prinzip

Prinzip

Aus zwei Spiegeln wird ein Fabry-Perot-Interferometer aufgebaut mit dem die Mehrstrahlinterferenz von Laserlicht untersucht wird.

Durch Bewegen eines Spiegels ändert sich das Interferenzmuster.

Daraus lässt sich die Wellenlänge bestimmen.

In einem Arm eines Interferometers nach Mach-Zehnder befindet sich eine Messküvette. Durch Veränderung des Drucks in der Küvette lässt sich der Brechungsindex von Luft ableiten.

Aufgaben 1.

2.

Aufbau eines Fabry-Perot Interferometers.

Bestimmung der Wellenlängen des Laserlichtes.

Aufgaben 1.

2.

Aufbau eines Mach-Zehnder-Interferometers.

Messung des Brechungsindex von Luft durch Verringerung des Luftdrucks in der Messküvette.

Lernziele

Lernziele

Interferenz, Wellenlänge, Brechungsindex, Lichtgeschwindigkeit, Phase

Interferenz, Wellenlänge, Brechungsindex, Lichtgeschwindigkeit, Phase, virtuelle Lichtquelle.

Ist Teil des Versuchspaketes Interferometrie (08700-66).

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

Ist Teil des Versuchspaketes Interferometrie (08700-66).

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch

P5231405

Fabry-Perot-Interferometer - optische Resonatormoden

P5231200

Hand-Vakuumpumpe mit Manometer

Funktion und Verwendung Prinzip

Ideales Gerät zur netzunabhängigen Vakuumerzeugung. Wird bei Versuchen zum "Brechungsindex von Luft" eingesetzt.

Mit Hilfe eines Fabry-Perot-Interferometers werden einzelne Resonatormoden sichtbar gemacht und mit der Theorie verglichen.

Vorteile

Ist Teil des Versuchspaketes Interferometrie (08700-66).

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5231406

Extrem leicht und bedienerfreundlich, wartungsfrei, selbstschmierend und korrosionsbeständig.

Ausstattung und technische Daten Aus Kunststoff. Differenz gegen den Außendruck: ca. 940 mbar. Maximaler Druck: 1,5 bar.

08745-00

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 581

3.2 Angewandte Optik - Photonik 3.2.2 Interferometrie

Dopplereffekt mit dem Michelson-Interferometer

Magnetostriktion mit dem MichelsonInterferometer

Prinzip In einem Interferometer nach Michelson wird einer der Spiegel gleichmäßig bewegt, was zu Veränderungen im Interferenzmuster führt. Der durch die Bewegung auftretende Dopplereffekt wird vermessen.

Aufgaben 1.

2.

Aufbau eines hochauflösenden Michelson-Interferometers.

Messung des Dopplereffekts mittels gleichmäßiger Bewegung eines Spiegels.

Lernziele Interferenz, Wellenlänge, Brechungsindex, Lichtgeschwindigkeit, Phase, virtuelle Lichtquelle, temporäre Kohärenz, spezielle Relativitätstheorie, Lorentz-Transformation.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5230700

Prinzip In einem Interferometer nach Michelson wird einer der Spiegel durch Magnetostriktion gezielt bewegt. Diese sehr kleine Verschiebung führt zu Veränderungen im Interferenzmuster und lässt sich dadurch quantitativ bestimmen.

Aufgaben 1.

2.

Aufbau eines Michelson-Inferometers.

Testen verschiedener ferromagnetischer Materialien (Eisen und Nickel) sowie eines nicht-ferromagnetischen Materials (Kupfer), im Hinblick auf ihre magnetostriktiven Eigenschaften.

Lernziel Interferenz, Wellenlänge, Beugungsindex, Geschwindigkeit des Lichts, Phase, Virtuelle Lichtquelle, Ferromagnetisches Material, Weißsche Bezirke, Spin-Bahn-Kopplung.

Motor mit Getriebe und Schnurrille Spezielles Zubehör für den Versuch "Dopplereffekt mit dem MichelsonInterferometer."

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5230800

08738-00

Lochscheibe und Treibriemen Spezielles Zubehör für den Versuch "Dopplereffekt mit dem MichelsonInterferometer."

08738-01

Nickel-, Eisen- und Kupferstab (jeweils Ø = 8mm, l = 150 mm) mit einseitigem M6-Gewinde zur Fixierung in Spule für Faraday-Effekt und Magnetostriktion.

08733-01

Gabellichtschranke mit Zähler

Gabellichtschranke mit Zähler 11207-30 Netzgerät 5 V DC / 2,4 A mit 4-mm-Steckern 11076-99

excellence in science 582

Metallstäbe für Magnetostriktion, 3 Stück

Netzgerät, universal

Funktion und Verwendung Vielseitiges, leistungsstarkes Netzgerät für Gleich- und Wechselspannung. Auch als Konstantstromquelle einsetzbar.

13500-93

3.2 Angewandte Optik - Photonik 3.2.2 Interferometrie

Quantenradierer

Set Interferometer, HeNe-Laser, 1mW

Prinzip Ein Mach-Zehnder-Interferometer wird mit einem aufgeweiteten Laserstrahl beleuchtet. Ringförmige Interferenzmuster erscheinen auf den Schirmen hinter dem Interferometer. Wenn Polarisationsfilter mit gekreuzten Ebenen in die beiden Interferometerarme gestellt werden, verschwinden die Interferenzmuster. Die quantenmechanische Interpretation hiervon ist, dass man den Photonen eine Eigenschaft (Polarisation) aufgeprägt hat mithilfe derer sich prinzipiell beobachten liesse welchen der beiden Interferometerarme das Photon passiert hat. Diese "welcher-Weg"-Information ist aber quantenmechanisch nicht verträglich mit dem Auftreten von Interferenz.

Ein dritter Polarisationsfilter hinter einem Ausgang des Interferometers aufgestellt wirkt als "Quantenradierer". Die Ebene dieses Filters wird auf 45° bezüglich beider Filter im Interferometer eingestellt. Das Interferenzmuster erscheint hinter dem Quantenradierer wieder - die "welcher-Weg"-Information ist ausradiert.

Funktion und Verwendung In diesem Set sind alle Komponenten enthalten um die folgenden fünf Interferometertypen aufzubauen und mit einem 1mW HeNe-Laser zu betreiben: Michelson Interferometer, Sagnac-Interferometer, Mach-Zehnder-Interferometer, Fabry-Perot-Interferometer, Twyman-Green-Interferometer 08700-88

Laser, HeNe, 0,2 /1,0 mW, 230 V AC

P2220800

Grundplatte mit Haubenkoffer

Funktion und Verwendung Linear polarisierte Lichtquelle.

Vorteile

Funktion und Verwendung Zur Aufnahme von magnetisch haftenden optischen Komponenten mit denen Versuche zur geometrischen Optik, Wellenoptik, Holografie, Interferometrie und Fourier-Optik aufgebaut werden können. Zur Experimentdurchführung verbleibt die Platte im Kofferboden.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Biegesteife und korrosionsgeschützte Metallplatte mit (5 cm x 5 cm) Rasterdruck und zusätzlicher schwingungsgedämpfter Lagerung im Kofferboden.

Drei festmontierte Spannstellen für Laser- und Lasershuttermontage.

Aufsetzbare, verschließbare Kofferhaube.

Abmessungen der Platte (cm): 59 x 43 x 2,4.

Abmessungen des Koffers (cm): 62 x 46 x 28.

Masse: 13 kg.

Schutzklasse 2 nach DIN 58126/6; eloxiertes Aluminiumgehäuse sehr kurzer Bauweise, mit Schlüsselschalter, Graufilter und integriertem Netzteil, Röhre mit sehr hoher Lebensdauer durch Glaslottechnik.

Ausstattung und technische Daten Wellenlänge 632,8 nm. Bei 0180-93 Lichtleistung umschaltbar 0,2/1 mW. Mindestpolarisation 500:1. Leistungsaufnahme 35 VA. Strahl Ø: 0,5 mm, Strahldivergenz < 2 mrad. Lebensdauer (Röhre) > 18000 h, Anschlussspannung 230 V. Maße (mm) 210 x 80 x 40, inkl. Haltestiel, Ø: 10 mm.

Laser, HeNe, 0,2/1,0 mW, 230 V AC 08180-93 Laser, HeNe, 1,0 mW, 230 V AC 08181-93

08700-01

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 583

3.2 Angewandte Optik - Photonik 3.2.2 Interferometrie

Optische Bauteile für die Grundplatte

6| Polarisationsfilter für Grundplatte Polarisationsfilter in drehbarer Halterung mit Winkelskale. Polarisationsgrad 99%, Drehbereich ± 90°, Skalenteilung 1°, eff. Filter-Ø 32 mm, auf Rundstiel Ø 10 mm, l = 35 mm.

08730-00

7| Polarisationsfilter, Halbschatten, für Grundplatte Zum Aufbau eines Halbschattenpolarimeters. Halbkreisförmiger Filter in drehbarer Metallfassung mit Winkelskale. Polarisationsgrad 99%, Drehbereich ± 90°, Teilung 1°, Filter-Ø 32 mm, auf Rundstiel Ø 10 mm, l = 35 mm.

1| Oberflächenspiegel, 30 x 30 mm Einsetzbar in Justierhalterung (08711-00) für Versuche mit der optischen Grundplatte.

Hochwertiger Planspiegel mit Schutzschicht aus Siliziumdioxid, Auf Aluminiumträger, Spiegelfläche (mm): 30 x 30, Planität: 1/8-Lamda.

08711-01

2| Oberflächenspiegel d = 80, mit Justierhalterung

8| Kerr-Zelle, PLZT-Element für Grundplatte Elektro-optischer Lanthankristall mit Blei/Zirkonat/Titanat-Dotierung in Schutzfassung, auf Halter mit BNC-Buchse. PLZT-Element ca. (mm) 10 x 1,5 x 1,5). Halbwellenspannung (400 ... 800) V Transparenz ca.

80%, Fassungs-Ø 58 mm. Auf Rundstiel Ø 10 mm, l = 68 mm.

08731-00

Hochwertiger Planspiegel mit Schutzschicht aus Siliziumdioxid für Versuche mit der optischen Grundplatte.

9| Fotoelement-Silicium für Grundplatte

Auf Träger mit Rundstiel und Stellschrauben zur Neigungsjustierung in X/Y-Richtung, Stiellänge: 76 mm, Stiel-Ø: 10 mm, Spiegel-Ø: 80 mm, Planität: 1/10-Lambda.

Zur Bestimmung von Lichtintensitäten. Spektralbereich: 400 nm ...

1100 nm. Mit wechselbaren Rundstielen Ø 10 mm und l = 110 mm bzw. l = 250 mm. Inklusive Spaltblende Ø 0,3 mm.

08712-00

08734-00

3| Hohlspiegel, f = 5 mm, mit Halter

10| Strahlteilerplatte 50 % : 50 %

Oberflächenspiegel (Ø 10 mm) auf magnetisch haftendem Kugelgelenk für Versuche mit der optischen Grundplatte.

Halbdurchlässiger, nichtpolarisierender Glasspiegel zur gleichteiligen Aufteilung von Lichtstrahlintensitäten, abgestimmt auf Wellenlänge 633 nm. Plattenmaße (50 x 50 x 3,2) mm

Montiert auf Rundstiel (Ø 10 mm, l =110 mm).

08741-00

08720-00

4| Fresnel-Spiegel für Grundplatte

11| Strahlteilerplatte 70 % : 30 %, auf Träger

Hochwertige Oberflächenplanspiegel für Interferenzversuche. Spiegel auf Achatlagern und in Schutzrahmen. Neigungswinkel durch rückseitigen Feintrieb einstellbar. Festmontierte Schutzhaube. Spiegelflächen (mm): 56 x 42. Auf Rundstiel Ø 10 mm, l = 50 mm.

Teildurchlässige Glasplatte zur Aufteilung von Lichtstrahlintensitäten in 30%-Transmission und 70%-Reflexion, u. a. zum Aufbau eines Fabry-Perot-Interferometers. Montiert auf Metallrahmen. Plattenmaße (mm) 30 x 30 x 1,7, Rahmenmaße (mm) 50 x 30 x 4.

08741-01

08728-00

5| Newtonsches Farbenglas für Grundplatte

12| Faraday-Modulator

Zur Erzeugung Newtonscher Ringe. Plankonvexlinse auf optisch ebener Spiegelglasplatte mit eingraviertem mm-Maßstab; justierbar in Metallschirm. Linsen- Ø 40 mm. Linsenkrümmungsradius 12 m. Auf Rundstiel Ø 10 mm, l = 35 mm.

Kupferspule auf temperaturstabilem Wickelkörper mit Einsatz zur Aufnahme von Glasstäben für Faraday-Effekt oder von Metallstäben zur Magnetostriktion. Auf Rundstiel und mit fester 1 m Anschlussleitung mit 4-mm-Steckern; Windungszahl 1200; Induktivität 6,3 mH; Ohmscher Widerstand 4 Ohm; Strom max. 5 A; Innen-Ø 14 mm.

08730-02

08733-00

excellence in science 584

08730-01

3.2 Angewandte Optik - Photonik 3.2.2 Interferometrie

Achromatisches Objektiv 20 x N.A. 0,4

Si-Fotodetektor mit Verstärker

Funktion und Verwendung Für die Aufweitung des Laserstrahls, z. B bei Versuchen zur Holografie oder als ein Teil eines Raumfilters.

Ausstattung und technische Daten Zur Aufnahme in die Verstelleinrichtung x,y (08714-00) wird der Adapterring (08714-01) benötigt.

62174-20

Spiegel für optischen Resonator

Funktion und Verwendung Si-Diode mit hohem Signal-Rausch-Verhältnis für fotometrische Messungen bei hohem Störpegel.

Ausstattung und technische Daten Auf Rundstiel verschiebbarer Halter für Diode mit Vorsatzlinse, mit abnehmbarer Schlitzblende und 1,5 m Kabel mit Diodenstecker zum Anschluss an erforderliche Control-Unit. Spektralbereich 390 nm ... 1150 nm. Empfindlichkeitsmaximum 900 nm, Dunkelspannung 0,75 mV, Empfindlichkeit (900nm), 860mV/µW/cm², Bandbreite 65 kHz, Blendenschlitz Ø 0,3 mm, Stiel l = 110 mm; Ø 10 mm.

08735-00

Control Unit für Si-Fotodetektor

Funktion und Verwendung Zum Aufbau eines Fabry-Perot-Interferometers auf der optischen Grundplatte. Verschiedene Moden im HeNe-Laserlicht können sichtbar gemacht werden.

Zubehör

Funktion und Verwendung

Zur Halterung und Justage wird die Justierhalterung (08711-00) empfohlen.

Verstärker für Si-Fotodetektor

Planspiegel HR > 99%, in Fassung 08711-02 Konkavspiegel OC, r = 1,4 m, T = 1,7 % 08711-03

Lichtleiter mit zwei Haltern

Ausstattung und technische Daten Mit 3-BNC-Ausgängen: Ausgang 1 (Monitorausgang) Verstärkungsfakor 1; Bandbreite DC ... 60 kHz. Ausgang 2 Verstärkungsfaktor 1 ... 100 Bandbreite AC; 10 Hz ... 60 kHz. Ausgang 3 (Filterausgang) Verstärkungsfaktor 1 ... 100 Bandbreite AC; 200 Hz ... 10 kHz. Eingang: 5-polige Diodenbuchse für Si-Fotodetektor. Anschluss +9 V ... +12 V Leistungsaufnahme 1 W. Schlagfestes Kunststoffgehäuse (194x140x130) mm; mit Traggriff, inkl. 110V/240V-Netzteil.

08735-99

Funktion und Verwendung Flexibler Kunststofflichtleiter (POF) geeignet für einfache Experimente zur Leitung von Licht und zur optischen Informationsübertragung.

Durch Halter mit zwei Stiellängen sowohl auf optischer Grundplatte als auch im Versuchsaufbau zum didaktischen He-Ne Laser einsetzbar.

Die Konstruktion der Halter erlaubt eine Adaption an das Fotoelement Silicium (08734-00), aber auch an an den Si-Fotodetektor mit Verstärker (08735-00).

08736-00

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3.2 Angewandte Optik - Photonik 3.2.2 Interferometrie

Halter und Stellzeuge Mit Spannzapfen zur Aufnahme in Verschiebeeinrichtung horizontal, mit Justierlochblende, X,Y-Verstellweg: max. ± 2mm.

08714-00

6| Adapterring Zur Aufnahme von Mikroskopobjektiven (z. B. Objektiv 20 x (62174-20)) in Verstelleinrichtung x,y (08714-00). Mit Innengewinde zur Aufnahme von Mikroskopobjektiven.

08714-01

1| Magnetfuß für Grundplatte Durch innere Dreipunktführung sehr genaue Einspannvorrichtung zur Halterung von optischen Komponenten mit Rundstielen (Ø 10 mm ...

13 mm) auf der optischen Grundplatte.

7| Lochblende (Pinhole) 30 µm In Verbindung mit Mikroskopobjektiven zur Unterdrückung von Störungen im Laserlicht (Raumfilter). In Fassung (Ø 25 mm).

Fuß (h = 55 mm) mit abriebsfester Kunststoffgleitfolie.

08743-00 08710-00

2| Justierhalterung, 35 x 35 mm

8| Stellring D 18 x D 10 x 8 Zur Höhenfixierung von optischen Komponenten mit Rundstielen.

Zur Aufnahme und x/y-Positionierung optischer Bauteile wie beispielsweise Oberflächenspiegel.

Mit feinfühligen Stellschrauben zur Einstellung der Kipplage der optischen Komponenten. Mit Rundstiel. Stiellänge: 75 mm. Stiel-Ø: 10 mm.

9| Drehschiene mit Winkelteilung Zur reproduzierbaren Winkelverstellung von optischen Komponenten um einen frei positionierbaren Drehpunkt.

08711-00

3| Halter für Platten Zum Einspannen und Haltern von Glasplatten, Strahlteilern etc.

Mit gummibelegten Klemmbacken mit Rändelschraube, mit zwei Wechselstielen l = 75 mm und l = 10 mm.

08719-00

Auf Magnetfüssen, Aufnahme im Drehpunkt für Komponenten mit Rundstielen, zusätzlich schwenkbare Metallschiene zur Aufnahme weiterer magnetisch haftender Komponenten, Drehbereich: 360°, Teilung: 5°.

08717-00

10| Halter für koaxiale Laser

4| Verschiebeeinrichtung, horizontal Verschiebeeinrichtung zur Aufnahme und linear Verschiebung optischer Komponenten.

Spindeltrieb mit skaliertem und arretierbarem Stellknopf, auf Stiel l = 50 mm; Ø 10 mm, Verschiebebereich 40 mm, Stellgenauigkeit 0,1 mm.

Halterung auf Stiel mit 3-Punktlagerung zur Aufnahme von Laserrohren. Ø der Laserrohre: 30 ... 35 mm. Stiellänge: 65 mm.

08705-00

11| Feinsteinstelltrieb auf Platte In Verbindung mit Grundplatte für Optik zum Aufbau von Interferometern.

08713-00

5| Verstelleinrichtung x/y Zur Aufnahme und Feinpositionierung von optischen Komponenten zur Strahlaufweitung und Raumfilterung. Dreipunktlagerung und Verstellung in zwei zueinander senkrechten Achsen sowie senkrecht zur optischen Achse.

excellence in science 586

08710-01

Biegesteife Stahlbasisplatte mit Verstelleinrichtung zur reproduzierbaren Linearverschiebung von optischen Komponenten, Weglängenänderung durch Hebeluntersetzung mit Mikrometerschraube, Verschiebeweg: max. 0,25 mm, Auflösung: 0,5 µm, Plattenmaß (mm): 320 x 200 x 14, Masse: 5 kg.

08715-00

3.2 Angewandte Optik - Photonik 3.2.2 Interferometrie

Weitere Bauteile für die Grundplatte

Schirm, weiß, 150 mm x 150 mm

Funktion und Verwendung Für Schülerversuche mit der optischen Stativbank.

Ausstattung und technische Daten Beidseitig weißer Schirm auf Stiel, Stiellänge: 30 mm, Stiel-Ø 12 mm.

1| Linsenhalter für Grundplatte 09826-00 Zur Aufnahme von Linsen mit Metallfassung. Mit Rundstiel (Ø 10 mm, l =35 mm).

Transparentschirm mit Stiel, 150 × 150 mm mm²

08723-00

2| Blendenhalter für Grundplatte Drehbarer Halter mit Winkelskale zur Aufnahme von Blenden, Filtern, Polfolien usw. Winkelskale: ± 90°, Ablesung: 1°, mit gummibeschichteter Objektauflage und 2 Klemmbügeln. Auf Rundstiel (Ø 10 mm, l = 35mm).

08724-00

Zur Aufnahme von Geradsichtprismen.

Funktion und Verwendung Transparentschirm aus matter Kunststoffscheibe mit eloxiertem Aluminiumstiel. Ideal geeignet für den Einsatz in Schülerexperimenten auf der optischen Bank für die Darstellung der Linsengesetze und Projektion.

Mit 3 verstellbaren Klemmvorrichtungen zur Aufname von Geradsichtprismen bis (mm) 45 x 30 - Querschnitt, Auf Rundstiel (Ø 10 mm, l = 50 mm).

Ausstattung und technische Daten Fläche (mm): 150 × 150, Dicke: 3 mm, Stiel Ø: 12 mm, Stiellänge: 32 mm.

3| Halter für Geradsichtprisma für Grundplatte

08726-00

4| Spalt verstellbar für Grundplatte

08732-00

Warnschild, Laser

Symmetrisch verstellbarer und drehbarer Spalt. Spaltbreite: 0 ... 6 mm. Spaltlänge: 30 mm. Drehwinkel: ± 135°. Mit Rundstiel (Ø 10 mm, l =35 mm).

08727-00

5| Prismentisch mit Halter für Grundplatte Prismenhalterung mit einem höhenverstellbaren Klemmbügel.

Tisch-Ø 64 mm,, Klemmweite: max. 80 mm,, auf Rundstiel (Ø 10 mm, l = 50 mm).

08725-00

Funktion und Verwendung Vorgeschriebener Warnhinweis.

Ausstattung und technische Daten Glasfaserverstärkte Polyesterplatte mit Warnzeichen und Warntext nach DIN auf Stiel,, Plattenmaße (mm): 315 x 220,, Stiellänge: 30 mm,, Stiel-Ø: 10 mm.

06542-00

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3.2 Angewandte Optik - Photonik 3.2.2 Interferometrie

Helium-Neon-Laser 5 mW

Diodenlaser 0,2 / 1,0 mW, 635 nm

Funktion und Verwendung Helium-Neon-Laser 5 mW mit fester HV-Anschlussleitung mit HV-Stecker zum Anschluss an Lasernetzgerät.

Ausstattung und technische Daten Wellenlänge 632,8 nm, Moden TEMOO, Polarisationsgrad 1:500, Strahl-Ø 0,81 mm, Strahldivergenz 1 mrad, Leistungsdrift max.

2,5%/8 h, Lebensdauer ca. 15000 h, Zylindergehäuse Ø 44,2 mm; l = 400 mm, inkl. 2 Halter mit 3-Punktlagerung und 2 Stellringen.

Funktion und Verwendung Für Schulen zugelassene, kompakte monochromatische Lichtquelle, besonders geeignet für Versuche zur Interferenz und Beugung.

Ausstattung und technische Daten

08701-00

Stromversorgung und Shutter für Laser 5 mW

Funktion und Verwendung

Der Diodenlaser erfüllt die DIN-Sicherheitsanforderungen, mit Schlüsselschalter, Betriebszustandsanzeige und elektronischem Shutter zur Reduzierung der Lichtausgangsleistung. Wellenlänge: 635 nm, Polarisationsgrad: 1:100, Ausgangsleistung: 1 mW / 0,2 mW, Länge: 15 cm, Ø 3,5 cm, Versorgungsspannung: max. 3 V DC, Gesamtmasse (inkl.

Netzteil): 425 g, inklusive Steckernetzteil 110 ... 230 V AC, mit Haltestiel (l = 15 cm; Ø 1 cm).

Diodenlaser 0,2 / 1,0 mW, 635 nm 08760-99 Halter für Diodenlaser auf Grundplatte 08384-00

HV-Versorgung für 5-mW-Laser (08701-00).

Ausstattung und technische Daten Mit Codierschalter zur zeitlichen Steuerung des zugehörigen Shutters u. a. für wählbare Hologrammbelichtungszeiten von 0,1 ... 99 s, dreistelliges LED-Display für vorgewählte und abgelaufene Shutterzeit, Drucktaster für Start / Stop und Reset, HV-Buchsenpaar für Laseranschluss, Ausgangsspannung: 1000 ... 2450 V DC, Ausgangsstrom: 2,8 ... 6,5 mA, max. Ausgangsleistung: 17 W, Zündspannung: > 10 kV DC, Anschlussspannung: 230 V / 50 Hz, Kunststoffgehäuse mit Traggriff, Gehäusemaße (mm): 184 x 140 x 130, ink. Shutter auf Rundstiel.

Laser, HeNe, 0,2 /1,0 mW, 230 V AC

08702-93

Grüner Laser 0,2 / 1,0 mW, 532 nm

Funktion und Verwendung Linear polarisierte Lichtquelle.

Vorteile Schutzklasse 2 nach DIN 58126/6, eloxiertes Aluminiumgehäuse sehr kurzer Bauweise, mit Schlüsselschalter, Graufilter und integriertem Netzteil, Röhre mit sehr hoher Lebensdauer durch Glaslottechnik.

Ausstattung und technische Daten

Funktion und Verwendung Diodengepumpter frequenzverdoppelter Yttrium-Vanadat (Nd: YVO4) Festkörperlaser.

Wellenlänge 632,8 nm, bei 0180-93 Lichtleistung umschaltbar 0,2/1 mW, Mindestpolarisation 500:1, Leistungsaufnahme 35 VA, Strahl-Ø 0,5 mm, Strahldivergenz < 2 mrad, Lebensdauer (Röhre) > 18000 h, Anschlussspannung 230 V, Maße (mm) 210 x 80 x 40, inkl. Haltestiel, Ø 10 mm.

Ausstattung und technische Daten Wellenlänge 532 nm linear polarisiert, Ausgangsleistung 1 mW/ 0,2 mW, l = 15 cm, Ø 3,5 cm, Versorgungsspannung max. 3 VDC, Gesamtmasse (inkl. Netzteil) 425 g, inkl. Steckernetzteil (110-230) V AC Haltestiel (l = 16,6 cm; Ø 1cm) Haltestiel (l = 8,7 cm; Ø 1cm).

08762-99

excellence in science 588

Laser, HeNe, 0,2/1,0 mW, 230 V AC 08180-93 Laser, HeNe, 1,0 mW, 230 V AC 08181-93

3.2 Angewandte Optik - Photonik 3.2.3 Holografie

Holografie mit dem Praktikumssystem Advanced Optics Neben einführenden Experimenten mit kohärentem Licht und Interferometrie eignet sich das Advanced Optics System sehr gut für die Aufnahme und Wiedergabe von Hologrammen. In diesem Kapitel sind in erster Linie Versuche und spezielle Artikel dazu aufgeführt. Weitere Einzelteile des Systems sind im vorherigen Kapitel Interferometrie beschrieben.

Advanced Optics, Versuchspaket Holographie

Aufnahme und Rekonstruktion eines Hologramms

Prinzip

Funktion und Verwendung Komplettset für die Durchführung folgender Versuche mit dem System "Advanced Optics" ▪ ▪ ▪

Weisslichthologramm, Transmissionshologramm, Kopie eines Hologramms.

Inkl. Handbuch "Holography" (01400-02).

08700-55

Ein Hologramm enthält auch räumliche Informationen, die in der Phase des reflektierten Laserlichtes enthalten sind. Um dies zu erreichen wird ein kohärenter Lichtstrahl durch einen Strahlteiler in einen Objekt- und Referenzstrahl aufgespalten. Diese beiden Strahlen interferieren in der Ebene des fotografischen Filmes. Das Hologramm wird mit dem Referenzstrahl rekonstruiert, der auch bei der Aufnahme des Hologramms verwendet wurde.

Aufgaben 1.

2.

3.

Erfassung des holografischen Bildes eines Objektes.

Entwicklung und Entfärbung des Phasenholograms.

Rekonstruktion des Transmissionshologramms.

Lernziele

Demo expert Physics Manual Laser 2, Holography

Objekt-/ Referenzstrahl, reales / virtuelles Bild, Phasen- /Amplitudenhologramm, Interferenz, Beugung, Kohärenz.

Teil des Versuchspaketes Holografie (08700-55).

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5240100

Grundplatte mit Haubenkoffer Beschreibung 11 Versuchsbeschreibungen zum Thema Holographie.

Themenfelder: Fresnel-Zonenplatte, Weißlichthologramm, Transmissionshologramm, Transferhologramm, Doppelbelichtungsverfahren, Zeitmittlungsverfahren, Echtzeitverfahren.

DIN A4, Spiralbindung, s/w, 74 Seiten, in engl. Sprache.

Funktion und Verwendung 01400-02

Zur Aufnahme von magnetisch haftenden optischen Komponenten mit denen Versuche zur Optik aufgebaut werden können. Bei Durchführung verbleibt die Platte im Kofferboden.

Ausstattung und technische Daten Biegesteife, korrosionsgeschützte Metallplatte mit Rasterdruck (5 x 5 cm) und schwingungsgedämpfter Lagerung im Kofferboden, 3 festmontierte Spannstellen zur Montage von Laser und Shutter, Aufsetzbare, verschließbare Haube, Abmessungen (cm): Platte 59 x 43 x 2,4, Koffer 62 x 46 x 28, Masse: 13 kg.

08700-01

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 589

3.2 Angewandte Optik - Photonik 3.2.3 Holografie

Transferhologramm eines Masterhologramms

Holografie-Objekt

Prinzip Nach der Erstellung eines Transmissionshologramms (Masterhologramm) wird das rekonstruierte reale Bild zur Beleuchtung einer zweiten holografischen Platte verwendet und darauf übertragen.

Funktion und Verwendung

Aufgaben Erstellung eines Transmissionshologramms, welches als Masterhologramm benutzt wird. Rekonstruktion des Masterhologramms mit der phasenkonjugierten Referenzwelle R* und Erstellung des Transferhologramms.

Dreidimensionaler Modellkörper (Göttinger Gänseliesel) auf Magnetfuß.

Ausstattung und technische Daten Höhe: 17 cm.

Lernziele Kohärenz, Objekt-/ Referenzstrahl, Reales / virtuelles Bild, Phasenkonjugation, Phasen-/ Amplitudenhologramm, Interferenz.

Teil des Versuchspaketes Holografie (08700-55).

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

08749-00

Helium-Neon-Laser 5 mW

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5240700

Oberflächenspiegel Ø 80, mit Justierhalterung Funktion und Verwendung Helium-Neon-Laser 5 mW mit fester HV-Anschlussleitung mit HV-Stecker zum Anschluss an Lasernetzgerät.

Ausstattung und technische Daten Funktion und Verwendung Hochwertiger Planspiegel mit Schutzschicht aus Siliziumdioxid für Versuche mit der optischen Grundplatte.

Ausstattung und technische Daten Auf Träger mit Rundstiel und Stellschrauben zur Neigungsjustierung in X/Y-Richtung, Stiellänge: 76 mm, Stiel-Ø 10 mm , Spiegel-Ø 80 mm, Planität: 1/10-Lambda.

08712-00

Wellenlänge 632,8 nm, Moden TEMOO, Polarisationsgrad 1:500, Strahl Ø 0,81 mm, Strahldivergenz 1 mrad, Leistungsdrift max. 2,5%/8 h, Lebensdauer ca. 15000 h, Zylindergehäuse Ø 44,2 mm; l = 400 mm, inkl.2 Halter mit 3-Punktlagerung und 2 Stellringen.

08701-00

Stromversorgung und Shutter für Laser 5 mW Funktion und Verwendung HV-Versorgung für 5-mW-Laser (08701-00).

Hohlspiegel, f = 5 mm, mit Halter

Funktion und Verwendung Oberflächenspiegel (Ø 10 mm) auf magnetisch haftendem Kugelgelenk für Versuche mit der optischen Grundplatte.

Montiert auf Rundstiel (Ø 10 mm, l = 110 mm).

08720-00

excellence in science 590

Ausstattung und technische Daten Mit Codierschalter zur zeitlichen Steuerung des zugehörigen Shutters u. a. für wählbare Hologrammbelichtungszeiten von 0,1 ... 99 s, dreistelliges LED-Display für vorgewählte und abgelaufene Shutterzeit, Drucktaster für Start / Stop und Reset, HV-Buchsenpaar für Laseranschluss, Ausgangsspannung: 1000 ... 2450 V DC, Ausgangsstrom: 2,8 ... 6,5 mA, max. Ausgangsleistung: 17 W, Zündspannung: > 10 kV DC, Anschlussspannung: 230 V / 50 Hz, Kunststoffgehäuse mit Traggriff, Gehäusemaße (mm): 184 x 140 x 130, inkl. Shutter auf Rundstiel.

08702-93

3.2 Angewandte Optik - Photonik 3.2.3 Holografie

Echtzeitverfahren (Biegen einer Platte)

Einsatz für Holografieplatten

Funktion und Verwendung Korrosionsfeste Edelstahlhalterung für die Küvette mit Magnetfüßen (08748-00) zur Aufnahme von (102 x 127)-mm-Standardplatten oder Halbformaten.

Prinzip In Echtzeitabläufen können die Veränderungen eines Objekts direkt beobachtet werden. Gleichmäßige sehr kleine Veränderungen eines Objektes während der Aufnahme eines Hologrammes führen zu Störungen, die im Falle der Biegung einer Platte als regelmäßige Streifen im rekonstruierten Hologramm sichtbar werden.

08748-01

Einsatz für Holografieplanfilme

Aufgaben Bilderfassung und Rekonstruktion eines Hologramms auf einer Ebene, die während der Rekonstruktion mit definierten Massestücken belastet wird.

Lernziele Interferenz, optische Weglänge, Brechungsindex, Phasenunterschiede.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5241106

Funktion und Verwendung Plexiglashalterung für die Küvette mit Magnetfüßen (08748-00) zur Planfilmfixierung durch Unterdruckerzeugung mithilfe einer zusätzlich erforderlichen Handvakuumpumpe mit Manometer (08745-00).

Ausstattung und technische Daten

Küvette mit Magnetfüßen

Einsatzmaße (mm): 170 x 130 x 40, geeignet für Holografiefilme mit folgenden Abmessungen (mm): 80 x 60, 80 x 100 und 127 x 102.

08748-02

Magnetfuß für Grundplatte

Funktion und Verwendung Haltevorrichtung zur Belichtung, Entwicklung und Spülung von Holografieplatten und -filmen für Versuche zur Echtzeitholografie.

Ausstattung und technische Daten Küvette aus schlierenfreien, planparallelen Glasplatten und mit 2 Schlauchanschlüssen, Mit zwei Klemmelementen zur exakten Positionierung von Holographiefilmen oder -platten, Maße (mm): 225 × 56 × 202, Masse: 1015 g.

08748-00

Funktion und Verwendung Durch innere Dreipunktführung sehr genaue Einspannvorrichtung zur Halterung von optischen Komponenten mit Stielen (Ø 10 mm ... 13 mm) auf der optischen Grundplatte.

Ausstattung und technische Daten Fuß (h = 55 mm) mit abriebsfester Kunststoffgleitfolie.

08710-00

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 591

3.2 Angewandte Optik - Photonik 3.2.3 Holografie

Komponenten zum Aufbau eines Raumfilters

Folgende Komponenten werden zum Aufbau eines Raumfilters und damit zur optimalen Vorbereitung des Laserstrahles für Holografie-Experimente benötigt: Achromatisches Objektiv 20x N.A. 0,4 62174-20 Lochblende (Pinhole) 30 µm 08743-00 Adapterring 08714-01 Verschiebeeinrichtung, horizontal 08713-00 Verstelleinrichtung x/y 08714-00

Dunkelkammerausrüstung für Holografie

Holografie-Planfilm, 50 Stück

Funktion und Verwendung Planfilm, empfindlich für HeNe-Laserlicht (633 nm).

Ausstattung und technische Daten Auflösungsvermögen: >3000 Linien / mm, Empfindlichkeit bei 633 nm: 0,1 J / cm2, Beugungseffizienz (633 nm): > 40 %, Lieferumfang: 50 Stück, Maße (mm): 102 x 127.

08746-01

Chemikaliensatz für Holografie Ausstattung Entwickler, Stoppbad, Netzmittel, Laminat und weisse, wasserlösliche Sprühfarbe zur Kontrast- und Reflexionssteigerung von Holografieobjekten.

08746-88

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences Ausstattung 4 Kunststoffschalen, Dunkelkammerleuchte mit Grünfilter, Schalenthermometer, Rollenquetscher, 2 Klammern, 2 Fotopinzetten, Trichter, 4 Enghalsflaschen, 100 Laborhandschuhe sowie Reinigungsset für optische Komponenten.

08747-88

Holografie-Fotoplatten, 25 Stück Beschreibung Mehr als 200 Versuchsbeschreibungen zu Themenbereichen der Angewandten Naturwissenschaften (Applied Sciences).

Themenfelder Angewandte Mechanik, Photonik, Elektrotechnik, Erneuerbare Energie, Geowissenschaften, Materialwissenschaften inkl. Nanotechnologie, Landwirtschaft inkl. Ernährung und Ökologie, Medizin.

Funktion und Verwendung Fotoplatten, empfindlich für He-Ne-Laserlicht (633 nm).

Ausstattung DIN A4, Ringordner, in Farbe, über 1000 Seiten, Versuchsbeschreibungen in englischer Sprache.

Ausstattung und technische Daten Format (mm): 127 x 102 , mit extrem hoher Auflösung von ca. 6000 Linien / mm.

08746-00

excellence in science 592

16508-02

3 Applied Sciences 3.3 Erneuerbare Energie

Erneuerbare Energie 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.3.5

Allgemein W盲rme Photovoltaik Brennstoffzelle Wind und Wasser

594 598 612 616 628

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG 路 www.phywe.com 593

3.3 Erneuerbare Energie 3.3.1 Allgemein

TESS Applied Sciences Set Erneuerbare Energie EN 1

TESS Applied Sciences Set Erneuerbare Energie EN 2

Funktion und Verwendung

Funktion und Verwendung

Grundgeräteset zur Durchführung von 31 Schülerversuchen zu den Themen: Energieumwandlung, Energiespeicherung, Solarenergie (Thermik und Fotovoltaik), Windenergie, Wasserkraft, Erdwärme/Umgebungswärme, alltagsrelevante Themen wie Treibhauseffekt und Wärmedämmung.

Ergänzungsgeräteset zum Set Erneuerbare Energie EN 1. In Verbindung mit Set EN 1 können insgesamt 53 Schülerversuche durchgeführt werden.

Folgende Themenfelder werden durch Set 2 ergänzt: Elektrische Energie aus Solarenergie (3 Versuche), Windenergie (2 Versuche).

Folgende Themenfelder kommen neu hinzu: Wasserstofftechnologie (10 Versuche), Wasserkraft (4 Versuche), Parabolrinnen-Kraftwerk (3 Versuche).

Vorteile Vollständiges Geräteset: Einfache Durchführung der Experimente; Stabile Aufbewahrung mit schneller Kontrolle auf Vollständigkeit; Softwarebasierte Experimentierliteratur (interTESS) für Schüler und Lehrer für minimale Vorbereitungszeit; Abgestimmt auf die Lehrpläne: alle Themenbereiche abgedeckt; Behandlung von wichtigen und interdisziplinären Schlüsseltechnologien; zusammen mit Set 2 können mindestens 20 weitere Versuche zum Thema durchgeführt werden.

Ausstattung und technische Daten Das Geräteset besteht aus allen für die Versuche notwendigen Komponenten; stabile, stapelbare Aufbewahrungsbox mit gerätegeformtem Schaumstoffeinsatz.

Zubehör interTESS Software, DVD (01000-00) (für (13287-88)); Netzgerät 0 ...

12V, 6V~, 12V~ ; 2 Vielfachmessinstrumente; als Sonnenersatz: Lichtquelle, z. B. 120 W; Ergänzungsset EN 2 (13288-88).

TESS Applied Sciences Set Erneuerbare Energie EN 1 13287-88 TESS Set Erneuerbare Energie EN 1 mit interTESS-DVD 13287-77

Vorteile Umfassende Behandlung des Themas Energie, deren Umwandlung und Speicherung und die Nutzung regenerativer Energiequellen in Kombination mit Set 1 in über 50 Versuchen. In Set 2 quantitative Behandlung weiterer relevanter Schlüsseltechnologien wie Wasserstofftechnologie, Wasserkraft und Parabolrinnenkraftwerk.

Ausstattung und technische Daten Das Geräteset besteht aus allen für die Versuche notwendigen Komponenten. Stabile, stapelbare Aufbewahrungsbox mit gerätegeformtem Schaumstoffeinsatz.

Das Set umfasst u. a. folgende Komponenten: Brennstoffzelle, Elektrolyseur, Turbine zur Erzeugung von elektrischer Energie aus Wasserkraft, Elektrik-Bausteine (Potentiometer, Kondensator (Gold Cap)), Hohlspiegel für CSP-Technologie.

Zubehör interTESS Software, DVD (01000-00); Netzgerät 0 ... 12V, 6V~, 12V~; 2 Vielfachmessinstrumente; Grundgeräteset TESS EN 1 (13287-88).

13288-88

Elektrische Energie aus Windenergie Solar-Wasserstoff-Anlage

Modellversuch zum Erzeugen elektrischer Energie mithilfe eines Windrades, aufgebaut mit Geräten des Schülersets erneuerbare Energie EN 1.

An den Windgenerator wird eine Glühlampe angeschlossen und die Helligkeit der Lampe wird in Abhängigkeit von verschiedenen "Windstärken" beobachtet. Es können andere Verbraucher angeschlossen bzw. die Energie in unterschiedlichen Formen gespeichert werden.

P9515100

P9516300

excellence in science 594

Modell einer Solar-Wasserstoff-Anlage, aufgebaut mit Geräten der Schülersets erneuerbare Energie EN 1 und EN 2.

Der Motor könnte auch direkt durch die Solarbatterie versorgt werden. Diese Anlage demonstriert die Möglichkeit, Solarenergie zunächst durch Umwandlung in Wasserstoff zu speichern und später mithilfe einer Brennstoffzelle zu nutzen.

3.3 Erneuerbare Energie 3.3.1 Allgemein

Erzeugung elektrischer Energie mit Hilfe der Peltonturbine

Modell eines Wasserkraftwerkes Die Peltonturbine wird an eine Wasserleitung angeschlossen und von einem Wasserstrahl angetrieben. Die Turbine ist über einen Treibriemen mit einem Generator verbunden und an diesen wird eine Glühlampe angeschlossen.

Im Versuch wird beobachtet, dass die Ausgangsleistung des Generators, also die Helligkeit der Lampe, um so größer ist je höher die Strömungsgeschwindigkeit des auf die Schaufelräder der Turbine auftreffenden Wassers.

Zwischen den Generator und die Lampe kann für quantitative Messungen auch das Arbeits- und Leistungsmessgerät (13715-93) oder ein Cobra4 Grundgerät in Kombination mit der Sensor-Unit Energy (12656-00) geschaltet werden.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Physik Handbuch Sekundarstufe 1,Mechanik, Akustik, Wärme, regenerative Energie,Elektrik, Optik 01500-01 Deutsch

Das PEM-Solar-Wasserstoff-Modell

Elektrische Energie von Solarzellen versorgt einen Elektrolyseur. Die vom PEM-Elektrolyseur erzeugten Gase, Wasserstoff und Sauerstoff, werden direkt in die PEM-Brennstoffzelle geleitet. Die erzeugte elektrische Energie versorgt einen kleinen Motor. Zur Beleuchtung der Solarzellen kann eine 120-W-Lampe oder Sonnenlicht eingesetzt werden.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Physik Handbuch Elektrik/Elektronik auf der Tafel (ET) 01005-01 Deutsch P1397600

Set aus Vierfach PEM-Brennstoffzelle, Doppel PEMElektrolyseur, Gasspeicher, Anschlußbausteinen, DB

P1431300

Demo advanced Physik Handbuch Sek 1, Mechanik, Akustik, Wärme, Erneuerbare Energie, Elektrik, Optik

Funktion und Verwendung Set aus Demo-Bausteinen des Elektrik/Elektronik-Bausteinsystems sowie PEM-Vierfach-Brennstoffzelle, PEM-Doppel-Elektrolyseur und Gasspeicher zum Aufbau von Versuchen mit der Brennstoffzelle.

Vorteile Mehr als 300 Versuchsbeschreibungen für Demonstrationsexperimente in der Sekundarstufe 1. Mit der Basissammlung (01510-88) sind 87 Versuche durchführbar.

Themenfelder: Mechanik (17 + 62 Versuche), Akustik (5 + 3 Versuche), Wärme (14 + 20 Versuche), Erneuerbare Energien / Energieumwandlung (5 + 12 Versuche), Elektrik (35 + 78 Versuche), Optik (7 + 64 Versuche).

DIN A4, Ringordner, s/w, 948 Seiten 01500-01

Der Aufbau von Brennstofzelle und Elektrolyseur auf den Demo-Bausteinen ermöglicht einen demonstrativen, übersichtlichen Aufbau an der Tafel. Die Leistung der Brennstoffzelle (P = 2 W, U ≤ 3,5 V) ist geeignet, um auch größere Verbraucher (Glühlampen, Motoren, CDPlayer, ...) zu betreiben.

Das Set lässt sich in beliebige Schaltkreise einbauen, ohne weitere Bausteine zu benötigen.

Die Glühlampe als "Verbraucher" gehört nicht zum Lieferumfang.

09487-88

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 595

3.3 Erneuerbare Energie 3.3.1 Allgemein

Kennlinie und Wirkungsgrad von PEMBrennstoffzelle und PEM-Elektrolyseur

Sonnenkollektor

Prinzip Der Sonnenkollektor wird mit einer Halogenlampe von bekannter Lichtintensität beleuchtet. Die Wärme, die vom Kollektor aufgenommen wird, kann aus dem Volumenstrom und dem Temperaturunterschied des Wassers am Eingang und am Ausgang des Absorbers berechnet werden, wenn die Vorlauftemperatur, durch Abgabe von Energie ins Reservoir, nahezu konstant bleibt. Der Wirkungsgrad des Kollektors wird bestimmt.

Die Messung erfolgt bei unterschiedliche Kollektor-Anordnungen und verschiedenen Temperaturen des Absorbers.

Aufgaben Bestimmung der Effizienz des Sonnekollektors unter verschiedenen experimentellen Bedingungen, zum Beispiel mit oder ohne Halogen-Beleuchtung und für unterschiedliche Vorlauftemperaturen, für: 1.

Vollständigen Kollektor

2.

Vollständigen Kollektor, kalter Luftstrom trifft auf Kollektor

3.

Kollektor ohne Glasplatte

4.

Kollektor ohne Glasplatte, kalter Luftstrom trifft auf Kollektor

Lernziele Absorption, Wärmestrahlung, Treibhauseffekt, Konvektion, Wärmeleitung, Kollektor-Gleichungen, Effizienz / Wirkungsgrad, Energieobergrenze.

Prinzip Die elektrischen Eigenschaften von Elektrolyseur und Brennstoffzelle werden untersucht, indem die Strom-Spannungs-Kennlinie mithilfe verschiedener Lastwiderstände aufgenommen wird. Um den Wirkungsgrad zu bestimmen, speichert man Wasserstoff und Sauerstoff in kleinen Gasometern und misst das entstandene bzw. verbrauchte Volumen.

Aufgaben 1.

Aufnahme der Kennlinie der PEM-Elektrolyseur.

2.

Aufnahme der Kennlinie der PEM-Brennstoffzelle.

3.

Ermittlung des Wirkungsgrades der PEM-Elektrolyse-Anlage.

4.

Ermittlung des Wirkungsgrades der PEM-Brennstoffzelle.

Lernziele Elektrolyse, Elektroden Polarisation, Zersetzungsspannung, Galvanische Elemente, Faraday-Gesetz.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5330100

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch

Cobra4 Sensor-Unit Energy, Strom, Spannung, Arbeit, Leistung

P5310100

Sonnenkollektor-Testfeld

Zur Messung und direkten Anzeige von Messgrößen zur elektrischen Leistung und Energie im Gleich- und Wechselstromkreis (Strom, Spannung, Wirk- und Scheinleistung, Phasenverschiebung, Frequenz, elektrische Arbeit), insbesondere bei Versuchen zur Erneuerbaren Energie.

Vier Kollektoren unterschiedlichen Aufbaus zur Untersuchung der Effizienz unter verschiedenen Licht- und Wetterverhältnissen.

06756-00

excellence in science 596

Cobra4 Sensor-Unit Energy 12656-00 Cobra4 Mobile-Link 12620-00

3.3 Erneuerbare Energie 3.3.1 Allgemein

Kennlinien einer Solarzelle

Stirlingmotor mit Cobra3

Prinzip

Prinzip

Die Strom-Spannungs-Kennlinie einer Solarzelle wird für verschiedene Lichtintensitäten gemessen. Die Abhängigkeit der Leerlaufspannung und Kurzschlussstrom von der Temperatur wird bestimmt.

Der Stirlingmotor wird mit einem Drehmomentmeter bzw. einem Generator belastet. Wirkungsgrad und Leistung, sowie erzeugte mechanische Arbeit werden in Abhängigkeit verschiedener Parameter bestimmt. Das Messen und Auswerten des p-V-Diagramms erfolgt direkt mithilfe des Messwerterfassungssystems Cobra3.

Aufgaben 1.

Bestimmung der Lichtintensität in verschiedenen Entfernungen zur Lichtquelle.

Aufgaben 1.

Bestimmung des thermischen Wirkungsgrades des Brenners.

Berechnung der Gesamtenergie des Motors aus der durch die Isothermen und Isochoren umschlossenen Fläche.

2.

Messung des Kurzschlussstroms und Leerlaufspannung bei unterschiedlichen Intensitäten.

2.

3.

Ermittlung der Temperaturabhängigkeit von Leerlaufspannung und Kurzschlussstrom.

3.

4.

Aufzeichnung der Strom-Spannungs-Kennlinie bei verschiedenen Lichtintensitäten.

Ermittlung der mechanischen Arbeit pro Umdrehung und Berechnung der mechanischen Leistung in Abhängigkeit von der Rotationsfrequenz mithilfe des Drehmomentmeters und Bestimmung des Wirkungsgrades.

5.

Aufzeichnung der Strom-Spannungs-Kennlinie unter verschiedenen Betriebsbedingungen: Kühlung der Geräte mit einem Gebläse, keine Kühlung, Durchscheinen des Lichts durch eine Glasplatte.

4.

Bestimmung der elektrischen Leistung in Abhängigkeit von der Rotationsfrequenz.

6.

Bestimmung der Kennlinie bei Beleuchtung durch Sonnenlicht.

Lernziele Halbleiter, p-n-Übergang, Energie-Band-Diagramm, Fermi-Energie, Diffusionspotenzial, Innenwiderstand, Wirkungsgrad, Fotoleitender Effekt, Akzeptor, Donatoren, Valenzband, Leitungsband.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5320101

Lernziele Erster und zweiter Hauptsatz der Thermodynamik, Reversible Kreisprozesse, Isochore und isothermen Zustandsänderungen, Gasgesetze, Wirkungsgrad, Stirlingmotor, Energieumwandlung, Wärmepumpe.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5311015

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences

Experimentierwagen für Energieumwandlung

Zur Demonstration der Wirkung der durch Umwandlung aus Licht oder Wärmeenergie gewonnenen elektrischen Energie. Außerdem kombinierbar mit anderen regenerativen Energiequellen und Energiespeichern. Mit Polwendeschaltern zur Richtungsumkehr bei Berührung der Stoßstangen. (ohne Thermogenerator) Nutzlast 2,5 kg, Abmessungen (mm) 310 x 130 x 80 11061-21

Mehr als 200 Versuchsbeschreibungen zu Themenbereichen der Angewandten Naturwissenschaften (Applied Sciences): Angewandte Mechanik, Photonik, Elektrotechnik, Erneuerbare Energie, Geowissenschaften, Materialwissenschaften, Agrarwissenschaften, Lebensmittelchemie, Ökologie, Medizin.

DIN A4, Ringordner, in Farbe, über 1000 Seiten, in englischer Sprache 16508-02

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 597

3.3 Erneuerbare Energie 3.3.2 Wärme

Nutzung von Wärmeenergie Die Energieform Wärme lässt sich gezielt erzeugen, transportieren, nutzen und in andere Energieformen umwandeln. Dieses Kapitel ist deshalb nach folgenden Schwerpunkten geordnet: Umwandlung von Solarenergie in Wärmeenergie - Solarthermie und Parabolrinnen-Kraftwerke, Absorption und Emission von Wärmestrahlung, Energiesparen - Wärmedämmung, Umwandlung von Wärmeenergie in mechanische und elektrische Energie - Wärmepumpen und Thermogeneratoren.

Umwandlung von Solarenergie in Wärmeenergie Solarthermie und Parabolrinnen-Kraftwerke

Sonnenkollektor für Schülerversuche

Erwärmen von Wasser in einem Sonnenkollektor

Funktion und Verwendung Für Schülerexperimente zur Umwandlung von Sonnenenergie in Wärmeenergie, vor allem zur Durchführung grundlegender Experimente zur Funktionsweise eines Sonnenkollektors. Absorption von weißer und schwarzer Fläche oder Einfluss der Isolierung sowie der Treibhauseffekt können untersucht werden.

Der Sonnenkollektor kann ebenfalls als sogenanntes Themohaus mit Styroporwänden und Fenster eingesetzt werden.

Vorteile Wie lässt sich Wasser mit einem Sonnenkollektor erwärmen?

In ein Modell-Sonnenkollektor wird ein kleiner Becher mit Wasser gestellt. Die Umwandlung der Solarenergie in Wärmeenergie wird über den Anstieg der Wassertemperatur gemessen.

Der Versuch lässt sich mit dem Schüler-Set Erneuerbare Energie EN 1 durchführen (13287-88).

Kompaktes, vielseitiges Schaumstoffgehäuse zur Halterung und zum Isolieren der Absorberplatten, zwei Kerben an der Unterseite des Schaumstoffgehäuses zum Aufsetzen auf die Stangen der "optischen Bank" des Schülerversuchs-Systems, auch für Experimente zum Thermohaus und zur Wärmestrahlung geeignet, abgestimmt auf andere Geräte zum Thema erneuerbare Energie.

Ausstattung und Technische Daten Schaumstoff-Gehäuse, schwarze und weiße Absorberplatte mit Bohrungen für Temperaturmessung, Stiel zum separaten Aufstellen der Platten, transparente Kunststoffscheibe, Stiel: L = 90 mm, Ø 10 mm, Gehäuse: T x B x H: 60 mm x 115 mm x 150 mm

P9513500

TESS Applied Sciences Set Erneuerbare Energie EN 1

05760-00

Halter für Halogenlampe mit Reflektor

Funktion und Verwendung Eignet sich in Verbindung mit der Halogenlampe mit Reflektor, (05780.00) als Ersatz-Sonne für Schülerversuche zur Solarenergie bzw. zur erneuerbaren Energie.

TESS Applied Sciences Set Erneuerbare Energie EN 1 13287-88 interTESS Software, DVD 01000-00 TESS Set Erneuerbare Energie EN 1 mit interTESS-DVD 13287-77

excellence in science 598

Hitzeschutz durch vollständig umschlossene Lampe und Lüftungslöcher. Mit Kabel und 4-mm Steckern.

Halter für Halogenlampe mit Reflektor 05781-00 Halogenlampe mit Reflektor, 12V / 20 W 05780-00

3.3 Erneuerbare Energie 3.3.2 Wärme

Erwärmen von Wasser mit einer Parabolrinne

Klemmhalter Ø 16 mm, mit Stiel

Funktion und Verwendung Zur Befestigung von Geräten mit einem Ø von 16 mm an Stativmaterial. Z. B. Reagenzgläser, Parabolrinneneinheit oder Wasserpumpe/ Generator aus dem Set TESS Erneuerbare Energie.

Ausstattung und technische Daten Wie lassen sich Flüssigkeiten besonders effizient durch die Sonne erwärmen?

Klemme aus Kunststoff, für Geräte mit einem Ø von 16 mm, Stiellänge: 36 mm, Stiel-Ø 10 mm

Dieser Versuch zeigt die Auswirkungen einer Parabolrinne und deren Position auf die Erwärmung von Wasser in einem Reagenzglas.

Dafür wird der Temperaturverlauf des Wassers im Reagenzglas untersucht. Dieses Prinzip wird in Parabolrinnenkraftwerken wie z. B. beim geplanten Projekt Desert Tec angewendet.

Zubehör

Der Versuch lässt sich mit den Schüler-Sets Erneuerbare Energie EN 1 und EN 2 durchführen (13287-88, 13288-88).

P9519100

Wasserpumpe/Generator (05765-00).

(05753-00),

Parabolrinneneinheit

05764-00

Muffe auf Haftmagnet

Parabolrinnen-Einheit

Funktion und Verwendung Muffe aus Metalldruckguss mit Klemmschraube auf Haftmagnet montiert, zur Halterung von Rundstäben o.ä. an der Demo-Tafel Physik (02150-00) und Platte für Komplettversuche (45510-00).

Ausstattung und technische Daten Abstand der Spannstelle von der Platte: ca. 35 mm; Spannweite der Muffe für Rundstäbe: 2... 14 mm; Gesamthöhe des Halters: ca . 50 mm; Haltekraft: 10 N Funktion und Anwendung Modell zur Untersuchung des Prinzips und der Arbeitsweise von Solarenergie-Anlagen mit konzentrierenden Spiegeln. Zur Durchführung von Versuchen zum Thema erneuerbare Energie, speziell Solarkraftwerke. Kann mit der Muffe auf Haftmagnet (02151-01) an der Demo-Tafel Physik eingesetzt werden.

02151-01

Netzgerät 0...12 V DC/ 6 V, 12 V AC

Vorteile Einfache Montage, Temperaturmessung im Reagenzglas auch mit einem Thermometer möglich, Realitätsnahe Ausführung.

Ausstattung und Technische Daten hoch reflektierender linearer konkaver Spiegel mit Halter: H x B x T: 110 mm x 90 mm x 55 mm; Brennweite: 2,5 cm. geschwärztes Reagenzglas mit Schraubkappe (Typ GL 18/8): 160mm x 16mm.

Glasrohr: Länge 250 mm, Ø 8 mm.

Zubehör Klemmhalter, Ø 16 mm, mit Stiel (05764-00).

Funktion und Verwendung Netzgerät für gleichzeitige Versorgung mit Gleich- und Wechselspannung, überlastungs- und kurzschlussfeste Ausgänge, Erd- und Massefrei, mit Thermosicherung, 4-mm-Sicherheitsbuchsen, Restwelligkeit < 1mVss, stellbare Spannungs- und Strombegrenzung (0 ... 12V, 0 ... 2A).

05765-00 13505-93

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 599

3.3 Erneuerbare Energie 3.3.2 Wärme

Absorption von Wärmestrahlung mit einem Sonnenkollektor

Untersuchung der Abhängigkeit des Erwärmens eines Körpers im Sonnenlicht von der Oberflächentemperatur.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Physik Handbuch Wärme auf der Tafel (WT) 01154-01 Deutsch P1292100

Demo advanced Physik Handbuch Wärme auf der Tafel

Nutzung von Strahlungsenergie mit einem Sonnenkollektor

Mit dem vollständigen Solarkollektor wird durchströmendes Wasser erwärmt. Die Temperaturerhöhung ist von der Volumenstärke des Wassers abhängig.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Physik Handbuch Wärme auf der Tafel (WT) 01154-01 Deutsch Demo advanced Physik Handbuch Sekundarstufe 1,Mechanik, Akustik, Wärme, regenerative Energie,Elktrik, Optik 01500-01 Deutsch P1292200

Solarkollektor, magnethaftend

15 Versuchsbeschreibungen zur Wärmelehre auf der Hafttafel.

Themenfelder: Ausdehnung, Wärmetransport und Gasgesetze

Funktion und Verwendung

DIN A4, Spiralbindung, s/w, 50 Seiten

Für Demo-Tafel Physik für Experimente zur schrittweisen Demonstration der Wirkungsweise eines Sonnenkollektors.

01154-01

Ausstattung und technische Daten

Lampenfassung E27 mit Reflektorschirm, Schalter, Eurostecker, Mini-Reflektor 200 mm und Halter

Trägerplatte mit Magnetfolie und 2 Kupferblöcken mit 8 mm Aufnahmebohrungen für Thermometer und Gewindebolzen mit Rändelmuttern zur Aufnahme von 2 lackierten Kupferplatten, weiß und schwarz und 1 transparente Makrolonabdeckplatte; 1 Kupferrohrschlange; Flächenmaße (mm): 150 x 150 02165-00

Auslaufgefäß für Demo-Tafel Funktion und Verwendung Zusammen mit Leuchtmittel einsetzbar als "Sonnenersatz".

Leistungsaufnahme max. 250 W; Lieferung ohne Leuchtmittel.

Lampenfassung E27 mit Reflektorschirm, Schalter, Eurostecker, Mini-Reflektor 200 mm und Halter 06751-01 Glühlampe 230 V/120 W, mit Reflektor 06759-93

excellence in science 600

02158-00

3.3 Erneuerbare Energie 3.3.2 Wärme

Sonnenkollektor

Sonnenkollektor

Prinzip

Funktion und Verwendung

Der Sonnenkollektor wird mit einer Halogenlampe von bekannter Lichtintensität beleuchtet. Die Wärme, die vom Kollektor aufgenommen wird, kann aus dem Volumenstrom und dem Temperaturunterschied des Wassers am Eingang und am Ausgang des Absorbers berechnet werden, wenn die Vorlauftemperatur, durch Abgabe von Energie ins Reservoir, nahezu konstant bleibt. Der Wirkungsgrad des Kollektors wird bestimmt. Die Messung erfolgt bei unterschiedliche Kollektor-Anordnungen und verschiedenen Temperaturen des Absorbers.

Kompaktgerät zur schrittweisen Erarbeitung aller Kollektorfunktionen.

Ausstattung und technische Daten

Aufgaben

Rückseitige Isolierung und vordere Glasabdeckung abnehmbar; Schwarzer Edelstahlabsorber mit senkrechten parallelen Bahnen für den Wasserdurchfluss; Hahn zum Befüllen und Entleeren auf der Unterseite; Ausdehnungsgefäß aus Glas; Rahmen des Kollektors mit Winkelskale und Befestigungsschraube zum Einstellen des Beleuchtungswinkels; Zwei Temperaturmessstellen zur Messung der Wassertemperaturen am Einlauf und Auslauf des Kollektors

Bestimmung der Effizienz des Sonnekollektors unter verschiedenen experimentellen Bedingungen, z. B. mit oder ohne Halogenbeleuchtung und für unterschiedliche Vorlauftemperaturen, für:

Absorber: Volumen: ca. 350 ml; Abmessungen (mm): 300 x 400; Wärmedämmung: Polyurethanschaum, Dicke 20 mm; Temperaturmessstellen: 2; Gehäusemaße (mm): 480 x 520 x 60

1.

Vollständigen Kollektor

Zubehör

2.

Vollständigen Kollektor, kalter Luftstrom trifft auf Kollektor

3.

Kollektor ohne Glasplatte

4.

Kollektor ohne Glasplatte, kalter Luftstrom trifft auf Kollektor

Gestell für Sonnekollektor (06757-00); Thermometer, -10 ... 110°C (38005-02); Empfohlen: Umwälzpumpe mit Durchflussmesser (06754-01), Wärmetauscher (06755-00), Schutzhülsen für Temperaturmessfühler (11762-05).

Lernziel: Absorption, Wärmestrahlung, Treibhauseffekt, Konvektion, Wärmeleitung, Kollektor-Gleichungen, Effizienz / Wirkungsgrad, Energieobergrenze.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch

Sonnenkollektor 06753-00 Gestell für Sonnenkollektor 06757-00

Wärmetauscher

P5310100

Halogenleuchte 1000 W

Funktion und Verwendung Funktion und Verwendung

Zur Übertragung der mit dem Sonnenkollektor gewonnenen Energie in ein anderes System, z. B. Speicher oder Wärmepumpe (04370-88).

Sicherheitsfotoleuchte mit Handgriff, einsetzbar als Hand- oder Stativleuchte.

Ausstattung und technische Daten

08125-93

Wendelförmig gebogenes, verzinntes Kupferrohr, Außendurchmesser: 100 mm, Rohrenden für Schlauchdurchmesser 10 mm.

06755-00

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 601

3.3 Erneuerbare Energie 3.3.2 Wärme

Sonnenkollektor-Testfeld

Absorption und Emission von Wärmestrahlung Wärmestrahlung wird von Körpern mit dunklen Oberflächen stärker absorbiert als von Körpern mit hellen oder gar blanken Oberflächen. Versuche zur Absorption können relativ einfach durch Temperaturmessung in Gefäßen mit unterschiedlicher Oberfläche durchgeführt werden.

Die Abstrahlung von Wärmeenergie ist ebenfalls von der Beschaffenheit der Oberfläche eines Körpers abhängig. Dies lässt sich jedoch nur ungenügend durch Abkühlung und Temperaturmessung nachweisen. Dafür sollte die Abstrahlung eines „Leslie-Würfels“ mit einer Thermosäule untersucht werden.

Funktion und Verwendung Einsetzbar in Gestell für Sonnenkollektor (06757-00).

Ausstattung und technische Daten

Einfluss der Oberfläche auf die Absorption von Solarenergie

Vier Kollektoren in Metallrahmen mit Winkelskale und Befestigungsschraube an der Seite zum Einstellen des Beleuchtungswinkels.

Rückseitig Aufnahmebuchsen für Temperaturmessfühlern bzw. Thermometern Kollektoren: Weißer und schwarzer Absorber, schwarzer Absorber in PUR-Schaum, schwarzer Absorber in Pur-Schaum mit Glasabdeckung, Absorbermaterial: Kupfer, lackiert, Absorberflächen (mm): 100 x 100, Rahmenmaße (mm): 365 x 280 x 60 Zubehör Gestell für Sonnkollektor (06757-00), Thermometer, -10...110°C (4 x) (38005-02), Andere Temperaturmessfühler

Warum leben die Beduinen in weißen Zelten?

In diesem Versuch wird untersucht, wie sich schwarze und weiße Absorberplatten unter Bestrahlung mit einer Halogenlampe verhalten.

06756-00

Umwälzpumpe mit Durchflussmesser

Der Versuch lässt sich mit dem Schüler-Set Erneuerbare Energie EN1 durchführen (13287-88).

P9513200

Strahlungswürfel nach Leslie

Funktion und Verwendung Zur Wasserförderung mit einstellbarer Volumenstromstärke.

Funktion und Verwendung

Ausstattung und technische Daten

Zur Untersuchung der Temperaturabhängigkeit von Wärmestrahlung von verschiedenen Oberflächen.

Metalltischgestell mit frontseitigem Durchflussmesser und rückseitiger Zahnradpumpe mit Anschlussoliven. Durchflussmesser mit Nadelventil und skaliertem Schauglas.

Messbereich: 0 ... 200 cm3 / min, Teilung: 10 cm3 / min, Flüssigkeit: Wasser, Gebrauchslage: senkrecht, Betriebstemperatur: max. 90 °C, Betriebsdruck: max. 3,8 . 105 Pa, Schlauchanschluss: Ø 10 mm, Anschlussspannung: 3 .. .6 V, Stromstärke: 1,5 A, Gehäusemaße (mm): 120 x 140 x 315 06754-01

excellence in science 602

Ausstattung und technische Daten Messinghohlwürfel mit den Seitenflächen metallisch blank und matt sowie weiß und schwarz lackiert. Deckel mit Öffnung für Rührer und Thermometer. Maße (mm): 120 x 120 x 120.

Strahlungswürfel nach Leslie 04555-00 Rührer zum Strahlungswürfel nach Leslie 04555-01

3.3 Erneuerbare Energie 3.3.2 Wärme

Stefan-Boltzmannsches Strahlungsgesetz mit Cobra3

Thermosäule nach Moll

Funktion und Verwendung

Prinzip Nach dem Stefan-Boltzmann-Gesetz ist die Energie, die von einem schwarzen Körper per Flächeneinheit und Zeiteinheit emittiert wird, proportional zur vierten Potenz der absoluten Temperatur des Körpers. Das Stefan-Boltzmann-Gesetz gilt auch für so genannte "graue" Körper, deren Oberfläche einen Wellenlängen unabhängigen Absorptionskoeffizient von weniger als eins zeigen. Der "graue" Körper wird bei diesem Versuch durch die Glühwendel einer Glühlampe dargestellt, deren Energie-Emissionen in Abhängigkeit von der Temperatur untersucht wird.

Aufgaben 1.

2.

Ermittlung des Widerstandes der Glühwendel einer Glühlampe bei Raumtemperatur und Bestimmung des Widerstandes der Wendel bei Null Grad R0.

Messung der Energieflussdichte der Lampe bei verschiedenen Heizspannungen. Die entsprechenden Heizströme werden für jede Heizspannung abgelesen und der Widerstand wird berechnet. Unter der Annahme einer Temperaturunabhängigkeit des Heizfadenwiderstandes zweiter Ordnung, kann die Temperatur aus dem gemessenen Widerstand berechnet werden.

Lernziele Hohlraumstrahlung, Schwarzkörperstrahlung, Thermoelektrische Kraft, Temperaturabhängigkeit von Widerständen.

Thermosäule zum Nachweis von Wärmestrahlung und Messung des Strahlungsflusses.

Vorteile Metallzylinder mit poliertem, konischem Reflektor, mit nichtselektiver schwarzer Kohlebeschichtung und 16 Thermoelementen in Reihe geschaltet und 4 mm Anschlussbuchsen. Mit abnehmbaren Haltestiel, inkl. Schutzglasfenster zur Verringerung von Strahlungsverlusten und Kalibrierzertifikat mit Empfindlichkeitsangabe.

Ausstattung und technische Daten Spektralbereiche: ohne Fenster: 200 ... 50000 nm, mit Fenster: 300 ... 3000 nm.

Ansprechzeit (95%): max. 30 s; Durchmesser Absorberfläche: 12 mm; Öffnungswinkel: 10°; Maximale Strahlungintensität: 2000 W/m²; Empfindlichkeit: 20 ... 40 µV/W/m²; Durchmesser/Länge (mm): 34/80; Stiellänge: 170 mm; Stieldurchmesser: 10 mm; Masse: 600 g.

Thermosäule nach Moll 08479-00 Schutzrohr für Thermosäule 08479-01 Spalt für Thermosäule, aufsteckbar 08479-02

Cobra3 BASIC-UNIT, USB

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch P2350115

Stelltrafo mit Gleichrichter 15VAC/12VDC/5A Funktion und Verwendung Kompakt-Interface zum Messen, Steuern und Regeln in Physik, Chemie, Biologie und Applied Sciences. Ausgelegt für zahlreiche Messgrößen und Spezialthemen.

Funktion und Verwendung Stelltrafo mit stufenlos stellbarer Gleich- und Wechselspannung und zusätzlich zwei Festspannungen.

Cobra3 BASIC-UNIT, USB 12150-50 Netzgerät 12 VDC/2 A 12151-99 Software Cobra3 Universalschreiber 14504-61

13530-93

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 603

3.3 Erneuerbare Energie 3.3.2 Wärme

Energiesparen - Wärmedämmung

Wärmeisolation

Wärmedämmung eines Hauses und Thermografie

Die Wärmeisolation verschiedener Stoffe wird mit Hilfe von Testgefäßen miteinander verglichen. Als Materialien stehen zur Verfügung: Styropor und Mineralwolle (Dämmstoffe), Sand und Sägemehl (als Beispiel für Stein- oder Holzwände) und Alufolie als Beispiel für Metall-Fensterrahmen. Luft zwischen den Gläsern kann ein Beispiel für Isolierglas- oder Hohlziegel sein.

Warum werden die Wände von Häusern mit zusätzlichen Platten aus Styropor gedämmt?

In diesem Versuch wird ein Sonnenkollektor als Modell-Haus verwendet. Die Wände bestehen aus Styropor. Die durchsichtige Kunststoffplatte ist das Fenster. Der Wärmedurchgang durch Wand und Fenster wird durch Messung der Außenwandtemperaturen verglichen.

Der Versuch lässt sich mit dem Schüler-Set Erneuerbare Energie EN1 durchführen (13287-88).

P9513600

Beim Abkühlen des Wassers spielt auch die Wärmekapazität der Wand eine Rolle. Um den Einfluss von Wärmekapazität und Wärmeleitung unterscheiden zu können, wird zusätzlich die Außentemperatur der Wand beobachtet. Gute Wärmeleitung bewirkt eine hohe Außentemperatur.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Physik Handbuch Sekundarstufe 1, Mechanik, Akustik, Wärme, regenerative Energie,Elektrik, Optik 01500-01 Deutsch P1427500

Sonnenkollektor für Schülerversuche

Wärmedämmungstesteinheit

Funktion und Verwendung Für Schülerexperimente zur Umwandlung von Sonnenenergie in Wärmeenergie. Absorption von weißer und schwarzer Fläche oder Einfluss der Isolierung sowie der Treibhauseffekt können untersucht werden.

Der Sonnenkollektor kann ebenfalls als sogenanntes Thermohaus mit Styroporwänden und Fenster eingesetzt werden.

05760-00

Funktion und Verwendung Experimentiersatz für Schüler- und Demonstrationsversuche zur Beobachtung von Wärmedämmeigenschaften verschiedener Wandmaterialien und zur Erarbeitung der Begriffe Wärmedämmung, Wärmeleitung und Wärmekapazität.

Vorteile

Thermogenerator für Schülerversuche

Neben den mitgelieferten Untersuchungsmaterialien können auch andere Materialien (Feder, Wolle, usw.) untersucht werden. Durch Anfeuchten von Sand oder Sägemehl können nasse Holz- und Steinwände simuliert werden.

Ausstattung und technische Daten

Funktion und Verwendung Thermoelektrischer Generator und Peltier-Wärmepumpe zur Durchführung von Schülerversuchen zur Energieumwandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie und zum Einsatz der Wärmepumpe zur Ausnutzung von Erdwärme und Umgebungswärme.

05770-00

excellence in science 604

Zwei isolierte Glasgefäße mit Bodenplatte und Abdeckring; Durchmesser: 160 mm; Höhe: 80 mm; Inklusive Aufbewahrungsschale und Versuchsmaterialien; Versuchsmaterialien: Styropor (Dämmstoff), Mineralwolle (Dämmstoff), Sand (Steinwand), Sägemehl (Holzwand) und Aluminiumfolie (Fenster- und Türrahmen).

Wärmedämmungstesteinheit 04505-00 Schülerthermometer, -10 ... +110°C, l = 230 mm 38005-10

3.3 Erneuerbare Energie 3.3.2 Wärme

Digitale Großanzeige, RS232-Schnittstelle

Wärmedämmung / Wärmeleitung

Funktion und Verwendung Das Gerät dient zur demonstrativen Messwertdarstellung für PHYWEHandmessgeräte, Waagen, Cobra3 COM-Unit und für Cobra4 MobileLink in Verbindung mit Cobra4 Display-Connect.

56 mm hohe 4-stellige LED-Anzeige für die Messwert-Darstellung und 60 mm hohe Matrixanzeige für die automatische Einheit-Darstellung.

Lieferung mit Steckernetzteil.

07157-93

Cobra4 Display-Connect, Set aus Sender und Empfänger für die Benutzung des Cobra4 Mobile-Link mit digitalen Großanzeigen

Prinzip Ein Modellhaus mit austauschbaren Seitenwänden wird für die Bestimmung der Wärmedurchgangszahl (k-Werte) verschiedener Wände und Fenster sowie für die Ermittlung der Wärmeleitfähigkeit der verschiedenen Materialien verwendet. Dazu werden Temperaturen innerhalb und außerhalb der Wände bei konstanten Innen- und Außenluftemperaturen gemessen. Es werden außerdem mehrschichtige Wandaufbauten, Heizen im Haus und Sonneneinstrahlung von außen untersucht.

Aufgaben 1. Messung und Interpretation der Wassertemperaturen während der Erwärmung und während der vorübergehenden externen Beleuchtung der Wände.

2. Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit von Holz und Styropor.

3. Bestimmung der k-Werte von gewöhnlichem Glas und Isolierglas-Fenstern, Wänden aus Holz unterschiedlicher Dicke und mehrschichtiger Wände aus Holz, Styropor und/oder Hohlräumen.

Funktion und Verwendung Gerätekombination aus einem Sender und einem Empfänger zur funkbasierten Kommunikation zwischen einem Cobra4 Mobile-Link und bis zu 2 digitalen Großanzeigen.

Das System arbeitet mit 5 umschaltbaren Sendekanälen bei einer Trägerfrequenz von 433 MHz. Die Stromversorgung des Senders und Empfängers erfolgt über die Geräte. Ein paralleles Aufzeichnen der Messreihe ist über die SD-Karte des Mobile-Links möglich.

Cobra4 Display-Connect, Set aus Sender und Empfänger für die Benutzung des Cobra4 Mobile-Link mit digitalen 12623-88 Cobra4 Mobile-Link 12620-00 Cobra4 Sensor-Unit 2 x Temperatur, NiCr-Ni 12641-00 Tauchfühler, NiCr-Ni, Edelstahl, -50 ... 400 °C 13615-03

Lernziele Wärme-Übergang, Wärmeübertragung, Wärmeleitfähigkeit, Thermische Strahlung, Treibhaus-Effekt, Wärmekapazität, Temperaturamplitudendämpfung.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5310400

Heizungsregelung, elektronisch, für Thermohaus

Funktion und Verwendung Regeleinrichtung für Thermohausheizung (04507-93).

Ausstattung und technische Daten Mit Temperatursteller, Heizphasenanzeige, NTC-Temperaturfühler in Metallschutzrohr, Analogausgang / 4-mm-Buchsen und Schukodose für Heizungsanschluss, Schaltleistung: max. 100 W, Regelbereich: 35 ... 70°C, Regelgenauigkeit: +/- 2°C, Analogausgang: 0 ... 12 V DC, Anschlussspannung: 230 V, schlagfestes Kunststoffgehäuse mit fester Netzanschlussleitung, Maße: (mm) 225 x 110 x 65, mit 100 W-Glühlampe zur Schnellheizung.

04506-93

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 605

3.3 Erneuerbare Energie 3.3.2 Wärme

Thermohaus

Umwandlung von Wärmeenergie - Wärmepumpen und Thermogeneratoren

Elektrische Kompressionswärmepumpe

Funktion und Verwendung Kompaktgerät zur Durchführung quantitativer Wärmedämmungsexperimente.

Ausstattung und technische Daten Grundgerät mit integrierter Heizung und austauschbaren Messwänden aus: Holz (Ø 10, 20, 30 und 40 mm), Glas (Ø 5 mm) und Isolierglas sowie Styropor (Ø 20 mm), Heizung: 60 W / 230 V-Glühlampe E27, Diodenbuchsen für elektronische Heizungsregelung und Temperaturfühleranschluss, Anschlussspannung: 230 V, Maße (mm): 400 x 400 x 400.

04507-93

Prinzip Druck und Temperatur im Kreislauf einer als Wasser-Wasser-Wärmepumpe arbeitenden elektrischen Kompressionswärmepumpe werden in Abhängigkeit von der Zeit gemessen. Die aufgenommene und freigesetzte Energie berechnet sich aus der Erhitzung und Abkühlung der beiden Wasserbäder.

Aufgaben

Cobra4 Mobile-Link, Set inkl. Akkus, SD-Speicherkarte, USB-Kabel und Software measure

1.

2.

3.

Bestimmung des Wirkungsgrades des Kompressors beim Betrieb als Wasserwärmepumpe.

Messung der Verdampfertemperatur und der Wasserbadtemperatur auf der Kondensatorseite unter verschiedenen Bedingungen auf der Verdampferseite im Betrieb als LuftWasser-Wärmepumpe.

Bestimmung der vom Kompressor verbrauchten Energie und der Leistungsziffer.

Lernziele Kühlschrank, Kompressor, Drosselventil, Zirkulation, Verdampfer, Kondensator, Dampfdruck, Verdampfungsenthalpie.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5310200

Arbeits- und Leistungsmessgerät Funktion und Verwendung Modernes und leistungsfähiges Handmessgerät zur mobilen Datenerfassung, an das alle Cobra4 Sensor-Units durch einen sicheren SteckRast-Verschluss angeschlossen werden können.

Inklusive 2GB SD-Karte zur Aufzeichung von Messungen, USB-Kabel zum Auslesen der Messdaten, Hochleistungs-Mignon-Akkus und Auswertesoftware measure.

Cobra4 Mobile-Link, Set inkl. Akkus, SD-Speicherkarte, USBKabel und Software measure 12620-55 Cobra4 Sensor-Unit 2 x Temperatur, NiCr-Ni 12641-00 Thermoelement, NiCr-Ni, -50...500°C 13615-02

Funktion und Verwendung Arbeits- und Leistungsmessgerät zum gleichzeitigen Anzeigen von elektrischer Leistung und Arbeit in Gleich- u. Wechselstromkreisen mit rückseitiger Schukosteckdose für Netzverbraucher.

Insbesondere werden folgende Größen gemessen und angezeigt: Wirkund Scheinleistung (echter Eff.-Wert), Strom, Spannung, Phasenwinkel und Frequenz, Energie, Zeit.

Das Gerät besitzt einen Analogausgang für alle Messgrößen zum Anschluss an beispielsweise das Messwerterfassungssystem Cobra3.

13715-93

excellence in science 606

3.3 Erneuerbare Energie 3.3.2 Wärme

Wärmepumpe, Kompressorprinzip

Stirlingmotor mit Cobra3

Prinzip Funktion und Verwendung Fehlbedienungssichere Kompaktausführung einer elektrischen Kompressionswärmepumpe auf Tischgestell.

Zur Temperaturmessung eignet sich beispielsweise das digitale Temperaturmessgerät 4-2 (13617-93), das wahlweise manuell oder mit dem Computer betrieben werden kann.

Ausstattung und technische Daten mit Frontwand, mit Hoch- und Niederdruckmanometern, mit 2 Schaugläsern zum Erkennen der Aggregatzustände, 4 Temperaturmessstellen jeweils vor und hinter 2 Wärmetauschern aus Kupferrohrspiralen, thermostatgesteuertes Expansionsventil, Druckschutzschalter, Kompressor und 2 Isoliergefäße mit Ablaufhahn, Rückwand abnehmbar zum Nachvollziehen der Leitungsführung, Hochdruckseite 1,5 MPa, Niederdruckseite 0,2 MPa, Nennleistung 150 W, Anschlussspannung 230 V, Gehäusemaße (mm) 750 x 350 x 630.

04370-88

Temperaturmessgerät 4-2

Der Stirlingmotor wird mit einem Drehmomentmeter bzw. einem Generator belastet. Wirkungsgrad und Leistung, sowie erzeugte mechanische Arbeit werden in Abhängigkeit verschiedener Parameter bestimmt. Das Messen und Auswerten des p-V-Diagramms erfolgt direkt mithilfe des Messwerterfassungssystems Cobra3.

Aufgaben 1.

Bestimmung des thermischen Wirkungsgrades des Brenners.

2.

Berechnung der Gesamtenergie des Motors aus der durch die Isothermen und Isochoren umschlossenen Fläche.

3.

Ermittlung der mechanischen Arbeit pro Umdrehung und Berechnung der mechanischen Leistung in Abhängigkeit von der Rotationsfrequenz mithilfe des Drehmomentmeters und Bestimmung des Wirkungsgrades.

4.

Bestimmung der elektrischen Leistung in Abhängigkeit von der Rotationsfrequenz.

Lernziele Erster und zweiter Hauptsatz der Thermodynamik, Reversible Kreisprozesse, Isochore und isothermen Zustandsänderungen, Gasgesetze, Wirkungsgrad, Stirlingmotor, Energieumwandlung, Wärmepumpe.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5311015

Stirlingmotor, transparent Funktion und Verwendung Modernes, sehr bedienerfreundlich gestaltetes Gerät für die Messung von Temperaturen (Pt100) und Temperaturdifferenzen mit 4 Messstellen und 2 Anzeigen.

Mit Schnittstelle zum computerunterstützten Messen und Auswerten mit measure.

Temperaturmessgerät 4-2 13617-93 Temperatur-Tauchsonde Pt100, Edelstahl, -20...+300°C 11759-01 Software Temperaturmessgerät 4-2 14405-61 Datenkabel, Stecker/Buchse, 9-polig 14602-00 Konverter USB - RS232 14602-10

Funktion und Verwendung Stirlingmotor zur Demonstration der Funktionsweise eines Heißluftmotors, einer Kältemaschine/ Wärmepumpe.

Vorteile Transparenter Arbeits- und Verdrängerzylinder in 90 Grad-Anordnung, montiert auf Metallgrundplatte , 2 Temperaturmessstellen für NiCr-Ni Thermoelemente.

Ausstattung und technische Daten Leistung ca. 1 W , Leerlaufdrehzahl ca. 800 U/min, Grundplatte (mm): 207 x 290, inkl. Spiritusbrenner.

04372-00

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 607

3.3 Erneuerbare Energie 3.3.2 Wärme

Motor/Generator-Einheit

Funktion und Verwendung In Verbindung mit transparentem Stirlingmotor (04372.00) zur Umwandlung von mechanischer in elektrische Energie und zum Betrieb als Wärmepumpe oder Kältemaschine.

12 V-Gleichstrommotor mit zwei Schnurscheiben montiert auf Metallträger mit Glühlampenfassung E10, Umschalter und zwei 4 mm-Buchsenpaaren. Inklusive Treibriemen und Glühlampe (4V / 0,04 A)

Stirlingmotor-Messgerät pVnT

Funktion und Verwendung In Verbindung mit Stirlingmotor (04372-00) und Sensoreinheit (04371-00) zur Bestimmung thermodynamischer Zustandsgrößen des Stirlingkreisprozesses und zum Auslesen des p-V-Diagramms mit einem Oszilloskop oder dem Messwerterfassungssystem Cobra3.

Ausstattung und technische Daten Drei separate LED-Displays (h = 20 mm) zur gleichzeitigen Anzeige von Drehzahl, Temperaturen und Temperaturdifferenzen; Drehzahlmessbereich max. 1999 U/min; Temperatur T1 / ΔT -10..+500 °C; Temperatur T2 -10...+190 °C; 2 Normeingangsbuchsen für NiCr-Ni Thermoelemente; Diodenbuchse für Sensoreinheit; BNC-Ausgänge mit Analogsignalen für Druck/Volumen; Druckbestimmung 5,0 mV/hPa; Volumenbestimmung 2,4 ml/V; Anschlussspannung 230 V; schlagfestes Kunststoffgehäuse mit Tragegriff und Aufstellfuß; Maße (mm): 230 x 236 x 234.

04372-01

Drehmomentmesser

04371-97

Zubehör für Sonnenmotorbetrieb Funktion und Verwendung Zur Leistungsbestimmung am transparenten Stirlingmotor (04372.00).

Federbelasteter Pronyscher Zaum mit Neigungsgewicht, einstellbarem Reibmoment und Drehmomentenskale.

Messbereich 0,025 Nm 04372-02

Funktion und Verwendung

Sensoreinheit pVn für Stirlingmotor

Zum Betrieb des transparenten Stirlingmotors mit Sonnenenergie.

Ausstattung und technische Daten Parabolspiegel, Ø 465 mm, Brennweite: 100 mm, kleines Schwungrad, Speicherrad aus Metall, Ø 70 mm, Halter für Parabolspiegel und Sterlingmotor, Montagewinkel mit Stiel, schwarzer Absorberring, Länge: 55 mm, Ø 34 mm.

Zubehör Halogenleuchte, 1000 W (08125-93) 04372-03

Kamin für Stirlingmotor Funktion und Verwendung In Verbindung mit dem Stirlingmotor-Messgerät (04371.97) zur Erfassung der Zustandsgrößen Druck und Volumen, sowie zur Drehzahlbestimmung beim transparenten Stirlingmotor (04372-00).

Druckempfindlichkeit: 0,044 mV/hPa; Inkrementalgeber: 256 Imp/ Umdrehung

Funktion und Verwendung Zum Aufsetzen auf einen Spiritusbrenner zum gleichmäßigen Heizen des Stirlingmotors bei längeren Messreihen.

04371-00

04372-04

excellence in science 608

3.3 Erneuerbare Energie 3.3.2 Wärme

Peltier-Effekt: Wärmepumpe

Erzeugung von elektrischer Energie mit einem Thermogenerator

Prinzip Kann man beim Umwandeln von elektrischer Energie in Wärme Energie hinzugewinnen?

Ein Becher mit Wasser steht auf der oberen Platte des Thermogenerators. Durch Anlegen einer Spannung an den Thermogenerator wird das Wasser erwärmt. Die verbrauchte elektrische Leistung kann aus den Strom- und Spannungswerten am Generator bestimmt werden. Die erzeugte Wärmeenergie aus der Temperatur des Wasser, dem Volumen und der Wäremkapazität.

Der Versuch lässt sich mit dem Schüler-Set Erneuerbare Energie EN 1 durchführen (13287-88).

P9517400

Der Thermogenerator besteht aus einem Block mit vielen Thermostaten. Diese sind elektrisch in Reihe und thermisch parallel geschaltet, so dass sich ihre Thermospannungen addieren.

Mit Hilfe von Wasserbädern lassen sich die beiden Seiten des Thermogenerators auf unterschiedliche Temperaturen bringen. Größe und Vorzeichen der entstehenden Spannung werden gemessen und es wird untersucht, unter welchen Bedingungen ein kleiner Motor betrieben werden kann.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Physik Handbuch Sekundarstufe 1,Mechanik, Akustik, Wärme, regenerative Energie,Elektrik, Optik 01500-01 Deutsch P1431500

Thermogenerator für Schülerversuche Thermogenerator, Peltierelement

Funktion und Verwendung Thermoelektrischer Generator und Peltier-Wärmepumpe zur Durchführung von Schülerversuchen zur Energieumwandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie und zum Einsatz der Wärmepumpe zur Ausnutzung von Erdwärme und Umgebungswärme.

Vorteile Direkter Schutz des Thermoelementes vor Überhitzung durch fest montierte Aluminiumplatten; Elektrische Anschluss Kabel mit 4-mmSteckern; Zusätzlicher Aluminiumblock zur Speicherung von Wärmeenergie; Aluminiumblock mit Stiel zur Halterung in Stativmaterial; kombinierbar mit anderen Geräten zum Thema erneuerbare Energie Ausstattung und technische Daten Peltier-Element: Stromstärke 1A; Spannung ca. 2 V; T_max = 125°C Thermogenerator: Spannung >200mV bei ΔT=20°C; Leistung >20mW (1 Ω), >10mW (5 Ω) Kabellänge: 20cm; 4-mm-Stecker; Termogenerator (Peltier-Element) zwischen Aluminium-Platten: L x B x H: 60 mm x 40 mm x 8 mm; Klammer zum Fixieren des Thermogenerators auf dem Aluminiumblock; Aluminiumblock mit Stiel (l = 55mm) und Bohrung für Thermometer: LxBxH: 49 mm x 40 mm x20 mm.

05770-00

Funktion und Verwendung Zur direkten Umwandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie und zum Betrieb als Wärmepumpe, sowie zur Demonstration des Seebeck- und Peltiereffektes. 2 vernickelte Kupferwinkel mit Temperaturmessstellen für Thermometer und Temperaturfühler sowie 4-mm-Anschlußbuchsen.

Dazwischen eingebettet ist ein Peltierelement mit 71 thermisch parallel geschalteten Siliziumthermoelementen.

Vorteile Standfeste Kupferwinkel; Temperaturmessungen direkt am Kupferwinkel möglich durch Bohrungen für Thermometer oder Temperaturfühler; einfache elektrische Anschlüsse über 4-mm-Buchsen Technische Daten Thermogenerator: 200 mV bei ΔT = 20°C, Leistung >20 mW (1 Ω), > 10 mW ( 5 Ω) Peltierelement: Stromstärke max. 6 A, Leistung 34,1 W, Tmax = 125°C Anzahl der Thermoelemente 71; Innenwiderstand 2,8 Ω; Maße (mm) 40 x 75 x 140 04374-00

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 609

3.3 Erneuerbare Energie 3.3.2 Wärme

Cobra4 Display-Connect, Set aus Sender und Empfänger für die Benutzung des Cobra4 Mobile-Link mit digitalen Großanzeigen

Halbleiter-Thermogenerator

Funktion und Verwendung

Prinzip

Gerätekombination aus einem Sender und einem Empfänger zur funkbasierten Kommunikation zwischen einem Cobra4 Mobile-Link und bis zu 2 digitalen Großanzeigen.

In einem Halbleiter-Thermogenerator werden die Leerlaufspannung und der Kurzschlußstrom in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz gemessen. Der Innenwiderstand, der SeebeckKoeffizient und der Wirkungsgrad werden bestimmt.

Das System arbeitet mit 5 umschaltbaren Sendekanälen bei einer Trägerfrequenz von 433 MHz. Die Stromversorgung des Senders und Empfängers erfolgt jeweils über die Geräte an denen diese angeschlossen sind. Ein paralleles Aufzeichnen der Messreihe ist über die SD-Karte des Mobile-Links möglich.

Aufgabe 1.

2.

Cobra4 Display-Connect, Set aus Sender und Empfänger fürdie Benutzung des Cobra4 Mobile-Link mit digitalen 12623-88 Digitale Großanzeige, RS232-Schnittstelle 07157-93 Cobra4 Mobile-Link 12620-00 Cobra4 Sensor-Unit Thermodynamics, Druck absolut 2 bar und 2 x Temperatur NiCr-Ni 12638-00 Tauchfühler, NiCr-Ni, Edelstahl, -50...400°C 13615-03

Analog-Demomultimeter ADM 2

3.

Messung der Leerlaufspannung und des Kurzschlussstroms bei verschiedenen Temperaturdifferenzen und Ermittlung des Seebeck-Koeffizienten.

Messung von Strom und Spannung bei konstanter Temperatur, aber mit verschiedenen Last-Widerständen und Bestimmung des Innenwiderstand Ri. Bestimmung des Wirkungsgrades aus der verbrauchten Wärme und der erzeugten elektrischen Energie pro Zeiteinheit.

Lernziele Seebeck-Effekt (thermoelektrischer Effekt), thermoelektrische Kraft, Effizienz / Wirkungsgrad, Peltier-Koeffizient, Thomson-Koeffizient, Seebeck-Koeffizient, direkte Energieumwandlung, Thomson Gleichungen.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5311200

Einhängethermostat Alpha A, bis 85°C, 230 Volt

Funktion und Verwendung

Funktion und Verwendung

Netzfreies, elektronisches Analogmessinstrument mit Messverstärker und mit 8 wählbaren Skalen für 66 Messbereiche für Strom-, Spannungs- und Widerstandsmessungen

Zur Temperierung von Badflüssigkeiten, mit leistungsstarker Umwälzpumpe und mit Schraubklemme zur Befestigung an Badgefäßen mit einer Wandstärke bis zu 25 mm.

Mit rückseitiger Anzeige von Messbereich, Stromart und Einheit, Elektron. Überlastschutz in allen Messbereichen bis 750 V (bis 16 kV in kVMessbereichen) und autom. Batterieabschaltung nach ca. 50 min 13820-00

excellence in science 610

Einhängethermostat Alpha A, bis 85°C, 230 Volt 08493-93 Pumpenset für Thermostat Alpha A 08493-02 Bad für Thermostat, 6 l 08487-02

3.3 Erneuerbare Energie 3.3.2 Wärme

Peltier-Wärmepumpe

Thermogenerator, mit 2 Wasserbehältern

Prinzip Die Kühl- und Heizleistung und der Wirkungsgrad einer PeltierWärmepumpe werden unter verschiedenen Betriebsbedingungen ermittelt.

Aufgaben 1.

Bestimmung der Kälteleistung Pc der Pumpe in Abhängigkeit von der Stromstärke und Berechnung des Wirkungsgrades hc bei maximaler Leistung.

2. Bestimmung der Heizleistung Pw der Pumpe und deren Wirkungsgrad hw bei konstantem Strom und konstanter Temperatur auf der kalten Seite.

3. Bestimmung von Pw, ηw und Pc, ηc aus der Beziehung zwischen Temperatur auf der warmen und kalten Seite und Zeit.

4. Untersuchung des Temperaturverhaltens, wenn die Pumpe zur Kühlung eingesetzt wird bei luftgekühlter heißer Seite.

Lernziele Peltier-Effekt, Wärmerohr / Heizrohr, thermoelektrische Kraft, Peltier-Koeffizient, Kälteleistung, Heizleistung, Gütegrad, Thomson-Koeffizient, Seebeck-Koeffizient, Thomson Gleichungen, Wärmeleitung, Konvektion, Zwangsluftkühlung, Joule-Effekt.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5311300

Experimentierwagen für Energieumwandlung

Funktion und Verwendung Zur direkten Umwandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie und zum Betrieb als Wärmepumpe, sowie zur Demonstration des Seebeck- und Peltiereffektes.

Vorteile Peltierelemente zwischen großen vernickelten Kupferblöcken (Wärmespeicher mit guter Wärmeleitung) mit Temperaturmessstellen; Zusätzlich Wasserbehälter (Wärmespeicher) an die Kupferblöcke anschraubbar; Einfache elekrtische Verbindung durch 4-mm-Buchsen.

Ausstattung und technische Daten Thermogenerator: Ausgangsspannung bei ΔT = 40K ca. 2V Peltier-Wärmepumpe: Stromstärke max. 6 A 2 offene, anschraubbare Wasserbehälter; 2 Gummidichtungen; 2 Spannbacken; 4 Rändelschrauben; Anzahl der Thermoelemente: 142; Dauerbetriebstemperatur: 100 °C; Innenwiderstand: 2,8 Ω; Abmessungen: Generatorblock (mm): 24 x 80 x 126, Wasserbehälter (mm): 28 x 70 x 94; Masse: 2,9 kg.

Zubehör Durchflusswärmetauscher (04366-01), Kühlkörper (04366-02).

Thermogenerator, mit 2 Wasserbehältern 04366-00 Durchflusswärmetauscher 04366-01 Kühlkörper 04366-02

Funktion und Verwendung Zur Demonstration der Wirkung der durch Energiedirektumwandlung aus Licht- oder Wärmeenergie gewonnenen elektrischen Energie. Außerdem kombinierbar mit anderen regenerativen Energiequellen und Energiespeichern.

Ausstattung und technische Daten Wagen mit Gleichstrommotor 2 V-; mit Polwendeschalter an den Stoßstangen zum Richtungswechsel bei Berührung; mit Einspannvorrichtung (10-mm Durchmesser); zwei 4-mm-Buchsen für Stromversorgung; Max. Betriebsspannung: 2 V-; Geschwindigkeit bei 2 V: 5 cm / s ; Leergewicht: ca. 580 g; Nutzlast: 2,5 kg; Abmessungen (mm): 310 x 130 x 80 11061-21

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 611

3.3 Erneuerbare Energie 3.3.3 Photovoltaik

Spannung und Stromstärke bei der Parallelschaltung von Solarzellen

Speichern der elektrischen Energie einer Solarzelle mit einem Kondensator

Wie kann Solarenergie gespeichert werden ohne einen Akkumulator zu verwenden?

Welchen Einfluss hat die Parallelschaltung von Solarzellen auf die elektrischen Kenngrößen?

Die Möglichkeit der Speicherung der aus Solarenergie erzeugten elektrischen Energie mit Kondensatoren wird untersucht.

Strom und Spannung bei parallel geschalteten Solarzellen werden gemessen und mit Werten für einzelne Zellen verglichen.

Der Versuch lässt sich mit den Schüler-Sets Erneuerbare Energie EN1 und EN2 durchführen (13287-88, 13288-88).

Der Versuch lässt sich mit dem Schüler-Set Erneuerbare Energie EN1 durchführen (13287-88).

P9512100

P9511400

Kondensator (Gold Cap), 1F, SB TESS Applied Sciences Sets Erneuerbare Energie

Funktion und Verwendung TESS Applied Sciences Set Erneuerbare Energie EN1 13287-88 TESS Set Erneuerbare Energie EN1 mit interTESS-DVD 13287-77 TESS Applied Sciences Set Erneuerbare Energie EN2 13288-88

max. Betriebsspannung 5,5V; Kapazität 0,8 - 1,8F; max. Stromstärke 2A, kurzzeitig 5A; inkl. Verpolungsschutz 05650-10

Solarzelle, 21 mm × 62 mm, mit Steckern

Solarbatterie aus 4 Zellen mit Steckern

Funktion und Verwendung

Funktion und Verwendung

Polykristalline Silizium-Zelle zur Umwandlung von Licht in elektrische Energie.

Solarbatterie aus 4 in Reihe geschalteten polykristallinen Solarzellen zur Umwandlung von Solarenergie in elektrische Energie und zur Versorgung von Geräten mit einer Gleichspannung von ca. 2V.

Mit Oberflächenschutz; auf Metallträger; mit fester Anschlussleitung mit 4-mm-Steckern; Maße (mm): 21 x 62 Solarzelle, 21 mm × 62 mm, mit Steckern 06752-13 Halter für Solarzelle 21 mm × 62 mm 06752-14

excellence in science 612

Schüler-Baustein mit Doppelschicht-Kondensator (Gold Cap) zur Speicherung elektrischer Energie aus erneuerbarer Energie.

Mit Kunststoff beschichtete Metallplatte; Größe der Einzelzellen: 50 mm x 50 mm; 30-cm-Anschlusskabel mit 4-mm-Steckern; Spannung: ca. 2V-; Stromstärke: max. 700 mA; Fläche: 130 mm x 115 mm.

06752-20

3.3 Erneuerbare Energie 3.3.3 Photovoltaik

Pumpen von Wasser mit Solarenergie

Kann Solarenergie benutzt werden um Pumpspeicherwerke „aufzuladen“?

In diesem Versuch wird eine Wasserpumpe durch eine Solarbatterie mit elektrischer Energie versorgt. Es wird untersucht, wie sich die Lichtintensität auf die Pumpleistung auswirkt.

Der Versuch lässt sich mit den Schüler-Sets Erneuerbare Energie EN1 und EN2 durchführen (13287-88, 13288-88).

P9518100

Wasserpumpe / Generator

Solar-Wasserstoff-Anlage

Lässt sich Solarenergie in Form von Wasserstoff speichern und damit unabhängig von Tageszeit und Wetter zur Erzeugung von elektrischer Energie nutzen?

Modell einer Solar-Wasserstoff-Anlage. Der Motor könnte auch direkt durch die Solarbatterie versorgt werden. Allerdings bietet eine solche Anlage die Möglichkeit, Solarenergie zunächst durch Umwandlung in Wasserstoff zu speichern und später mit Hilfe einer Brennstoffzelle in Form von elektrischer Energie zu nutzen.

Der Versuch lässt sich mit dem Schüler-Sets Erneuerbare Energie EN1 und EN2 durchführen (13287-88, 13288-88).

P9516300

Motor 5V, SB

Funktion und Verwendung Für Versuche zum Prinzip und Arbeitsweise von Wasserkraftwerken.

1,5 - 2,5V; 13l/h; Wassersäule: 10 cm bei 2,5 V; Maße (mm): 90 x 35; erforderliches Zubehör: Klemmhalter (05764-00).

Wasserpumpe / Generator 05753-00 Klemmhalter, Ø 16 mm, mit Stiel 05764-00

Halter für Halogenlampe mit Reflektor

Funktion und Verwendung Schülerbausteine mit Motor und großer Indikatorscheibe zur Durchführung von Experimenten zur Energieumwandlung.

Betriebsspannung: 0,3 - 5,9 V; Anlaufstromstärke: >25 mA; Aufgedruckte Polarität; Vergoldete seitliche Kontakte 05660-00

Cobra4 Sensor-Unit Energy

Funktion und Verwendung Eignet sich in Verbindung mit der Halogenlampe mit Reflektor (05780-00), als Ersatz-Sonne für Schülerversuche zur Solarenergie bzw. zur erneuerbaren Energie.

Hitzeschutz durch vollständig umschlossene Lampe und Lüftungslöcher. Mit Kabel und 4-mm-Steckern.

Halter für Halogenlampe mit Reflektor 05781-00 Halogenlampe mit Reflektor, 12V / 20 W 05780-00

Funktion und Verwendung Zur Messung und direkten Anzeige von Messgrößen zur elektrischen Leistung und Energie im Gleich- und Wechselstromkreis, insbesondere bei Versuchen zur Erneuerbaren Energie.

12656-00

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 613

3.3 Erneuerbare Energie 3.3.3 Photovoltaik

Das PEM-Solar-Wasserstoff-Modell

Kennlinien einer Solarzelle

Prinzip Die Strom-Spannungs-Charakteristik und die Temperaturabhängigkeit von Leerlaufspannung und Kurzschlussstrom einer Solarzelle wird für verschiedene Lichtintensitäten bestimmt.

Prinzip Elektrische Energie von Solarzellen versorgt einen Elektrolyseur. Die vom PEM-Elektrolyseur erzeugten Gase Wasserstoff und Sauerstoff werden direkt in die PEM-Brennstoffzelle geleitet. Die erzeugte elektrische Energie versorgt einen kleinen Motor. Zur Beleuchtung der Solarzellen kann eine 120-W-Lampe oder Sonnenlicht eingesetzt werden.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Physik Handbuch Elektrik/Elektronik auf der Tafel (ET) 01005-01 Deutsch

Aufgaben 1.

Bestimmung der Lichtintensität mit dem Thermoelement in verschiedenen Entfernungen zur Lichtquelle.

2.

Messung des Kurzschlussstroms und Leerlaufspannung in verschiedenen Entfernungen zur Lichtquelle.

3.

Schätzung der Abhängigkeit der Leerlaufspannung und des Kurzschlussstrom von der Temperatur.

4.

Aufzeichnung der Strom-Spannungs-Kennlinie bei verschiedenen Lichtintensitäten.

5.

Aufzeichnung der Strom-Spannungs-Kennlinie unter verschiedenen Betriebsbedingungen: Kühlung der Geräte mit einem Gebläse, keine Kühlung, Durchscheinen des Lichts durch eine Glasplatte.

6.

Bestimmung der Kennlinie bei Beleuchtung durch Sonnenlicht.

P1397600

Solarzelle, 2,5 cm x 5 cm, DB

Lernziele Halbleiter, P-n-Übergang, Energie-Band-Diagramm, Fermi-Energie, Diffusionspotenzial, Innenwiderstand, Effizienz, Fotoleitender Effekt, Akzeptor, Donatoren, Valenzband, Leitungsband.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch Funktion und Verwendung Zur Umwandlung von Solar- in elektrische Energie.

P5320101

Polykrist. Silizium-Zelle mit Oberflächenschutz; Maße (mm): 25 x 50.

Lampenfassung E27 mit Reflektorschirm, Schalter, Eurostecker , Mini Reflektor 200 mm und Halter

09470-00

Motor, 2 V DC

Funktion und Verwendung Zur Demonstration der erzeugten elektrischen Energie aus Solarbatterie, Thermorgenerator, Brennstoffzelle o.ä. wenige mA Anlaufstrom; Kunststoffgehäuse mit 10-mm-Stiel; zwei 4-mm-Buchsen im Gehäuse Motor, 2 V DC 11031-00 Sektorscheibe für 2 V-Motor 11031-01

excellence in science 614

Funktion und Verwendung Zusammen mit Leuchtmittel einsetzbar als "Sonnenersatz".

Leistungsaufnahme max. 250 W; Lieferung ohne Leuchtmittel.

Lampenfassung E27 mit Reflektorschirm, Schalter, Eurostecker, Mini-Reflektor 200 mm und Halter 06751-01 Glühlampe 230 V/120 W, mit Reflektor 06759-93

3.3 Erneuerbare Energie 3.3.3 Photovoltaik

Solarzelle, 5 x 10 cm

Solarbatterie, 8 Zellen, schaltbar

Funktion und Verwendung

Funktion und Verwendung

Zur Umwandlung von Solarenergie in elektrische Energie. Zur Untersuchung der Eigenschaften einer einzelnen Solarzelle.

Zur Umwandlung von Strahlungsenergie in elektrische Energie. Für verschiedene Anwendungsmöglichkeiten geeignet, da Ausgangsspannung und Stromstärke wählbar durch entsprechende Schaltung von Einzelzellen.

Ausstattung und technische Daten Polykristalline Siliziumzelle; Auf Kunststoffplatte mit Haltestiel; Schutzscheibe (Leistungsschwächung 11 %); 4-mm-Anschlussbuchsen; Hitzebeständig bis 100 °C; Maße (mm): 110 x 115; Einzelzelle, Maße (mm): 50 x 100; U0: 0,6 V; Inenn: 1,1 A;; Kurzschlussstrom Ik: ≤ 1,32 A; Wirkungsgrad: ca. 9 %; Temperaturkoeffizient von U0: -2,1 mV / K; Temperaturkoeffizient von Ik: +0,01% / K; Wellenlänge der max. Empfindlichkeit: 0,48 ... 1,0 µm.

06752-05

Ausstattung und technische Daten Polykristalline Siliziumzelle; Auf Kunststoffplatte mit Haltestiel; Schutzscheibe (Leistungsschwächung 11%); 4-mm Buchsen ; Hitzebeständig bis 100°C; Maße (mm): 110 x 115 ; 8 Zellen, schaltbar; Zellenmaße (cm): 1,25 x 5; U0: 4,8 V; Inenn: 0,13 A; Kurzschlussstrom Ik: ≤ 0,16 A; Wirkungsgrad: ca. 9 %; Temperaturkoeffizient von U0: -16,8 mV / K; Temperaturkoeffizient von Ik: +0,01% / K; Wellenlänge der max. Empfindlichkeit: 0,48...1,0 µm; Rückseitig je Zelle zwei 2-mmBuchsen; Kurzschlussstecker, 2mm, 4 Stück 06752-03

Solarbatterie, 4-Zellen, 2,5 x 2,5 cm Experimentierwagen für Energieumwandlung

Funktion und Verwendung Zur Umwandlung von Strahlungsenergie in elektrische Energie. Zur Untersuchung der Eigenschaften einer Solarbatterie.

Ausstattung und technische Daten Polykristalline Siliziumzellen; Auf Kunststoffplatte mit Haltestiel; Schutzscheibe (Leistungsschwächung 11%); 4-mm Buchsen; Hitzebeständig bis 100°C; Maße (mm): 110 x 115; 4 Zellen in Reihe geschaltet; Zellenmaße (mm): 25 x 50; U0: 2,4 V; Inenn: 0,26 A; Kurzschlussstrom Ik: ≤ 0,32 A; Wirkungsgrad: ca. 9 %; Temperaturkoeffizient von U0: -8,4 mV / K; Temperaturkoeffizient von Ik: +0,01% / K; Wellenlänge der max. Empfindlichkeit: 0,48...1,0 µm 06752-04

Funktion und Verwendung Zur Demonstration der Wirkung der durch Energiedirektumwandlung aus Licht- oder Wärmeenergie gewonnenen elektrischen Energie. Außerdem kombinierbar mit anderen regenerativen Energiequellen und Energiespeichern.

Ausstattung und technische Daten Wagen mit Gleichstrommotor 2 V-; mit Polwendeschalter an den Stoßstangen zum Richtungswechsel bei Berührung; mit Einspannvorrichtung (10-mm Durchmesser); zwei 4-mm-Buchsen für Stromversorgung; Max. Betriebsspannung: 2 V-; Geschwindigkeit bei 2 V: 5 cm / s ; Leergewicht: ca. 580 g; Nutzlast: 2,5 kg; Abmessungen (mm): 310 x 130 x 80 11061-21

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3.3 Erneuerbare Energie 3.3.4 Brennstoffzelle

Brennstoffzelle - Wasserstofftechnologie Die Speicherung von Energie in Form von Wasserstoff und die Erzeugung elektrischer Energie mithilfe von Brennstoffzellen ist eine der vielversprechendsten Technologien, um zum einen wechselnde Wetter- und Lichtverhältnisse an schwankenden Strombedarf anzupassen und zum anderen fossile Brennstoffe beispielsweise beim Antrieb von Fahrzeugen zu ersetzen.

Das Kapitel ist folgendermaßen strukturiert: Beispielexperimente zu den Sets TESS Erneuerbare Energie EN1 und EN2, Beispielexperimente für Demonstration und Praktikum, jeweils ergänzt mit den grundlegenden Geräten, weitere Experimentier-Sets, Demonstrationsmodelle und ergänzendes Zubehör.

Wind-Wasserstoff-Anlage

Gebläse, 12 V

Funktion und Verwendung Gebläse zur Erzeugung eines Luftstroms mit unterschiedlicher Stärke für Schüler- und Demonstrations-Experimente zur Windenergie.

Lässt sich Windenergie auch in Form von Wasserstoff speichern und damit auch bei Windstille elektrische Energie aus Windenergie erzeugen?

Die Wind-Wasserstofftechnologie ist eine sehr vielversprechende Möglichkeit zur wetterunabhängigen Nutzung von Windenergie.

Diese wird direkt genutzt oder kann mit Hilfe eines Elektrolyseurs in Form von Wasserstoff gespeichert werden. Mit Hilfe einer Luftatmenden Brennstoffzelle wird bei Bedarf aus Wasserstoff und dem Sauerstoff der Luft wieder elektrische Energie gewonnen.

Der Versuch lässt sich mit dem Schüler-Sets Erneuerbare Energie EN1 und EN2 durchführen (13287-88, 13288-88).

Max. Betriebsspannung: 12 V; max. Luftstrom: 204 m3/h; Anschluss über 4-mm-Buchsen.

Mithilfe der Muffe auf Haftmagnet (92151-01) oder auf Träger (02164-00) ist das Gebläse an der Demo-Tafel Physik (02150-00) einsetzbar.

05750-00

Motor 5V, SB

P9516400

Generator mit M3-Gewindeachse und Rändelmutter Funktion und Verwendung Schülerbausteine mit Motor und großer Indikatorscheibe zur Durchführung von Experimenten zur Energieumwandlung.

Betriebsspannung: 0,3 - 5,9 V; Anlaufstromstärke: 25 mA 05660-00 Funktion und Verwendung Generator mit Gewindeachse und Rändelmutter zur Umwandlung von Rotationsenergie in elektrische Energie. Durch Befestigen von Rotoren auf der Achse wird ein Windradmodell aufgebaut, mit dem qualitative und quantitative Schüler- und Demonstrationsexperimente durchgeführt werden können.

PEM Elektrolyseur, SB

Passend zum Gebläse (05750-00), Generatorspannung max.: 5.9 V, Leistung: >120mW. Mithilfe der Muffe auf Haftmagnet (92151-01) oder auf Träger (02164-00) ist das Gebläse zu Demonstrationsexperimenten an der Demo-Tafel Physik (02150-00) einsetzbar.

Funktion und Verwendung Generator mit M3-Gewindeachse und Rändelmutter 05751-01 Rotor, 2 Stück 05752-01

excellence in science 616

PEM-Elektrolyseur mit Luftoption auf Schüler-Baustein. Zur Durchführung von Experimenten zum Thema Wasserstofftechnologie.

05662-00

3.3 Erneuerbare Energie 3.3.4 Brennstoffzelle

Solar-Wasserstoff-Anlage

Strom-Spannungs-Kennlinie einer luftatmenden Brennstoffzelle

Lässt sich Solarenergie in Form von Wasserstoff speichern und damit unabhängig von Tageszeit und Wetter zur Erzeugung von elektrischer Energie nutzen?

Funktioniert eine Brennstoffzelle auch, wenn kein Sauerstoff zugeführt wird?

Modell einer Solar-Wasserstoff-Anlage. Der Motor könnte zwar auch direkt durch die Solarbatterie versorgt werden. Allerdings bietet eine solche Anlage die Möglichkeit, Solarenergie zunächst durch Umwandlung in Wasserstoff zu speichern und später mit Hilfe einer Brennstoffzelle in Form von elektrischer Energie zu nutzen, wenn sie benötigt wird.

Der Versuch lässt sich mit dem Schüler-Sets Erneuerbare Energie EN 1 und EN 2 durchführen (13287-88, 13288-88).

P9516300

In diesem Versuch wird die Strom-Spannungs-Kennlinie der luftatmenden Brennstoffzelle untersucht. Der Versuch ist damit ein Modell der Nutzung von Brennstoffzellen bei alternativen KfZ-Antrieben oder Stromversorgungen.

Der Versuch lässt sich mit den Schüler-Sets Erneuerbare Energie EN1 und EN2 durchführen (13287-88, 13288-88) P9517000

PEM Brennstoffzelle mit Luftoption, SB

Solarbatterie aus 4 Zellen mit Steckern

Funktion und Verwendung PEM-Brennstoffzelle mit Luftoption auf Schüler-Baustein. Zur Durchführung von Experimenten zum Thema Wasserstofftechnologie.

Funktion und Verwendung Solarbatterie aus 4 in Reihe geschalteten Solarzellen zur Umwandlung von Solarenergie in elektrische Energie und zur Versorgung von Geräten mit einer Gleichspannung von ca. 2V .

Spannung: ca. 2V-; Stromstärke: max. 700 mA; 30-cm-Anschlusskabel mit 4-mm-Steckern; Fläche: 130 mm x 115 mm

05661-00

Cobra4 Sensor-Unit Energy, Strom, Spannung, Arbeit, Leistung

06752-20

Gasspeicher, SB, inkl. Klemmen und Schläuche

Funktion und Verwendung

Funktion und Verwendung Gasspeicher für 30 cm3 Wasserstoff oder Sauerstoff auf Schüler-Baustein. Zur Durchführung von Experimenten zum Thema Wasserstofftechnologie.

05663-00

Zur Messung und direkten Anzeige von Messgrößen zur elektrischen Leistung und Energie im Gleich- und Wechselstromkreis, insbesondere bei Versuchen zur Erneuerbaren Energie.

Cobra4 Sensor-Unit Energy 12656-00 Cobra4 Mobile-Link 12620-00

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3.3 Erneuerbare Energie 3.3.4 Brennstoffzelle

Set PEM Brennstoffzelle mit Luftoption, SB

PEM Brennstoffzelle mit Luftoption, SB

Funktion und Verwendung

Funktion und Verwendung Set aus Schülerbausteinen der Gerätesets TESS Erneuerbare Energie zum Aubau von Versuchen mit der Brennstoffzelle. Der Versuch "Erzeugung elektrischer Energie" zeigt den grundlegenden Aufbau zum Set. Vorteile Für viele qualitative und quantiative Experimente zur Wasserstofftechnologie ist stets die Brennstoffzelle die Quelle für die elektrische Nutzenergie. Das Set enthält alle wichtigen Komponenten um diese Technologie in vorhandene Schaltkreise einzubauen, ohne weitere Bausteine zu benötigen.

Der Motor als "Verbraucher", Anschlusskabel, Multimeter und Netzteil gehören nicht zum Lieferumfang.

Schüler-Baustein mit PEM-Brennstoffzelle, die sowohl für den Betrieb mit reinem Sauerstoff (H2/O2 Betrieb) als auch mit Luft (H2/Luft) Betrieb geeignet ist. Zur Durchführung von Schüler-Experimenten zum Thema Wasserstoff-Technologie, zur Umwandlung von Wasserstoff in elektrische Energie und zur Nutzung dieser Energie.

Vorteile Einfache, übersichtliche elektrische Anschlüsse, umfassendes Experimentieren zum Thema Erneuerbare Energie zusammen mit dem Elektrolyseur (05662-00) und Gasspeichern (05663-00), Betrieb der Brennstoffzelle auch mit Luft zur Darstellungen realistischer Anwendungen der Wasserstoff-Technologie, wie z. B. Autos oder Netzgeräte; 100% sichere elektrische Verbindung durch die Verzahnung der Bausteine und vergoldete Kontakte; Elektrische Bauteile von der Unterseite erkennbar.

Ausstattung und technische Daten Brennstoffzelle H2/O2: 500mW; Brennstoffzelle H2/Luft: 150 mW; H x B x T: 50 mm x 40 mm x 50 mm; aufgedruckte Polarität; seitliche Goldkontakte.

05661-88

PEM Elektrolyseur, SB

Zubehör Gasspeicher, SB (05663-00), PEM Elektrolyseur, SB (05662-00).

05661-00

Gasspeicher, SB, inkl. Klemmen und Schläuche

Funktion und Verwendung Schüler-Baustein mit PEM-Elektrolyseur für die Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff. Zur Durchführung von Schüler-Experimenten zum Thema Wasserstoff-Technologie, z.B. Solar-Wasserstoff oder WindWasserstoff-Technologie.

Vorteile

Funktion und Verwendung

Einfache, übersichtliche elektrische Anschlüsse; Umfassendes Experimentieren zum Thema erneuerbare Energie zusammen mit der Brennstoffzelle (05661-00) und Gasspeichern (05663-00); 100% sichere elektrische Verbindung durch die Verzahnung der Bausteine und vergoldete Kontakte; Elektrische Bauteile von der Unterseite erkennbar; Verpolungsschutz durch Diode.

Schüler-Baustein mit Gasspeicher für 30 cm3 Wasserstoff oder Sauerstoff. Zur Durchführung von Experimenten zur Wasserstoff-Technologie, z. B. Solar-Wasserstoff- und Wind-Wasserstoff-Technologie.

Ausstattung und technische Daten Wasserstoff-Produktion: 5 cm3 / min; Sauerstoff-Produktion: 2,5 cm3 / min; Leistung: 1,16 W; H x B x T: 50 mm x 40 mm x 57 mm; aufgedruckte Polarität; seitliche Goldkontakte.

Umfassendes Experimentieren zum Thema erneuerbare Energie zusammen mit dem PEM Elektrolyseur (05662-00) und der PEM Brennstoffzelle (05661-00).

Ausstattung und Technische Daten Volumen: 30cm3; H x B x T: 90 mm x 55 mm x 40 mm.

Zubehör

Zubehör

PEM Gasspeicher, SB (05663-00), PEM Brennstoffzelle mit Luftoption, SB (05661-00).

PEM Elektrolyseur, SB (05662-00); PEM Brennstoffzelle mit Luftoption, SB (05661-00).

05662-00

05663-00

excellence in science 618

Vorteile

3.3 Erneuerbare Energie 3.3.4 Brennstoffzelle

Set für PEM Brennstoffzellen, DB

Doppel PEM Brennstoffzelle mit Luftoption, DB

Funktion und Verwendung Funktion und Verwendung Set aus Demo-Bausteinen des Elektrik/Elektronik-Bausteinsystems sowie PEM-Brennstoffzellen (Doppel bzw. Vierfach), PEM-Doppel-Elektrolyseur und Gasspeichern zum Aubau von Versuchen mit der Brennstoffzelle.

Vorteile Der Aufbau von Brennstofzelle und Elektrolyseur auf den Demo-Bausteinen des Elektrik/Elektronik-Systems ermöglicht einen demonstrativen, übersichtlichen Aufbau an der Tafel. Die Leistung der Brennstoffzelle ist geeignet, um auch größerer Verbraucher zu betreiben, zum Beispiel den Motor, 12V, DB (09475-00). Die Sets lassen sich in beliebige Schaltkreise einbauen, ohne weitere Bausteine zu benötigen.

Die Glühlampe als "Verbraucher" gehört nicht zum Lieferumfang.

Doppel-PEM-Brennstoffzelle auf Baustein des Demo-Elektrik/ Elektronik-Systems, zur Versorgung von kleinen Glühlämpchen und Motoren mit elektrischer Energie. Die Brennstoffzelle kann sowohl mit reinem Sauerstoff (H2 / O2 - Betrieb) als auch mit Luft (H2 / Luft - Betrieb) arbeiten.

Vorteile Betrieb der Brennstoffzelle auch mit Luft zur Darstellung realistischer Anwendungen der Wasserstoff-Technologie, wie z.B. Autos oder Netzgeräte.

Ausstattung und technische Daten Brennstoffzelle H2/O2: 1 W, Brennstoffzelle H2/Luft: 300 mW, H x B x T: 56 mm x 42 mm x 50 mm, aufgedruckte Polarität, seitliche Goldkontakte.

Zubehör Elektrolyseur, DB (09488-00), Gasspeicher (09889-00).

Set für Doppel PEM Brennstoffzelle, DB 09486-88 Set für Vierfach PEM Brennstoffze, DB 09487-88

09486-00

Vierfach PEM Brennstoffzelle mit Luftoption, DB Doppel PEM Elektrolyseur, DB

Funktion und Verwendung Funktion und Verwendung Doppel-PEM-Elektrolyseur auf Baustein des Demo-Elektrik/ElektronikSystems, zur Versorgung der Doppel- und Vierfach-Brennstoffzellen des Baustein-Systems. Der Elektrolyseur besteht aus zwei in Reihe geschalteten Einzelzellen und produziert daher doppelt so viel Wasserstoff und Sauerstoff wie eine Einzelzelle.

Vierfach-PEM-Brennstoffzelle auf Baustein des Demo-Elektrik/ Elektronik-Systems. Diese Brennstoffzelle besteht aus vier elektrisch in Reihe geschalteten Einzelzellen und ist daher eine leistungsstarke Energiequelle für Glühlämpchen und Motoren bis ca. 3,5 V. Die Brennstoffzelle kann sowohl mit reinem Sauerstoff (H2 / O2 - Betrieb) als auch mit Luft (H2 / Luft - Betrieb) arbeiten.

Vorteile

Vorteile

Elektrolyseur mit hoher Gasproduktion, zur Versorgung entsprechende Doppel- und Vierfach-Brennstoffzellen; Baustein mit aufgedruckter Polarität und großer rückseitiger Magnetplatte

Leistungsstarke Energiequelle für Glühlämpchen und Motoren, Betrieb der Brennstoffzelle auch mit Luft zur Darstellung realistischer Anwendungen der Wasserstoff-Technologie, wie z. B. Autos oder Netzgeräte.

Ausstattung und technische Daten

Ausstattung und technische Daten

Gasproduktion H2: 10 cm / min; Gasproduktion O2: 5 cm / min; Leistung: 2,33 W; H x B x T: 56 mm x 42 mm x 57 mm; aufgedruckte Polarität; seitliche Goldkontakte.

Brennstoffzelle H2/O2: 2 W, Brennstoffzelle H2/Luft: 600 mW, H x B x T: 65 mm x 48 mm x 60 mm.

Zubehör

Elektrolyseur, DB (09488-00), Gasspeicher, DB (09489-00).

3

3

Brennstoffzellen, DB (09486-00, 09487-00), Gasspeicher (09489-00).

Zubehör

09487-00

09488-00

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3.3 Erneuerbare Energie 3.3.4 Brennstoffzelle

Gasspeicher auf Magnetplatte, DB, inkl. Klemmen und Schläuche

Motor 12 V, DB

Funktion und Verwendung

Funktion und Verwendung

Gasspeicher für 30 cm3 H2 oder O2 auf Magnetplatte. Für Experimente im Bereich der Wasserstofftechnologie.

Für Demonstrationsversuche zur Elektrik. Zum Antrieb des Motormodells (07850-20), als Generator oder für Experimente zur Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Energie und umgekehrt.

Mit Metallwinkel und Baustein mit Magnetplatte vertikaler Aufbau an der Tafel möglich.

Ausstattung und technische Daten Volumen: 30 cm3; H x B x T: 90 mm x 55 mm x 40 mm; inkl. 1 m Schlauch und Klemme.

Betriebsspannung: 2...12 V. 09475-00

Lampenfassung E10, DB

09489-00

Baustein mit Magnetplatte, DB

Funktion und Verwendung Baustein des Demo-Elektrik/Elektronik-Systems mit großer Magnetplatte zur sicheren Halterung von Geräten wie Gasspeicher (09489-00) z.B. mit dem Metallwinkel (09491-00) an der Hafttafel.

09404-00

Demo Physik Hafttafel mit Gestell

Ausstattung und technische Daten Größe der Magnetplatte: L x B: 62 mm x 62 mm Zubehör Metallwinkel (09491-00); Gasspeicher 30 cm3 (09489-00) 09490-00

Metallwinkel für Baustein mit Magnetplatte 02150-00

Funktion und Verwendung Zum senkrechten Aufbau von magnetisch haftenden kleinen Geräten und Gefäßen in Versuchen mit dem Demo-Elektrik / Elektronik-Bausteinsystem.

Zubehör Baustein mit Magnetplatte, DB (09490-00) 09491-00

excellence in science 620

3.3 Erneuerbare Energie 3.3.4 Brennstoffzelle

Elektrische Energie aus Wasserstoff mit einer PEMBrennstoffzelle

PEM Elektrolyseur zur Erzeugung und Speicherung von Wasserstoff und Sauerstoff

Funktion und Verwendung Elektrolyseur mit Protonenaustauschmembran (PEM) zur Wasserstoffund Sauerstofferzeugung. Auf Grundplatte mit Gas- und Wasserspeicher.

Ausstattung und technische Daten Demonstration der Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff mit einem PEM-Elektrolyseur und daraus mithilfe einer PEM-Brennstoffzelle elektrische Energie. Für technische Anwendungen werden einzelne Zellen zu größeren Stapeln zusammengeschaltet, um höhere Leistungen zu erreichen.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

Leistung 1 W.; Grundplatte: 200 mm x 120 mm, Kunststoff mit Gummifüßen; Höhe: 90 mm.

06767-00

PEM-Brennstoffzelle mit Luftoption, junior

Demo advanced Physik Handbuch Sekundarstufe 1, Mechanik, Akustik, Wärme, regenerative Energie,Elektrik, Optik 01500-01 Deutsch P1430200

Demo advanced Physik Handbuch Sekundarstufe 1, Mechanik, Akustik , Wärme, Erneuerbare Energie, Elektrik, Optik 01500-01

Motor, 2 V DC

Funktion und Verwendung Brennstoffzelle mit Protonenaustauschmembran (PEM) für Betrieb mit Wasserstoffund Sauerstoff bzw. Luft . Auf Grundplatte.

Vorteile Stabiler Aufbau auf der Grundplatte; Höhere Leistung als reversible Brennstoffzellen; Demonstrativer Aufbau an der Tafel durch magn. haftende Stellfläche möglich Ausstattung und technische Daten Leistung (H2 /O2): 500 mW, (H2/Luft): 150 mW; Grundplatte 120 mm x 90 mm, Kunststoff, mit Gummifüßen; Brennstoffzelle H x B x T: 50 mm x 40 mm x 50 mm; Elektrische Anschlüsse 2-mm-Buchsen

Funktion und Verwendung Zur Demonstration der gewonnenen elektrischen Energie aus Solarbatterie, Thermogenerator, Brennstoffzelle oder galvanischen Elementen.

06773-00

Netzgerät, universal

Ausstattung und technische Daten Hochwertiger Gleichstrommotor, 2 V-, Anlaufstrom: wenige mA; Feldmagnete permanent; Kunststoffgehäuse mit 10-mm-Stiel zur Halterung in Stativmaterial; elektrische Anschluss über zwei im Gehäuse integrierte 4-mm-Buchsen; Scheibe mit Markierungspunkt, Durchmesser: 20 mm Motor, 2 V DC 11031-00 Sektorscheibe für 2 V-Motor 11031-01 Muffe auf Haftmagnet 02151-01

Funktion und Verwendung Vielseitiges, leistungsstarkes Netzgerät für Gleich- und Wechselspannung. Auch als Konstantstromquelle einsetzbar.

Gleichspannung 0...18 V; Strombegrenzung 0...5 A; Welligkeit: < 5 mV; dauerkurzschlussfest, fremdspannungssicher; Wechselspannung: Stufentrafo 2...15 V 13500-93

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3.3 Erneuerbare Energie 3.3.4 Brennstoffzelle

PEM-Brennstoffzelle

PEM-Brennstoffzelle-Kit, zerlegbar

Funktion und Verwendung PEM-Brennstoffzelle mit protonenleitfähiger Membran zur Erzeugung von elektrischer Energie aus Wasserstoff und Sauerstoff.

Ausstattung und technische Daten Zur Demonstration des Aufbaus ist die Zelle in ihre Einzelkomponenten zerlegbar; Elektrodenfläche: 16 cm²; Leistung: 0,6 W; Leerlaufspannung: 0,9 V, Maße (mm): 80 x 80 x 24; 4-mm-Anschlussbuchsen; inkl. Werkzeug.

06746-00

Platte für Komplettversuche Im hier gezeigten Demonstrationsaufbau wird Wasserstoff in klassischer Weise in einem Gasentwickler durch die Reaktion von Salzsäure mit Zink erzeugt und zum Reinigen durch destilliertes Wasser geleitet. In der PEM-Brennstoffzelle wird er dann mit Sauerstoff (aus der Luft) direkt zu Wasser und elektrischer Energie umgesetzt.

Mit dieser von der Brennstoffzelle erzeugten elektrischen Energie wird ein kleiner Motor angetrieben. Der Vorteil des hier gezeigten Aufbaus ist, dass zur Erzeugung des Wasserstoffs keine externe Stromversorgung (Elektrolyse) oder ein Druckgasbehälter benötigt wird. Man kann jederzeit ohne viel Aufwand gerade soviel Wasserstoff produzieren, wie benötigt wird.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Komplettversuche (CET) 01855-01 Deutsch

Zum Aufbau von Demonstrationsexperimenten in der Vertikalen aus dem Bereich der Chemie und Biotechnologie. Die Geräte für die Aufbauten werden mit Hilfe von dafür vorgesehenen Haltern auf der Platte befestigt.

Ausstattung und technische Daten Aufhängung im Rahmen hochkant oder quer; Material: Stahlblech, blau, pulverlackiert für hohe Schlagfestigkeit und gute Chemikalienbeständigkeit; Maße: 65 x 48,8 x 2,5 cm..

P1312000

Demo advanced Chemie Handbuch Komplettversuche (CET)

Das Handbuch umfasst 29 Versuche aus unterschiedlichen Themenbereichen für das Gerätesystem Komplettversuche.

Themenfelder: Chemie; Biotechnologie DIN A4, Ringordner, s/w, 168 Seiten 01855-01

excellence in science 622

Funktion und Verwendung

Platte für Komplettversuche 45510-00 Rahmen für Komplettversuche 45500-00 Rückwand für Komplettversuche 45501-00

3.3 Erneuerbare Energie 3.3.4 Brennstoffzelle

Das PEM-Solar-Wasserstoff-Modell

Elektrische Energie von Solarzellen versorgt einen Elektrolyseur. Die vom PEM-Elektrolyseur erzeugten Gase Wasserstoff und Sauerstoff werden direkt in die PEM-Brennstoffzelle geleitet, die einen kleinen Motor versorgt. Zur Beleuchtung der Solarzellen kann eine 120-W-Lampe oder Sonnenlicht eingesetzt werden.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Physik Handbuch Elektrik/Elektronik auf der Tafel (ET) 01005-01 Deutsch P1397600

Demo advanced Physik Handbuch Elektrik/Elektronik auf der Tafel (ET)

Kennlinie und Wirkungsgrad von PEMBrennstoffzelle und PEM-Elektrolyseur

Prinzip Die elektrischen Eigenschaften von Elektrolyseur und Brennstoffzelle werden untersucht, indem die Strom-Spannungs-Kennlinie mit Hilfe verschiedener Lastwiderstände aufgenommen wird. Um den Wirkungsgrad zu bestimmen, speichert man Wasserstoff und Sauerstoff in kleinen Gastanks und misst das entstandene bzw. verbrauchte Volumen.

Aufgaben 1.

Aufnahme der Kennlinie des PEM-Elektrolyseur.

2.

Aufnahme der Kennlinie der PEM-Brennstoffzelle.

3.

Ermittlung des Wirkungsgrades des PEM-Elektrolyseurs.

4.

Ermittlung des Wirkungsgrades der PEM-Brennstoffzelle.

Lernziel Elektrolyse, Elektroden Polarisation, Zersetzungsspannung, Galvanische Elemente, Faraday-Gesetz.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5330100

96 Versuchsbeschreibungen aus allen Bereichen der Elektrizitätslehre mit magnetisch haftenden Bausteinen für die Hafttafel.

DIN A4, Spiralbindung, s/w, 202 Seiten

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences

01005-01

Experimentierwagen für Energieumwandlung

Zur Demonstration der Wirkung der durch Umwandlung aus Solarenergie, Wärme und Wind erzeugten elektrischen Energie. Außerdem kombinierbar mit anderen regenerativen Energiequellen/-speichern. Mit Polwendeschaltern an den Stoßstangen zur Richtungsumkehr.

Nutzlast 2,5 kg, Abmessungen (mm) 310 x 130 x 80, ohne Thermogenerator 11061-21

Mehr als 200 Versuchsbeschreibungen zu Themenbereichen der Angewandten Naturwissenschaften (Applied Sciences): Angewandte Mechanik, Photonik, Elektrotechnik, Erneuerbare Energie, Geowissenschaften, Materialwissenschaften, Agrarwissenschaften, Lebensmittelchemie, Ökologie, Medizin.

DIN A4, Ringordner, in Farbe, über 1000 Seiten, in englischer Sprache 16508-02

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 623

3.3 Erneuerbare Energie 3.3.4 Brennstoffzelle

PEM-Brennstoffzelle

Weitere Experimentier-Sets Neben den Schülerexperimentiersets TESS Erneuerbare Energie EN1 und EN2 mit mehr als 10 Versuchen zum Thema Wasserstofftechnologie und der Vielzahl an weiteren Praktikums- und Demonstrationsexperimenten, gibt es weitere komplette Experimentier-Sets zum Thema Brennstoffzelle.

PEM Set mit reversibler Brennstoffzelle (Luftoption) auf Magnetplatte, mit Handbuch Funktion und Verwendung PEM-Brennstoffzelle mit protonenleitfähiger Membran zur Erzeugung von elektrischer Energie aus Wasserstoff und Sauerstoff (oder Luft).

Ausstattung und technische Daten Brennstoffzelle montiert auf Grundplatte mit 4-mm-Anschlussbuchen, Elektrodenfläche 16 cm², Leistung: 1,2 W, Leerlaufspannung: 0,9 V, Grundplatte: 200 mm x 130 mm.

Funktion und Verwendung Komplettes Solar-Wasserstoff-System mit PEM-Technolgie mit reversibler, luftatmender Brennstoffzelle (06722-00), Gasspeichern, Solarmodul und kleinem Motor als Verbraucher. Die Geräte sind magnethaftend und somit rutschfest auf einer Metall-Grundplatte positionierbar.

06747-00

PEM-Elektrolyseur

Ausstattung Technische Daten Elektrolysebetrieb: 1.16 W; 5 cm3/min H2, 2,5 cm3/min O2; Brennstoffzellenbetrieb: H2/O2: 300 mW; H2 / Luft: 100 mW; Gasspeicher: H2 / O2: je 30 cm3; Grundplatte: 135 mm x 70 mm; Solarmodul: max. 2,0 V, 600 mA, L x B x T: 135 mm x 95 mm x 30 mm; Batteriebox :4,5 V / 0,8 A; elektrische Anschlüsse über 2-mm-Buchsen und -Kabel; inkl.

Handbuch mit Versuchsanleitungen und Hintergrundinformationen 06772-00

PEM Experimentierlabor, junior Set mit DVD Funktion und Verwendung PEM-Elektrolyseur mit protonenleitfähiger Membran zur Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff nur durch Elektrolyse von Wasser (keine Gefahr durch ätzende Laugen).

Ausstattung und technische Daten Elektrolyseur und Vorratsbehälter für destilliertes Wasser auf Grundplatte, 4-mm-Anschlussbuchsen mit Verpolungsschutz, Elektrodenfläche: 16 cm², Leistung: 2 W, Betriebsspannung: 1,7...2 V, Grundplatte: 200 mm x 130 mm 06748-00 Funktion und Verwendung Komplettes Solar-Wasserstoff-System im Aufbewahrungs-Koffer. Geräteset zur Durchführung von qualitativen und quantitativen Schülerversuchen zur Solarenergie und Wasserstoff-Technologie.

Ausstattung Grundplatte mit Elektrolyseur, Brennstoffzelle, Solarmodul und Ventilator; Widerstandsdekade; 2 Multimeter; Stoppuhr; 6 Verbindungsleitungen (2-mm-Stecker); 250 ml dest. Wasser; DVD mit methodischen Anregungen und Versuchsanleitungen Technische Daten Elektrolyseur: 1 W; Brennstoffzelle: 500 mW; Gasspeicher H2 / O2: je 30 cm3; Solarmodul: 2,0 V / 350 mA; Ventilator: 10 mW; Widerstandsdekade: max. 1W 06771-00

excellence in science 624

3.3 Erneuerbare Energie 3.3.4 Brennstoffzelle

PEM-Brennstoffzellen-Auto Experimentierset

Demonstrationsmodelle Neben den klassischen Experimentiersets gibt es Modelle, die insbesondere den Weg der Energie von der Sonne zum elektrischen Verbraucher darstellen.

PEM Solar-Wasserstoff-Modell, junior, mit DVD Funktion und Verwendung Zur anschaulichen Demonstration der Nutzung von Wasserstoffenergie. Alle erforderlichen Komponenten können magnetisch haftend auf das Auto gesetzt werden. Das Auto besitzt einen Elektromotor mit Getriebe und einen Umschalter für Lade- und Fahrbetrieb. Zum Füllen der Gasbehälter wird nur destilliertes Wasser benötigt.

Die Brennstoffzelle kann wahlweise über ein Solarmodul, eine Batteriebox oder ein Steckernetzteil (alles im Lieferumfang) geladen werden. Alle elektrischen Verbindungen erfolgen über 2-mm-Stecker bzw.

Buchsen.

Ausstattung und Technische Daten Reversible Brennstoffzelle: Elektrolysebetrieb: 1.16 W, 5 cm3/min H2, 2,5 cm3/min O2, Brennstoffzellenbetrieb: H2/O2: 300 mW, H2 / Luft: 100 mW; Gasspeicher: H2 / O2 je 30 cm3; Solarmodul: 2,0 V / 600 mA, L x B x T: 135 mm x 95 mm x 30 mm; Batteriebox :4,5 V / 0,8 A, Ladezeit (30 cm3), mit Netzteil: ca. 4 min, mit Batterie-Box: ca. 7 min, mit Solarbatterie: ca. 9 min; Fahrzeit ca. 8 min; elektrische Verbindungen über 2-mm Buchsen bzw. Stecker; inkl. Handbuch mit Versuchsbeschreibungen und Hintergrundinformationen.

Komplettes Solar-Wasserstoffsystem mit PEM-Technologie.

Bestehend aus Solarmodul, PEM-Elektrolyseur, Wasserstoff- und Sauerstoffspeicher, PEM-Brennstoffzelle und Flügelrad als Verbraucher, Montiert auf Grundplatte, mit DVD incl. Begleitheft mit methodischen Anregungen, Versuchsanleitungen und Folienvorlagen, Brennstoffzelle: 500 mW , Elektrolyseur 1 W, Solarmodul 2,0 V / 350 mA, Gasspeicher 30 cm3 H2, 30 cm3 O2, Flügelrad: 10 mW, Grundplatte (100 x 300 x 150) mm.

06738-00

PEM-Solar-Wasserstoff-Modell mit DVD

06769-00

Brennstoffzellen-Stack-Experimentier-Set komplett, im Koffer, mit Messkarte, Software, Medien-DVD Funktionsmodell einer Solar-Wasserstoff-Anlage.

Bestehend aus Solarzelle, PEM-Elektrolyseur, Gasspeicher, PEM-Brennstoffzelle und E-Motor mit Propeller., Montiert auf Grundplatte (175 x 530 x 150) mm., Solarmodul: 2,5 V/ 300 mA., Elektrolyseur: Elektrodenfläche: 16 cm²,Spannung: 1,7..2,0 V, Leistung: 2,0 W., Brennstoffzelle: Elektrodenfläche: 16 cm², Leerlaufspannung: 0,9 V, Leistung 0,6 W., Gasspeicher (Wasserstoff): 40 cm3., Motorleistung: 20 mW. 06739-00

Funktion und Verwendung

PEM-Anlage auf Grundplatte mit DVD inkl. Handbuch

Komplettes Experimentierset zur Brennstoffzellentechnologie mit anwendungsnahem 10 Zellen-Stack. Inklusive USB-Messkarte und Software für Einzelzellenmessung im stabilen Aluminiumkoffer. Einsetzbar für mehr als 13 grundlegende Demonstrations- und Praktikumsexperimente.

Ausstattung und technische Daten PEM Brennstoffzellen-Stack (zehn Zellen) 2 W, 200 mW pro Zelle; Elektrolyseur 15 W; Steckernetzteil 6 VDC, 3,3A; USB-Messwandlerkarte mit Einzelspannungsmessung: U = 0 ... 10V, I=0 ... 5A, Pmax=5W; Software (Win98/2000/XP/Vista/7); Gasspeicher 80 cm3; Verbraucher Lampe 4,4 W; Lüftermotor; Solarmodul 4V / 3,3A; vertikales Haltersystem; Lehrmaterial im Ordner; Medien-DVD; Abmessungen H x B x T 510 x 420 x 210 mm.

06775-01

Für Demonstrations- / Langzeitbetrieb konzipierte Wasserstoffanlage.

Mit Elektrolyseur, Brennstoffzelle und Wasservorratsbehältern aus Plexiglas, Montiert auf beschrifteter Grundplatte mit 4-mm-Buchsenpaaren , Inklusive Netzteil, Solarmodul, Motor und Hochleistungslichtquelle, Elektrolyseur (mit Verpolungsschutz), Elektrodenfläche Elektrolyseur: 40 cm², Elektrodenfläche Brennstoffzelle: 16 cm², Leistung Elektrolyseur: 10 W, Leistung Brennstoffzelle: 1,2 W, Solarmodul: 2V / 1A, Netzteil: 5 V DC / 1,2 A, Motor: 10 mW, Lichtquelle: 300 W, Grundplatte (mm): 800 x 300.

06741-00

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 625

3.3 Erneuerbare Energie 3.3.4 Brennstoffzelle

Elektrolyseure, Brennstoffzellen und Zubehör

Experimentierplatte mini

Neben den bis hierher bereits gezeigten Elektrolyseuren und Brennstoffzellen, bspw. auf den Elektrik-Bausteinen für Schülerexperimente und Demonstrationsexperimente, sind hier ergänzende Bauteile aufgeführt.

PEM Brennstoffzelle (mit Luftoption), reversibel, auf Magnetplatte

Funktion und Verwendung Schwarz lackierte Metallplatte als Basisplatte für Experimente zur Wasserstofftechnologie mit magnetisch haftenden Geräten, z. B. Aufbauten mit reversibler Brennstoffzelle (06722-00), Gasspeichern (09489-00) und Ventilator (06770-00).

Abmessungen (L x B x H): 170 mm x 135 mm x 1 mm.

06724-00

PEM Elektrolyseur, junior

Funktion und Verwendung Reversible Brennstoffzelle sowohl zum Erzeugen von Wasserstoff und Sauerstoff im Elektrolysebetrieb, als auch zur Erzeugung von elektrischer Energie aus Wasserstoff und Sauerstoff im Brennstoffzellenbetrieb. Durch die luftatmende Zelle kann anstatt Sauerstoff Luft benutzt werden.

Vorteile Spannungseingang gegen Verpolung geschützt; große Vielfalt an Experimenten durch flexible Zusammensetzung mit anderen Komponenten; sichere Positionierung auf Grundplatten durch Magnetpad

Funktion und Verwendung

Technische Daten

Auf Grundplatte mit Gas- und Wasserspeicher.

Elektrolysebetrieb: 1,16 W, 5 cm3 / min H2, 2,5 cm3/min O2; Brennstoffzellenbetrieb: 300 mW (H2/O2), 100 mW (H2/Luft); H x B x T : 50 x 40 x 57 mm; Elektrische Anschlüsse: 2-mm-Buchsen

Ausstattung und technische Daten Leistung 1 W., Grundplatte: 200 mm x 120 mm, Höhe: 90 mm.

06767-00

06722-00

Gasspeicher auf Magnetplatte, DB, inkl. Klemmen und Schläuche

Funktion und Verwendung Gasspeicher für 30 cm3 H2 oder O2 auf Magnetplatte. Für Experimente im Bereich der Wasserstofftechnologie.

PEM-Brennstoffzelle mit Luftoption, junior

Funktion und Verwendung Brennstoffzelle mit Protonenaustauschmembran (PEM) für Betrieb mit Wasserstoff und Sauerstoff bzw. Luft. Auf Grundplatte.

Vorteile

Stabiler Aufbau auf der Grundplatte, Höhere Leistung als reversible Brennstoffzellen

sichere Positionierung auf Metallgrundplatten durch Magnetpad.

Ausstattung und technische Daten

Ausstattung und technische Daten

Leistung (H2 /O2): 500 mW, (H2/Luft): 150 mW, Abmessungen: Grundplatte 120 mm x 90 mm, Brennstoffzelle h x B x T: 50 mm x 40 mm x 50 mm, Elektrische Anschlüsse 2-mm-Buchsen

Volumen: 30 cm3; H x B x T: 90 mm x 55 mm x 40 mm; inkl. 1 m Schlauch und Klemme.

06773-00

09489-00

excellence in science 626

Elektrolyseur mit Protonenaustauschmembram (PEM) zur Wasserstoffund Sauerstofferzeugung.

3.3 Erneuerbare Energie 3.3.4 Brennstoffzelle

Solarmodul, basic

Ventilator auf Magnetplatte ( inkl.

Anschlussleitungen)

Funktion und Verwendung Geeignet zur Versorgung von kleinen Motoren bis 2 V und zum Betrieb eines Elektrolyseurs (06767-00).

Ausstattung und technische Daten

Funktion und Verwendung

Solarmodul auf Sockel, bestehend aus 4 in Reihe geschalteten Zellen, mit Oberflächenschutz , feste Anschlussleitungen mit 2-mm-Steckern, Leistung: 2,0 V / 350 mA, Maße (mm): 65 x 150.

Lüftermotor auf Metallwinkel mit Magnetplatte. Geeignet als elektrischer Verbraucher für PHYWE-Brennstoffzellen.

06766-00

Solarzelle, 21 mm × 62 mm, mit Steckern

Ausstattung und technische Daten Lüftermotor mit 2-mm-Buchsen, inkl. Anschlussleitungen mit 2-mm-Steckern, 10 mW, Abmessungen: 140 x 40 x 60 mm.

06770-00

PEM-Brennstoffzelle-Kit, zerlegbar

Funktion und Verwendung Zur Umwandlung von Licht in elektrische Energie.

Ausstattung und technische Daten Polykristallines Silizium auf Metallträger, mit Oberflächenschutz, feste Anschlussleitung mit 4-mm-Steckern, Maße (mm): 21 x 62.

Zubehör Halter für Solarzelle 21 mm x 62 mm ( 06752-14).

Funktion und Verwendung PEM-Brennstoffzelle mit protonenleitfähiger Membran zur Erzeugung von elektrischer Energie aus Wasserstoff und Sauerstoff.

Ausstattung und technische Daten

Solarzelle, 21 mm × 62 mm, mit Steckern 06752-13 Halter für Solarzelle 21 mm × 62 mm 06752-14

Zur Demonstration des Aufbaus ist die Zelle in ihre Einzelkomponenten zerlegbar, Elektrodenfläche: 16 cm², Leistung: 0,6 W, Leerlaufspannung: 0,9 V, Maße (mm): 80 x 80 x 24 06746-00

Solarbatterie aus 4 Zellen mit Steckern Direkt-Methanol-Brennstoffzelle, auf Magnetplatte

Funktion und Verwendung 4 in Reihe geschaltete Solarzellen zur Umwandlung von Solarenergie in elektrische Energie und zur Versorgung von Geräten bis ca. 2V-.

Vorteile Vielfältige Experimente zum Thema erneuerbare Energie, einfache Verbindung zu anderen Geräten durch 4-mm-Stecker und langes Kabel.

Ausstattung und technische Daten 4 polykristalline Siliziumzellen in Reihenschaltung, Mit Kunststoff beschichtete Metallplatte, Größe der Einzelzellen: 50 mm x 50 mm, 30-cm-Anschlusskabel mit 4-mm-Steckern, Spannung: ca. 2V-, Stromstärke: max. 700 mA, Fläche: 130 mm x 115 mm.

06752-20

Funktion und Verwendung PEM-Brennstoffzelle für Methanolbetrieb, mit internem Metanoltank auf einer Seite und großer Öffnung für Luftzufuhr auf der anderen.

Montiert auf Grundplatte.

Ausstattung und technische Daten 10 mW, Grundplatte: 58 mm x 120 mm, Höhe: 90 mm, inkl. 3%Methanol-Brennstofflösung.

06768-00

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3.3 Erneuerbare Energie 3.3.5 Wind und Wasser

Beobachtung eines Windrades bei Belastung

Wind-Wasserstoff-Anlage

Lässt sich Windenergie auch in Form von Wasserstoff speichern und damit auch bei Windstille elektrische Energie aus Windenergie erzeugen?

Was passiert mit einem Windrad, wenn damit ein Verbraucher versorgt wird?

Das Windrad wird durch ein Gebläse angetrieben und ein "Verbraucher" angeschlossen, also z. B. eine Glühlampe oder eine LED zum Leuchten gebracht. Es wird der Zustand mit und ohne Verbraucher beobachtet und die Spannung am Windrad gemessen.

Der Versuch lässt sich mit dem Schüler-Set Erneuerbare Energie EN1 durchführen (13287-88).

Die Wind-Wasserstofftechnologie ist eine sehr vielversprechende Möglichkeit zur wetterunabhängigen Nutzung von Windenergie.

Mithilfe eines Elektrolyseurs wird Windenergie in Form von Wasserstoff gespeichert, um sie mit einer luftatmenden Brennstoffzelle bei Bedarf zu elektrischer Energie umzuwandeln.

Der Versuch lässt sich mit den Schülersets Erneuerbare Energie EN 1 und EN 2 durchführen (13287-88, 13288-88).

P9516400

P9515400

Generator mit M3-Gewindeachse und Rändelmutter TESS Applied Sciences Sets Erneuerbare Energie

Funktion und Verwendung TESS Applied Sciences Set Erneuerbare Energie EN1 13287-88 TESS Set Erneuerbare Energie EN1 mit interTESS-DVD 13287-77 TESS Applied Sciences Set Erneuerbare Energie EN2 13288-88

Generator mit Gewindeachse und Rändelmutter zur Umwandlung von Rotationsenergie in elektrische Energie. Durch Befestigen von Rotoren auf der Achse wird ein Windradmodell aufgebaut, mit dem qualitative und quantitative Schüler- und Demonstrationsexperimente durchgeführt werden können.

Passend zum Gebläse (05750-00), Generatorspannung max.: 5.9 V, Leistung: >120mW. Mithilfe der Muffe auf Haftmagnet (92151-00) oder auf Träger (02164-00) ist das Gebläse zu Demonstrationsexperimenten an der Demo-Tafel Physik (02150-00) einsetzbar.

Gebläse, 12 V

05751-01

Rotor, 2 Stück

Funktion und Verwendung Gebläse zur Erzeugung eines Luftstroms mit unterschiedlicher Stärke für Schüler- und Demonstrations-Experimente zur Windenergie.

Max. Betriebsspannung: 12 V; max. Luftstrom: 204 m3/h; Anschluss über 4-mm-Buchsen Mithilfe der Muffe auf Haftmagnet (92151-01) oder auf Träger (02164-00) ist das Gebläse an der Demo-Tafel Physik (02150-00) einsetzbar.

Linksdrehende Rotoren mit 3 Blättern und 3-mm-Bohrung in der Mitte zur Durchführung von Experimenten zum Thema Windenergie.

05752-01

05750-00

excellence in science 628

Funktion und Verwendung

3.3 Erneuerbare Energie 3.3.5 Wind und Wasser

Pumpen von Wasser mit Solarenergie

Fließendes Wasser treibt einen Generator an

Kann Solarenergie benutzt werden um Pumpspeicherwerke „aufzuladen“?

In diesem Versuch wird eine Wasserpumpe durch eine Solarbatterie mit elektrischer Energie versorgt. Es wird untersucht, wie sich die Lichtintensität auf die Pumpleistung auswirkt.

Der Versuch lässt sich mit den Schüler-Sets Erneuerbare Energie EN1 und EN2 durchführen (13287-88, 13288-88).

P9518100

Wasserpumpe / Generator

Wie funktioniert ein Wasserkraftwerk?

Die Wasserpumpe (05753-00) wird in diesem Versuch als Generator verwendet. Er kann schon mit Hilfe einer kleinen Wasserspritze betrieben werden, das Experiment ist allerdings eindrucksvoller, wenn er an eine Wasserleitung angeschlossen wird.

Der Versuch lässt sich mit den Schüler-Sets Erneuerbare Energie EN1 und EN2 durchführen (13287-88, 13288-88).

P9518400

Motor 5V, SB

Funktion und Verwendung Für Versuche zum Prinzip und Arbeitsweise von Wasserkraftwerken.

Funktion und Verwendung

1,5 - 2,5V; 13l/h; Wassersäule: 10 cm bei 2,5V; Maße: 90 mm x 35 mm; erforderliches Zubehör: Klemmhalter (05764-00).

Schülerbaustein mit Motor und großer Indikatorscheibe zur Durchführung von Experimenten zur Energieumwandlung.

Wasserpumpe / Generator 05753-00 Klemmhalter, d=16mm, mit Stiel 05764-00

Klemmhalter, Ø 16 mm, mit Stiel

Betriebsspannung: 0,3 - 5,9 V; Anlaufstromstärke: 25 mA 05660-00

Cobra4 Sensor-Unit Energy, Strom, Spannung, Arbeit, Leistung

Funktion und Verwendung Zur Befestigung von Geräten mit einem Durchmesser von 16 mm an Stativmaterial, z. B. Reagenzgläser, Parabolrinneneinheit oder Wasserpumpe/Generator aus dem Set TESS Erneuerbare Energie.

Ausstattung und technische Daten Klemme aus Kunststoff, für Geräte mit einem Ø von 16 mm, Stiellänge: 36 mm, Stiel-Ø: 10 mm.

05764-00

Funktion und Verwendung Zur Messung und direkten Anzeige von Messgrößen zur elektrischen Leistung und Energie im Gleich- und Wechselstromkreis, insbesondere bei Versuchen zur Erneuerbaren Energie.

Cobra4 Sensor-Unit Energy 12656-00 Cobra4 Mobile-Link 12620-00

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3.3 Erneuerbare Energie 3.3.5 Wind und Wasser

Erzeugung elektrischer Energie mit Hilfe der Peltonturbine

Motor 12 V, DB

Funktion und Verwendung

Prinzip

Für Demonstrationsversuche zur Elektrik. Zum Antrieb des Motormodells (07850-20) als Generator oder für Experimente zur Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Energie und umgekehrt.

Modell eines Wasserkraftwerkes

Ausstattung und technische Daten

Die Peltonturbine wird an eine Wasserleitung angeschlossen und von einem Wasserstrahl angetrieben. Die Turbine ist über einen Treibriemen mit einem Generator verbunden und an diesen wird eine Glühlampe angeschlossen.

Bausteingröße (mm): 82 x 82, Kontaktsicherheit durch Puzzleverzahnung, Linienbreite: 4 mm, Durchmesser der Kontaktfläche: 2 mm, Widerstand eines Kontaktes: ca. 0,02 Ohm, Max. Stromstärke: 2 A, kurzzeitig 5 A, Betriebsspannung: 2 ... 12 V, Drehzahl: ca. 3500 min-1.

Im Versuch wird beobachtet, dass die Ausgangsleistung des Generators, also die Helligkeit der Lampe, um so größer ist je höher die Strömungsgeschwindigkeit des auf die Schaufelräder der Turbine auftreffenden Wassers.

Zwischen den Generator und die Lampe kann für quantitative Messungen auch das Arbeits- und Leistungsmessgerät (13715-93) oder die Cobra4 Sensor-Unit Energy (12656-00) mit einem der Cobra4 Grundgeräte geschaltet werden.

09475-00

Kaplanturbine, Modell

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Physik Handbuch Sekundarstufe 1,Mechanik, Akustik, Wärme, regenerative Energie,Elktrik, Optik 01500-01 Deutsch P1431300

Peltonturbine (Wasserturbine) Funktion und Verwendung Funktionsmodell einer Überdruckturbine.

Ausstattung und technische Daten Rohrstutzen mit Olive für Schlauchanschluss an eine Wasserleitung; Rotorachse mit Schnurscheibe; Rohrstutzendurchmesser: 12 mm; Turbinenhöhe: 200 mm.

02524-00

Strömungsanzeiger, Styrol-Acrylnitril Funktion und Verwendung Freistrahlturbine in Klarsichtgehäuse, geeignet zum Antrieb eines Generators.

Ausstattung und technische Daten Schaufelradachse mit Riementrieb und Seiltrommel, mit Einspritzdüse und Ablaufstutzen. Schaufelrad-Ø 95 mm, Wasserzulauf, Olive: 8 ...

12 mm, Wasserablauf, Olive: 20 mm.

02521-00 46434-00

excellence in science 630

3 Applied Sciences 3.4 Elektrotechnik - Elektronik

Elektrotechnik - Elektronik 3.4.1 3.4.2

Bauelemente Schaltungen

632 648

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3.4 Elektrotechnik - Elektronik 3.4.1 Bauelemente

Bauelemente Die Grundlage der Elektrotechnik und Elektronik sind Bauelemente und deren Eigenschaften. Hierzu zählen Widerstände, Kondensatoren, Spulen, Dioden, Transistoren, Optoelektronische Bauelemente uvm.. Damit verknüpft sind thermische, elektrische und magnetische Eigenschaften. Angefangen mit einer Auswahl von Experimenten, sind am Ende dieses Unterkapitels die Bauelemente aufgeführt.

Experimente

Einschaltverhalten eines Kondensators und einer Spule mit dem FG-Modul

Kennlinien von Halbleitern mit dem FG-Modul

Prinzip Messung des Verlaufs von Stromstärke und Spannung an einem Kondensator bzw. einer Spule im Einschaltmoment. Aus der Messkurve wird die Kapazität bzw. Induktivität bestimmt.

Aufgaben 1.

Prinzip Mithilfe des Funktionsgeneratormoduls werden Kennlinien einer Halbleiterdiode vermessen. Außerdem werden für unterschiedliche Basisstromstärken Kollektorstrom und -spannung gemessen.

Aufgaben 1.

2.

Untersuchung der Abhängigkeit der Stromstärke, die durch eine Halbleiterdiode fließt.

Bestimmung der Änderungen des Kollektorstroms mit der Kollektorspannung für verschiedene Werte der Basisstromstärke.

Lernziel Halbleiter, p-n Übergang, Energie-Band-Diagramm, Akzeptoren, Spender, Valenzband, Leitungsband, Transistor, Betriebspunkt

2.

Messung des Verlaufs der Stromstärke und der Spannung an einem Kondensator im Moment des Einschaltens. Die Kapazität wird aus der Messkurve bestimmt.

Messung des Verlaufs der Stromstärke und der Spannung an der Spule im Moment des Einschaltens. Die Induktivität wird aus der Messkurve bestimmt.

Lernziel Ladung, Entladung, Zeitkonstante, Exponentialfunktion, Halbwertzeit, Kapazität, Induktivität Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch P2420215

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch

Cobra3-Set Grundlagen der Elektrik / Elektronik, 10 grundlegende Versuche mit dem FG-Modul

P2410915

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics

Funktion und Verwendung Vielseitiges und einfach adaptierbares Basisset zur computergestützten Untersuchung von Strom- und Spannungsverläufen und Frequenzabhängigkeiten. Das Set enthält alles zur Durchführung folgender Versuche aus dem Bereich Elektrik / Elektronik: Ohmsches Gesetz, Kennlinien von Halbleiterbauelementen, Einschaltverhalten von Kondensatoren und Spulen, Spule und Kondensator im Wechselstromkreis, Induktivität von Spulen, Magnetische Induktion, RLC-Wechselstromkreis, Hoch- und Tiefpass-Filter 16502-32

12111-88

excellence in science 632

3.4 Elektrotechnik - Elektronik 3.4.1 Bauelemente

Induktivität von Magnetspulen mit Cobra3

Prinzip Zur Erzeugung freier und gedämpfter Schwingungen wird eine Rechteckspannung niedriger Frequenz auf Stromkreise induziert, die Spulen und Kondensatoren enthalten. Die Werte der Induktivität werden aus der gemessenen Eigenfrequenz berechnet, dabei ist die Kapazität bekannt.

Aufgaben ▪ ▪

Verbindung von Spulen unterschiedlicher Dimensionen (Länge, Radius, Anzahl der Windungen) mit einer bekannten Kapazität C zur Erzeugung eines Schwingkreises.

Aus den Messungen der Eigenfrequenzen werden die Induktivitäten der Spulen berechnet und die Beziehungen zwischen: Induktivität und Anzahl der Windungen, Induktivität und Länge, Induktivität und Radius bestimmt

Lernziel ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Lenzsche Regel Eigeninduktivität Magnete Transformator Schwingkreis Resonanz Gedämpfte Schwingung Logarithmisches Dekrement Q-Faktor Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch

Cobra3 Messmodul Funktionsgenerator

Funktion und Verwendung Aufsteckbares Messmodul zur Ausgabe von Sinus-, Rechteck-, und Dreiecksignalen, Gleichspannung sowie Frequenz- und Spannungsrampen.

Vorteile ▪ ▪ ▪ ▪

Das Modul kann als Spannungsquelle oder Stromquelle betrieben werden Bei der Nutzung als Spannungsquelle kann im Betrieb die IstFrequenz sowie der Ist-Strom angezeigt und gemessen werden Bei der Nutzung als Stromquelle kann im Betrieb ebenfalls die IstFrequenz sowie die Ist-Spannung angezeigt und gemessen werden Zusätzlich können bis zu 2 Messgrößen über die Cobra3 BASIC-UNIT aufgenommen und ausgewertet werden.

Ausstattung und technische Daten Frequenzbereich: ▪ ▪ ▪

Bereich 1: 200 Hz ... 20 kHz, Intervall: 10 Hz Bereich 2: 2 Hz ... 200 Hz, Intervall: 1 Hz Signalform: Sinus, Rechteck-Welle, Dreieck-Welle, Signale, direkte Spannungen und Frequenz- oder Spannungs-Rampen

Spannungsquelle: ▪ ▪

Amplitude: 0 V... 10 V, Intervall: 5 mV Offset-Spannung: -10 V... 10 V (einstellbar)

Stromquelle: ▪ ▪

Amplitude: 0 mA ... 100 mA, Intervall: 5 mA Offset: 100 mA ... 100 mA

▪ ▪

Kunststoffgehäuse mit rückseitigem D-Sub-Stecker, 25-polig Maße (mm): 100 x 50 x 40

P2440311

Cobra3 Messmodul Funktionsgenerator 12111-00 Cobra3 BASIC-UNIT, USB 12150-50 Netzgerät 12 VDC/2 A 12151-99 Software Cobra3 Universalschreiber 14504-61 Software Cobra3 PowerGraph 14525-61

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3.4 Elektrotechnik - Elektronik 3.4.1 Bauelemente

Temperaturabhängigkeit verschiedener Widerstände und Dioden mit dem FG-Modul und Cobra3

Dielektrizitätskonstante verschiedener Werkstoffe

Prinzip Die Dielektrizitätskonstante wird durch Messung der Ladung eines Plattenkondensators ermittelt. Auf gleiche Weise wird verfahren indem zwischen den Platten Kunststoff und Glas eingefügt wird.

Aufgaben

Prinzip Die Temperaturabhängigkeit eines elektrischen Parameters (z.B. Widerstand, Durchlassungsspannung, Sperrspannung) von verschiedenen Komponenten wird bestimmt. Dafür wird die Tauchprobe in ein Wasserbad eingetaucht und der Widerstand wird in regelmäßigen Temperaturintervallen gemessen.

Aufgaben 1.

2.

3.

Messung der Temperaturabhängigkeit des Widerstandes bei verschiedenen elektrischen Bauteilen.

Messung der Temperaturabhängikeit der Durchlassungsspannung verschiedener Halbleiterdioden.

Messung der Temperaturabhängigkeit der Spannung bei Zener und Avalanche Effekten.

Lernziel Kohleschichtwiderstand, Metallschichtwiderstand, PTC, NTC, Z diode, Avalanche Effekt, Zener Effekt, Ladungsträgererzeugung, freie Weglänge, Mathie´s Regel Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch

1.

2.

3.

4.

Messung der Beziehung zwischen Ladung Q und Spannung U. Bestimmung der Dielektrizitätskonstante aus 1.

Die Ladung eines Plattenkondensators soll in Abhängigkeit vom Kehrwert des Abstandes zwischen den Platten unter Spannung gemessen werden.

Die Beziehung zwischen Ladung Q und Spannung U wird mit Hilfe eines Plattenkondensators zwischen den Platten, in die verschiedene feste dielektrischen Medien eingeführt werden, gemessen. Die entsprechenden Dielektrizitätskonstanten werden im Vergleich zu Messungen, die mit Luft zwischen den Kondensatorplatten durchgeführt wurden, bestimmt.

Lernziel Maxwell-Gleichungen, E-Konstante, Kapazität eines Plattenkondensators, Dielektrische Verschiebung, Dielektrische Polarisation, Dielektrizitätskonstante Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch P2420600

P2410415

Plattenkondensator, d = 260 mm Tauchproben zur TK-Bestimmung

Funktion und Verwendung Für Experimente zur Elektrostatik z. B. zur Untersuchung des Zusammenhangs zwischen Ladung, Spannung und Kapazität am Plattenkondensator und zur Messung von Dielektrizitätskonstanten.

Ausstattung und technische Daten

Funktion und Verwendung 10 Bauelemente zur Bestimmung der Temperaturabhängigkeit (bis max. 100°C) von charakteristischen Parametern wie Widerstand, Sperr- und Durchlassspannung Tauchproben zur TK-Bestimmung 07163-00

excellence in science 634

Präzisionskondensator mit einer feststehenden, hochisolierten und einer beweglichen Platte, Einstellung des Plattenabstandes mit Hilfe eines Spindeltriebs, mit Noniusskale, Plattenabstand: 0...70 mm, Einstellgenauigkeit: 0,1 mm, Plattendurchm.: 260 mm, -dicke: 6 mm.

Plattenkondensator, d = 260 mm 06220-00 Kunststoffplatte (Dielektrikum), 283 x 283 mm 06233-01 Glasplatten für Stromleiter 06406-00

3.4 Elektrotechnik - Elektronik 3.4.1 Bauelemente

Messverstärker universal

Widerstand, Phasenverschiebung und Leistung in Wechselstromkreisen

Funktion und Verwendung Messverstärker für Gleich- und Wechselspannungen und mit zwei Betriebsarten.

Sechs Verstärkungsfaktoren 1...100000; Frequenz (verstärkungsabhängig): 0...min. 2 kHz/ max. 22 kHz; kurzschlussfest; Tiefpass mit 5 wählbaren Zeitkonstanten: 0 s...3 s.; Entladetaster und Offsetsteller; Maße (mm): 190 x 140 x 128 13626-93

Prinzip Reihenschaltungen, die Spulen oder Kondensatoren und ohmsche Widerstände enthalten, werden in Abhängigkeit von der Frequenz untersucht. Stromstärke, Spannung, Schein- und Wirkleistung werden mit dem Arbeits-und Leistungsmessgerät direkt angezeigt.

Aufgaben Reihenschaltung von Spule und Widerstand

Hochspannungsnetzgerät 0...10 kV

1.

2.

3.

Untersuchung der Impedanz und Phasenverschiebung in Abhängigkeit von der Frequenz Untersuchung der Beziehung zwischen Wirkleistung und Stromstärke Bestimmung der Selbstinduktivität und des Ohmschen Widerstandes

Reihenschaltung von Kondensator und Widerstand 1.

2.

3.

Funktion und Verwendung Universell einsetzbare Hochspannungsquelle, für alle elektrostatischen Versuche und Experimente zur Radioaktivität, sowie zum Betrieb von Spezialröhren und anderen Gasentladunsröhren geeignet.

Beim Betrieb von Gasentladungsröhren ist an der eingebauten Digitalanzeige die Brennspannung zu kontrollieren, die aus Strahlenschutzgründen 5 kV nicht übersteigen darf.

13670-93

Leistungsfrequenzgenerator, 10 Hz - 1 MHz

Untersuchung der Impedanz und Phasenverschiebung in Abhängigkeit von der Frequenz Untersuchung der Beziehung zwischen Wirkleistung und Stromstärke Bestimmung der Kapazität und des Ohmschen Widerstandes

Lernziel Impedanz, Phasenverschiebung, Zeigerdiagramm, Kapazität, Eigeninduktivität Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch P2441100

Arbeits- und Leistungsmessgerät

Funktion und Verwendung Sinus/ Rechteckgenerator mit Signal- und Leistungsausgang.

Frequenzbereich: 10 Hz...1 MHz; Signalausgang: Sinus/Rechteck, Spannung/Leistung: 6V /1 W (4 Ohm), Klirrfaktor/Sinus: < 1 %; Leistungsausgang: Sinus, Spannung/Leistung: 18V /10 W (8 Ohm), Klirrfaktor: < 1 %, Eingangsspannung/BNC: 0...1 V; Maße (mm): 370 x 236 x 168 13650-93

Funktion und Verwendung Arbeits- und Leistungsmessgerät zum gleichzeitigen Anzeigen von elektrischer Leistung und Arbeit in Gleich- u. Wechselstromkreisen.

13715-93

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 635

3.4 Elektrotechnik - Elektronik 3.4.1 Bauelemente

Hall-Effekt in p-Germanium mit Cobra3

Hall-Effekt in n-Germanium mit Cobra3

Prinzip und Aufgaben Messung und Auswertung erfolgt wie in P5410211, diesmal für nGermanium.

Lernziel

Prinzip An einer quaderförmigen Germaniumprobe werden Widerstand und Hallspannung in Abhängigkeit von der Temperatur und des Magnetfeldes gemessen. Aus den Messwerten werden der Bandabstand, die spezifische Leitfähigkeit, die Ladungsträgerart und die Ladungsbeweglichkeit bestimmt.

Aufgaben 1.

Messung der Hall-Spannung bei Raumtemperatur und konstantem Magnetfeld in Abhängigkeit vom Steuerstrom

2.

Messung der Spannung über der Probe bei Raumtemperatur in Abhängigkeit von der magnetischen Feldstärke

3.

Messung der Spannung über der Probe in Abhängigkeit von der Temperatur. Berechnung des Bandabstandes von Germanium.

4.

Messung der Hall-Spannung in Abhängigkeit von der magnetischen Feldstärke. Berechnung des Vorzeichens der Ladungsträger und der Hall-Konstanten, Hall Mobilität und der Ladungsträgerkonzentration

5.

Die Hall-Spannung wird in Abhängigkeit von der Temperatur bei konstanter magnetischer Feldstärke gemessen.

Halbleiter, Bandtheorie, Verbotene Zone, Eigenleitung, Valenzband, Leitungsband, Lorentz-Kraft, Magnetwiderstand, Neyer-Neldel Regel Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5410311

Halleffekt-Modul

Lernziel Halbleiter, Bandtheorie, Verbotene Zone, intrinsische Leitfähigkeit, extrinsische Leitfähigkeit, Valenzband, Leitungsband, Lorentz-Kraft, Magnetischer Widerstand, Mobilität, Leitfähigkeit, Bandabstand, Hall-Koeffizient Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5410211

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences Beschreibung Mehr als 200 Versuchsbeschreibungen zu Themenbereichen der Angewandten Naturwissenschaften (Applied Sciences).

Themenfelder: Angewandte Mechanik, Photonik, Elektrotechnik, Erneuerbare Energie, Geowissenschaften, Materialwissenschaften inkl.

Nanotechnologie, Landwirtschaft inkl. Ernährung und Ökologie, Medizin DIN A4, Ringordner, in Farbe, über 1000 Seiten Versuchsbeschreibungen in englischer Sprache 16508-02

excellence in science 636

Funktion und Verwendung Zur Aufnahme und Versorgung von Hall-Effekts-Trägerplatinen mit dotierten und undotierten Germanium-Kristallen sowie zu deren temperaturabhängigen Bestimmung von Hallspannung und Leitfähigkeit.

Vorteile Gabelförmiges Metallgehäuse mit integriertem 3-stelligen 9mm-LED Display zur wahlweisen Anzeige von Temperatur und Treibstrom der Proben, therm. Überlastschutz durch Abschaltautomatik für Probenheizung, Konstantstrom und Hallspannungskompensation stellbar, Steckleiste und Führungsnuten für Trägerplatinen, Führungsnut für Hallsonde, 4-mm-Sicherheitsbuchsen zum Abgriff von Hall- und Probenspannung und zum Einspeisen der Betriebsspannung, DSUB-9-Buchse zum Anschluss an Interface Ausstattung und technische Daten Max. Probenstrom +/- 60 mA, Max. Probentemperatur 175 °C, Versorgung 12 VAC/max.3,5 A, Gehäuseaußenmaße (16x10,5x2,5)cm, Masse (ohne Stiel) 0,25 kg, Inkl. Haltestiel (l =12 cm,d = 1cm) mit M6-Gewinde Halleffekt-Modul 11801-00 Halleffekt, n-Germanium, Trägerplatine 11802-01 Halleffekt, p-Germanium, Trägerplatine 11805-01 Eigenleitung von Germanium, Trägerplatine 11807-01

3.4 Elektrotechnik - Elektronik 3.4.1 Bauelemente

Steckplatten

Wechselschalter, Gehäuse G3

Schaltkasten

Funktion und Verwendung Schlagfestes Kunststoffgehäuse mit zwanzig 4-mm-Buchsen für Parallel- und Reihenschaltungen von Steckelementen mit 19-mm-Steckerabstand.

Funktion und Verwendung

Ausstattung und technische Daten

Wechselschalter mit zwei Schalterstellungen im Kunststoffgehäuse.

Durchsichtiger Boden mit Gummifüßen, vertikale Halterungsmöglichkeit mit Doppelmuffe, Belastbarkeit: 250 V AC / DC 10 A, Maße (mm): 120 x 90 x 30

Ausstattung und technische Daten

06030-23

Steckplatte mit 4-mm-Buchsen

Gehäuse-Abmessungen (mm): 40 x 40 x 54, mit 4-mm-Steckern in 19 mm Abstand, Belastung: max. 250 V AC / 3 A; 30 V DC / 4A 39169-00

Relais, Gehäuse G3

Funktion und Verwendung Für Schülerelektronikversuche.

Ausstattung und technische Daten Schlagfestes Kunststoffgehäuse mit 108 4-mm-Steckbuchsen, seitliche Schwalbenschwanzführungen zum Koppeln mehrerer Platten, Bodenplatte mit Gummifüßen, Buchsenabstand: 19 mm, Buchsenraster jeweils 3 x 3, Plattenmaße (mm): 230 x 170 x 26 06033-00

Funktion und Verwendung Relais im Kunststoffgehäuse.

Ausstattung und technische Daten

Schalter

Ausschalter, Gehäuse G1

Mit einem Umschaltkontakt, Gehäuse-Abmessungen (mm): 40 x 40 x 32, mit drei 4-mm-Steckern in 19 mm Abstand und zwei 4-mmSteckbuchsen, Spulenspannung: 5...12 V DC, Belastung: 30 V / 1 A 39148-00

Funktion und Verwendung Kippschalter in Kunststoffgehäuse.

Ausstattung und technische Daten Gehäuse-Abmessungen (mm): 37 x 18 x 32, mit 4-mm-Steckern in 19 mm Abstand, Belastung: max. 250 V AC / 3A; 30 V DC / 4 A 39139-00

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 637

3.4 Elektrotechnik - Elektronik 3.4.1 Bauelemente

Widerstände

Schichtwiderstände im Gehäuse, für die Steckplatte, E-Reihe

Schichtwiderstand 22 kOhm 39104-34 Schichtwiderstand 47 kOhm 39104-38 Schichtwiderstand 82 kOhm 39104-40 Schichtwiderstand 100 kOhm 39104-41 Schichtwiderstand 470 kOhm 39104-68 Schichtwiderstand 1 MOhm 39104-52 Schichtwiderstand 10 MOhm 39104-58 Schichtwiderstand 100 MOhm 39104-75 Schichtwiderstand 1 GOhm 39104-76 Schichtwiderstand 10 GOhm 39104-77

Funktion und Verwendung Widerstand in Kunststoffgehäuse.

Ausstattung und technische Daten

Schichtwiderstände im Gehäuse, für die Steckplatte, leicht rechenbare Werte

Abmessungen (mm): 37 x 18 x 22, Mit 4-mm-Steckern in 19 mm Abstand, Toleranz: +/- 5%, Belastbarkeit 1 W, kurzzeitig 2 W Schichtwiderstand 10 Ohm 39104-01 Schichtwiderstand 22 Ohm 39104-59 Schichtwiderstand 47 Ohm 39104-62 Schichtwiderstand 100 Ohm 39104-63 Schichtwiderstand 150 Ohm 39104-10 Schichtwiderstand 180 Ohm 39104-11 Schichtwiderstand 220 Ohm 39104-64 Schichtwiderstand 330 Ohm 39104-13 Schichtwiderstand 470 Ohm 39104-15 Schichtwiderstand 680 Ohm 39104-17 Schichtwiderstand 1 kOhm 39104-19 Schichtwiderstand 1,5 kOhm 39104-21 Schichtwiderstand 2,2 kOhm 39104-23 Schichtwiderstand 3,3 kOhm 39104-25 Schichtwiderstand 4,7 kOhm 39104-27 Schichtwiderstand 5,6 kOhm 39104-28 Schichtwiderstand 10 kOhm 39104-30 Schichtwiderstand 15 kOhm 39104-32

excellence in science 638

Funktion und Verwendung Elektrisches Bauteil für einführende Versuche.

Ausstattung und technische Daten In Kunststoffgehäuse (mm) 37 x 18 x 22, mit 4-mm-Steckern in 19 mm Abstand, Belastbarkeit: 2 W, Toleranz: 2 %.

Widerstand 1 Ohm 06055-10 Widerstand 2 Ohm 06055-20 Widerstand 5 Ohm 06055-50 Widerstand 10 Ohm 06056-10 Widerstand 20 Ohm 06056-20 Widerstand 50 Ohm 06056-50 Widerstand 100 Ohm 06057-10 Widerstand 200 Ohm 06057-20 Widerstand 500 Ohm 06057-50

3.4 Elektrotechnik - Elektronik 3.4.1 Bauelemente

Drahtwiderstand 0,2 Ohm, 2 W, G1

Schicht-Drehwiderstand

Funktion und Verwendung

Funktion und Verwendung

Widerstand in Kunststoffgehäuse. Besonders als Messwiderstand (Shunt) zur Messung von Stromstärken verwendbar.

Linearer Draht-Drehwiderstand in Kunststoffgehäuse.

Ausstattung und technische Daten

Abmessungen (mm): 40 x 40 x 54, mit 4-mm-Steckern in 19 mm Abstand, Stellknopf mit 270-Grad-Skale, Teilung 0 ... 10, 10 Skalenteile, Toleranz: ± 20%.

Abmessungen (mm): 37 x 18 x 22, Mit 4-mm-Steckern in 19 mm Abstand, Toleranz: +/- 5%, Belastbarkeit 1 W, kurzzeitig 2 W 39104-69

Stellwiderstand 10 kOhm

Ausstattung und technische Daten

Schicht-Drehwiderstand, 100 Ohm, 0,4 W, G2 39103-01 Schicht-Drehwiderstand, 1 kOhm, 0,4 W, G2 39103-04 Schicht-Drehwiderstand, 10 kOhm, 0,4 W, G2 39103-06

Heißleiter auf Steckerplatte

Funktion und Verwendung Linearer Widerstand in Kunststoffgehäuse.

Ausstattung und technische Daten Gehäuse-Abmessungen (mm): 37 x 18 x 22, Mit 4-mm-Steckern in 19 mm Abstand, Toleranz: +/- 20 %, Belastbarkeit: max. 1 W 39138-11

Ausstattung und technische Daten NTC-Widerstand auf Kunststoffplatte (mm): 45 x 18, Mit 4-mm-Steckern in 19 mm Abstand, Kaltwiderstand 4,7 kOhm, Leistung: 0,45 W 06049-13

Draht-Drehwiderstand NTC-Widerstand 4,7 kOhm/0,5 W, Sonde

Funktion und Verwendung

Funktion und Verwendung

Linearer Draht-Drehwiderstand in Kunststoffgehäuse.

Heißwasserfeste Sonde mit Manganoxid-Halbleiter-Widerstand.

Ausstattung und technische Daten

Ausstattung und technische Daten

Abmessungen (mm): 40 x 40 x 54, Mit 4-mm-Steckern in 19 mm Abstand, Stellknopf mit 270-Grad-Skale, Toleranz: +/- 10%.

Kaltwiderstand (25°C): 4,7 kOhm +/- 20 %, Betriebstemperatur: ≤ 125°C, Leistung (25°C): ≤ 0,45 W, Anschlussbuchsen: 4 mm, Abmessungen (mm): 18 x 105 x 3

500 Ohm, 4 W, G2 39103-18 250 Ohm, 4 W, G3 39103-21

13022-02

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 639

3.4 Elektrotechnik - Elektronik 3.4.1 Bauelemente

NTC-Widerstand, Gehäuse G1

Fotowiderstand (LDR)

Ausstattung und technische Daten Funktion und Verwendung Nach außen geführter Halbleiterwiderstand mit negativem Temperaturkoeffizienten in einem Kunststoffgehäuse.

Ausstattung und technische Daten Gehäuse-Abmessungen (mm): 37 x 18 x 32 , Mit 4-mm-Steckern in 19 mm Abstand, Kaltwiderstand: 1,3 kOhm, Widerstand bei 100 C°: 35 Ohm, Betriebstemperatur: max. 120 °C, Leistung: 1 W, Toleranz: +/20% 39110-03

PTC-Widerstand, Gehäuse G1

In Kunststoffgehäuse (mm): 37 x 18 x 32, mit 4-mm-Steckern in 19 mm Abstand, Hellwiderstand: 310...490 Ohm, Dunkelwiderstand: 1...12 MOhm, Betriebsspannung: max.100 V. Fotowiderstand (LDR), Gehäuse G1, lichtempfindliche Fläche an der Seite 06049-12 Fotowiderstand (LDR), Gehäuse G1, lichtempfindliche Fläche oben 39119-06

Fotowiderstand mit Blende, Gehäuse G1

Funktion und Verwendung Funktion und Verwendung Nach außen geführter Halbleiterwiderstand mit positivem Temperaturkoeffizienten in einem Kunststoffgehäuse.

Ausstattung und technische Daten Gehäuse-Abmaße (mm): 37 x 18 x 32, mit 4-mm-Steckern in 19 mm Abstand, Kaltwiderstand: 50 Ohm, Endwiderstand: 30 kOhm, Endtemperatur: 125 °C, Leistung: 1 W, Toleranz: +/- 15 % 39110-04

Hochohmige Widerstände mit 4-mm-Stecker und Buchse

Funktion und Verwendung Vor- und Schutzwiderstand in Isolierhülse mit 4-mm-Stecker und Buchse zum direkten Aufstecken auf die Anschlussbuchsen der Hochspannungsnetzgeräte 13670-93 und 13671-93 zur Reduzierung der Stromstärke (berührungsungefährlich > 2mA) bei elektrostatischen Versuchen. Hülsenlänge: 100 mm.

Widerstand mit 4-mm-Stecker und Buchse, 50 MOhm 07159-00 Widerstand mit 4-mm-Stecker und Buchse, 10 MOhm 07160-00

excellence in science 640

Fotowiderstand mit seitlicher Lichteintrittsöffnung und Blende gegen Streulicht. Im Kunststoffgehäuse.

Ausstattung und technische Daten Mit Streulichtblende, Gehäuse-Abmessungen (mm): 37 x 18 x 32, Mit 4-mm-Steckern in 19 mm Abstand, Hellwiderstand: 9 kOhm, Dunkelwiderstand: 1,5 MOhm, Betriebsspannung: max. 100 V DC / 150 V AC, Leistung: 300 mW 39119-03

3.4 Elektrotechnik - Elektronik 3.4.1 Bauelemente

Schiebewiderstand

Kondensatoren

Kondensator, Gehäuse G2

Funktion und Verwendung Geeignet als Vorwiderstände oder Spannungsteiler.

Ausstattung und technische Daten ▪

Widerstandstoleranz: +/- 10%.

Funktion und Verwendung

▪ ▪

Kurzzeitbelastung (max. 15 min.)

Berührungssicher in belüftetem Metallgehäuse mit vier 4-mm-Sicherheitsbuchsen, davon eine zur Gehäuseerdung.

Maße (mm): 420 x 90 x 150.

Folienkondensator in Kunststoffgehäuse.

▪

Schiebewiderstand 10 Ohm, 5,7 A, Kurzzeitb. 8,0 A 06110-02 Schiebewiderstand 33 Ohm, 3,1 A, Kurzzeitb. 4,4 A 06112-02 Schiebewiderstand 100 Ohm, 1,8 A; Kurzzeitb. 2,5 A 06114-02 Schiebewiderstand 330 Ohm, 1,0 A, Kurzzeitb. 1,4 A 06116-02 Schiebewiderstand 1 kOhm, 0,57A, Kurzzeitb. 0,8 A 06118-02 Schiebewiderstand 3,3 kOhm, 0,31A, Kurzzeitb. 0,44 A 06117-02

Ausstattung und technische Daten Gehäuse-Abmessungen (mm): 40 x 40 x 54, mit 4-mm-Steckern in 19 mm Abstand, Toleranz: +/- 20%, Spannung: 100 V- / 63 V~ Kondensator 1 µF/100 V, Gehäuse G2 39113-01 Kondensator 2,2 µF/100 V, Gehäuse G2 39113-02 Kondensator 4,7 µF/100 V, Gehäuse G2 39113-03 Kondensator 10 µF/100 V, Gehäuse G2 39113-04 Kondensator 100 pF/100 V, Gehäuse G1 39105-04

Kondensator, Gehäuse G1 Widerstandsdekade 1Ohm..10 MOhm

Funktion und Verwendung Folienkondensator in Kunststoffgehäuse.

Funktion und Verwendung Stufenweise veränderbarer Widerstand zur Verwendung z. B. als Vergleichswiderstand in Brückenschaltungen, als Spannungsteiler oder zur Dimensionierung von Experimentierschaltungen.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

7 stellbare, dezimal gestaffelte Widerstandsstufen.

Bereich: 1 Ohm...9,999999 MOhm. Toleranzindividuelle Dekade 1% + 0.08 Ohm alle Dekaden 1% + 0,4 Ohm. Spannung: max. 500 V. Max. Verlustleistung: 1 W. Metallgehäuse mit 4-Sicherheitsbuchsen.

Maße (mm): 267 x 89 x 97.

06194-10

Ausstattung und technische Daten Gehäuse-Abmessungen (mm): 37 x 18 x 32, mit 4-mm-Steckern in 19 mm Abstand, Toleranz: +/- 20%, Spannung: 100 V- / 63 V~ Kondensator 470 pF/100 V, Gehäuse G1 39105-07 Kondensator 1 nF/100 V, Gehäuse G1 39105-10 Kondensator 10 nF, 250 V, Gehäuse G1 39105-14 Kondensator 47 nF, 250 V, Gehäuse G1 39105-17 Kondensator 100 nF, 250 V, Gehäuse G1 39105-18 Kondensator 220 nF/250 V, Gehäuse G1 39105-19 Kondensator 470 nF/100 V, Gehäuse G1 39105-20 Kondensator 2 µF/100 V, Gehäuse G1 39105-29

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 641

3.4 Elektrotechnik - Elektronik 3.4.1 Bauelemente

Elektrolytkondensator, bipolar, G1

Kapazitätsdekade 0,1..100 nF

Funktion und Verwendung Funktion und Verwendung Bipolarer Elektrolytkondensator in Kunststoffgehäuse.

Ausstattung und technische Daten Gehäuse-Abmessungen (mm): 37 x 18 x 32 mm, mit 4-mm-Steckern in 19-mm-Abstand, Toleranz -10%...+50% Elko 10 µF/63 V, bipolar, G1 39105-43 Elko 22 µF/63 V, bipolar, G1 39105-44 Elko 47 µF/63 V, bipolar, G1 39105-45 Elko 470 µF/16 V, bipolar, G1 39105-47

Zur Verwendung z. B. als Normalkapazität in Brückenschaltungen oder zur Optimierung elektronischer Schaltungen.

Ausstattung und technische Daten Drei parallelgeschaltete Kondensatorgruppen mit je einem Drehschalter, Metallgehäuse mit 4-mm-Buchsen und mit Stell- / Traggriff, Toleranz: +/- 1%, Grenzspannung: 400 V DC / 250 V AC, Gehäuse (mm): 200 x 80 x 170 06195-00

Kondensator, Elektrolyt 22 mF

Elko 2000 µF/35 V, Gehäuse G2

Funktion und Verwendung Elektrisches Bauteil für einführende Versuche.

Ausstattung und technische Daten Funktion und Verwendung Gepolter Elektrolyt-Kondensator in Kunststoffgehäuse.

Ausstattung und technische Daten Gehäuse-Abmessungen (mm): 40 x 40 x 54, mit 4-mm-Steckern in 19-mm-Abstand, Toleranz: -10..+50%

Explosionssichere Ausführung in Metallgehäuse mit 4-mm-Anschlussbuchsen, Toleranz: +50% / -10%, Grenzspannung: 40 V DC, Höhe: 114 mm, Durchmesser: 52 mm 06211-00

MP-Kondensator 2 x 30 µF

39113-08

Drehkondensator, Gehäuse G2

Funktion und Verwendung Elektrisches Bauteil für einfache Experimente. Zum Aufbau von Schwingkreisen.

Ausstattung und technische Daten In Kunststoffgehäuse (mm): 40 x 40 x 54, mit 4-mm-Steckern in 19 mm Abstand, Kapazität: 5 pF...500 pF 06049-10

Elektrisches Bauteil für einführende Versuche.

Ausstattung und technische Daten Zwei MP-Kondensatoren auf Kunststoffgehäuse mit sechs 4-mmBuchsen, Kondensatoren einzeln, seriell oder parallel verwendbar, Toleranz: +/- 10 %, Grenzspannung: 250 V DC / 125 V AC, Gehäuse (mm): 120 x 90 x 30, inklusive zweier Verbindungsstecker 06219-32

excellence in science 642

Funktion und Verwendung

3.4 Elektrotechnik - Elektronik 3.4.1 Bauelemente

Dioden und Transistoren

Diode -Ge- AA 118, Gehäuse G1

Gehäuse-Abmessungen (mm): 37 x 18 x 32, mit 4-mm-Steckern in 19-mm-Abstand, Strom im Durchbruschsgebiet: 65mA, Verlustleistung: 400 mW, Dynamischer Widerstand im Durchbruchsgebiet: 40 Ohm 39132-01

Brückengleichrichter, Gehäuse G3

Funktion und Verwendung Diode in Kunststoffgehäuse.

Ausstattung und technische Daten Gehäuse-Abmessungen (mm): 37 x 18 x 32, mit 4-mm-Steckern in 19 mm Abstand, Sperrspannung: 90 V, Durchlassgleichstrom: 50 mA, Sperrstrom (75°C): 7 µA, Spannung: 10 V 39106-01

Diode -Si- 1 N 4148, Gehäuse G1

Funktion und Verwendung Brückengleichrichter In Kunststoffgehäuse.

Ausstattung und technische Daten Gehäuse-Abmessungen (mm): 40 x 40 x 54, mit 4-mm-Steckern in 19-mm-Abstand, Betriebsspannung: max. 250 V, Effektiver Durchlassstrom: max. 1,5 A 39135-00

Transistor BC 327, Basis links, G3

Funktion und Verwendung Diode in Kunststoffgehäuse.

Ausstattung und technische Daten Gehäuse-Abmessungen (mm): 37 x 18 x 32, mit 4-mm-Steckern in 19-mm-Abstand, Sperrspannung: 75 V, Durchlassgleichstrom: 200 mA, Sperrstrom (75°C): 25 µA, Spannung: 20 V 39106-03

Z-Diode ZF 4,7, Gehäuse G1

Funktion und Verwendung Si-PNP-Transistor in Kunststoffgehäuse mit Schaltzeichen und drei 4-mm-Steckern.

Ausstattung und technische Daten Abmessungen (mm): 50 x 50, Leistung: 500 mW, UCED: -45 V, IB: 100 mA 39127-21

Funktion und Verwendung Si-Diode in Kunststoffgehäuse.

Ausstattung und technische Daten

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 643

3.4 Elektrotechnik - Elektronik 3.4.1 Bauelemente

Transistor BC 337, Basis links, G3

Funktion und Verwendung

Induktionsspulen

Funktion und Verwendung

Si-PNP-Transistor in Kunststoffgehäuse mit Schaltzeichen und drei 4-mm-Steckern.

Zur Untersuchung der elektromagnetischen Induktion in Zusammenhang mit der Feldspule 750 mm (11001-00) sowie zur Erarbeitung der Gesetzmäßigkeiten von Magnetfeldern in langen Spulen.

Ausstattung und technische Daten

Ausstattung und technische Daten

Abmessungen (mm): 50 x 50, 500 mW, UCED: +45 V, IB: 100 mA 39127-20

Fotoverstärker in Steckerkästchen

Funktion und Verwendung Mit nachgeschaltetem Transistor zur Schaltung von elektron. Zählern.

Ausstattung und technische Daten In Kunststoffgehäuse (mm): 37x18x32, mit 4-mm-Steckern in 19-mm-Abstand, Betriebsspannung 4...25 V, Schaltstrom 100 mA, Hellwiderstand 100 kOhm, Dunkelwiderstand 10 MOhm

Spule auf Kunststoffhohlzylinder mit Flanschen und 4-mm-Buchsen; Passend in Feldspule 75 cm; Windungszahl, Wicklungsdurchmesser und -länge, Wirkwiderstand, Induktivität und max. Stromstärke s.u.

300 Wdgn, d = 40 mm, l = 160 mm, 3,5 Ohm, 0,8 mH, 1,2 A 11006-01 300 Wdgn, d = 32 mm, l = 160 mm, 2,8 Ohm, 0,53 mH, 1,2 A 11006-02 300 Wdgn, d = 25 mm, l = 160 mm, 2,2 Ohm, 0,33 mH, 1,2 A 11006-03 200 Wdgn, d = 40 mm, l = 105 mm, 2,2 Ohm, 0,5 mH, 1,2 A 11006-04 100 Wdgn, d = 40 mm, l = 53 mm, 1,1 Ohm, 0,2 mH, 1,2 A 11006-05 150 Wdgn, d = 25 mm, l = 160 mm, 0,3 Ohm, 0,09 mH, 4 A 11006-06 75 Wdgn, d = 25 mm, l = 160 mm, 0,15 Ohm, 0,025 mH, 4 A 11006-07

Spulen für HF

11201-04

Spulen Funktion und Verwendung

Feldspule 750 mm, 485 Windungen/m

Für Hochfrequenz-Schwingkreise im MW- und LW-Bereich.

Ausstattung und technische Daten Flachspule mit 35 Windungen aus Kupferdraht, In Kunststoffgehäuse mit 4-mm-Steckern, Steckerabstand 19 mm, Induktivität: ca. 75 µH (35 Wdg.), 150 µH (50 Wdg.), 350 µH (75 Wdg.).

Funktion und Verwendung Einlagige Zylinderspule zur Untersuchung der elektromagnetischen Induktion.

Ausstattung und technische Daten Auf Kunststoffhohlzylinder mit Stehflanschen, zwei Schleifer zur Variation der wirksamen Spulenlänge, Innendurchmesser passend für Induktionsspulensatz, Länge: 75 cm, Windungsdichte: 485 Wdg./m, Induktivität: 1 mH, Wirkwiderstand: 0,3 Ohm, Dauerstromstärke: 8 A 11001-00

excellence in science 644

Spule für HF, 35 Windungen 06915-00 Spule für HF, 50 Windungen 06916-00 Spule für HF, 75 Windungen 06917-00

3.4 Elektrotechnik - Elektronik 3.4.1 Bauelemente

Experimentierspulen

Eisenkern, U-förmig, geblättert

Funktion und Verwendung Für Versuche zum Elektromagnetismus.

Funktion und Verwendung

Ausstattung und technische Daten

Zur Aufnahme von Demonstrationsspulen für Elektromagnete oder Transformatoren.

4-mm-Klemmen bzw. Buchsen, z.T. mit Mittelabgriff, schlagfester Kunststoffspulenkörper mit gekennzeichneter Wickelrichtung, in langer bzw. kurzer Ausführung, Länge: 66 mm (lang) bzw. 34 mm (kurz), Spulenkappen: 71 x 67 mm (lang) bzw. 39 x 67 (kurz), Öffnungsmaß für Eisenkerne: 31x31 mm, Angaben zur Windungszahl, Ausführung, Wirkwiderstand, Induktivität und max. Dauerstromstärke siehe unten.

6 Wdgn, lang, 120A 06510-00 75 Wdgn, lang, 0,08 Ohm, 0,16 mH, 15 A 06511-01 140 Wdgn, lang, 0,2 Ohm, 0,6 mH, 10 A 06526-01 150 Wdgn, kurz, 0,4 Ohm, 1 mH, 4 A 06520-01 300 Wdgn, lang, 0,8 Ohm, 2 mH, 4 A 06513-01 600 Wdgn, kurz, 6 Ohm, 15 mH, 1 A 06522-01 600 Wdgn, lang, 2,5 Ohm, 9 mH, 2 A 06514-01 900 Wdgn, lang, 6 Ohm, 24 mH, 1,3 A 06512-01 1200 Wdgn, lang, 12 Ohm, 35 mH, 1 A 06515-01 3600 Wdgn, lang, 150 Ohm, 300 mH, 0,3 A 06516-01 10000 Wdgn, lang, 975 Ohm, 2600 mH, 0,11 A 06519-01 12000 Wdgn, lang, 2000 Ohm, 4000 mH, 0,08 A 06517-01 36000 Wdgn, lang, 13000 Ohm, 32000 mH, 0,03 A 06518-01

Spulenhalter

Ausstattung und technische Daten Vernietete, verlustarme Bleche, Planschliff-Flächen und 4-mm-Bohrung, Schenkelquerschnitt (mm): 29 × 30, B x H (mm) 101 x 105 Eisenkern, U-förmig, geblättert 06501-00 Eisenkern, stabf., kurz,geblättert 06500-00 Stifte für Eisenkern, U-förmig 06502-00

Eisenkern, E-förmig, geblättert

Funktion und Verwendung Zum Aufbau eines Drehstromtrafos mit Demonstrationsspulen.

Ausstattung und technische Daten Vernietete, verlustarme Dynamobleche mit plangeschliffenen Stirnflächen, Schenkelquerschnitt (mm): 29 x 30, B x H (mm): 173 x 105.

Eisenkern, E-förmig, geblättert 06505-00 Eisenkern, stabförmig, geblättert 06504-00

Spannvorrichtung

Funktion und Verwendung Kunststoffplatte zur passgerechten Halterung von großen Demonstrationsspulen an Stativen.

Funktion und Verwendung

Ausstattung und technische Daten

Zum stabilen Aufstellen von Aufbautrafos und Spulen mit Eisenkern.

Mit Haltestiel und Ausschnitt (37 x 37) mm für Spulenkerne.

Ausstattung und technische Daten

06528-00

Kunststofffuß mit Stativ, höhenverstellbarer Schnellspanner, Aussparung zur Aufnahme von Eisenkernen mit Querschnitt 30 x 30 mm.

06506-00

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3.4 Elektrotechnik - Elektronik 3.4.1 Bauelemente

Fotoverstärker in Steckerkästchen

Optoelektronik

Leuchtdiode, rot, Gehäuse G1 Funktion und Verwendung Zur Schaltung von elektronischen Zählern.

Ausstattung und technische Daten Funktion und Verwendung Rote Leuchtdiode im Kunststoffgehäuse.

Ausstattung und technische Daten Gehäuse-Abmessungen (mm): 37 x 18 x 32, mit 4-mm-Steckern in 19-mm-Abstand, Durchlassspannung: 2 V, Sperrspannung: 5 V, Durchlassstrom: 10 mA 39154-50

▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

In Kunststoffgehäuse (37x18x32) mm mit 4mm-Steckern in 19mm-Abstand Betriebsspannung 4...25 V Schaltstrom 100 mA Hellwiderstand 100 kOhm Dunkelwiderstand 10 MOhm

11201-04

Fotowiderstand mit Blende, Gehäuse G1

Leuchtdiode mit Vorwiderst. rot, G1

Funktion und Verwendung Rote LED als Signalanzeiger verwendbar im Kunststoffgehäuse.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Gehäuse-Abmessungen (mm): 37 x 18 x 32 mit 4-mm-Steckern in 19-mm-Abstand Betriebsspannung: 5...15 V Stromaufnahme: 30 mA Sperrspannung: 50 V Dunkelsperrstrom: 5 nA

Ausstattung und technische Daten ▪ Mit Streulichtblende.

▪ Maße (mm): 37 x 18 x 32.

▪ Mit 4-mm-Steckern.

▪ Hellwiderstand: 9 kΩ.

▪ Dunkelwiderstand: 1,5 MΩ.

▪ Betriebsspannung: max. 100 V DC / 150 V AC. ▪ Leistung: 300 mW. 39119-03

Fotowiderstand (LDR)

39155-00

Fotodiode, Gehäuse G1 Ausstattung und technische Daten In Kunststoffgehäuse (mm): 37 x 18 x 32; Mit 4-mm-Steckern in 19 mm Abstand; Hellwiderstand: 310...490 Ohm; Dunkelwiderstand: 1...12 MΩ; Betriebsspannung: max.100 V. Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪

Si-PIN-Diode Kunststoffgehäuse (mm) 37 x 18 x 32 mm mit 4-mm-Steckern in 19-mm-Abstand Leerlaufspannung 380 mV bei 1 klx Kurzschlussstrom 0,035 mA bei 1 klx

39119-01

excellence in science 646

Fotowiderstand (LDR), lichtempfindliche Fläche seitlich 06049-12 Fotowiderstand (LDR), lichtempfindliche Fläche oben 39119-06

3.4 Elektrotechnik - Elektronik 3.4.1 Bauelemente

Weitere Bausteine und Zubehör

Gehäuse, Bausätze

Lampenfassung E10, Gehäuse G1

Funktion und Verwendung Zum Einbau von Widerständen, Kondensatoren etc.

Funktion und Verwendung Für kleine Glühlampen mit Fassung E10 im Kunststoffgehäuse mit 4-mm-Steckern 17049-00

Durchsichtiges Kunststoffgehäuse (mm): G1 37x18x32 bzw. G2 40x40x54; mit zwei 4-mm-Steckern; je zwei Muttern und Scheiben.

Gehäuse G1, Bausatz 39300-00 Gehäuse G2, Bausatz 39304-01

Leitungsbaustein, Gehäuse G1 Funktion und Verwendung Leitende Verbindung zwischen den 4-mm-Steckern des Gehäuses.

39120-00

Klemmhalter

Gehäuse G2 für Drehwiderstand, Bausatz Funktion und Verwendung Zum Einbau von Widerständen, Kondensatoren etc., durchsichtiges Kunststoffgehäuse: 40x 40x 54mm, Deckel mit kreisförmiger Öffnung (d =10 mm), inkl. 3 x 4 mm-Stecker, Muttern und Scheiben.

39302-00

Kurzschlussstecker

Funktion und Verwendung Zur Halterung von unkonfektionierten Bauelementen, Stecker: Stecker: 4 mm, Abstand: 19 mm 06049-15

Universalhalter, Gehäuse G1

Funktion und Verwendung Zum Verbinden benachbarter Kontakte, zwei 4-mm-Stecker mit 19-mm-Abstand; Belastbarkeit: 25 A Kurzschlussstecker, schwarz 06027-05 Kurzschlussstecker, weiß 06027-06

Kurzschlussstecker 4 mm/19 mm, weiß

Funktion und Verwendung Zur Befestigung von Drähten, Metallfedern oder Bimetallstreifen, vernickelter Metalsteg (12 mm x 26 mm) mit Rändelschraube, elektrischer Anschluss über beide 4-mm-Stecker des Gehäuses G1.

39115-02

Funktion und Verwendung

Übergangsstecker 4 mm Stecker auf 2 mm Buchse, Belastbarkeit: 5A

Zum Verbinden benachbarter Kontakte, zwei 4-mm-Stecker mit 19-mm-Abstand; Belastbarkeit: 25 A, Durch die besondere Form ist es möglich, auf der Universalsteckplatte (35500-10) die benachbarte Buchse mit einem konfektioniertem Bauelement zu belegen.

39161-02

39170-00

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3.4 Elektrotechnik - Elektronik 3.4.2 Schaltungen

Schaltungen Die Eigenschaften der Bauelemente (siehe vorheriges Kapitel) werden in der Elektrotechnik gezielt genutzt um mit Hilfe von Schaltungen Signale zu speichern, weiterzuleiten, zu formen bzw. umzuwandeln. Im folgenden wird eine Auswahl grundlegender Experimente zu diesen Schaltungen gezeigt, die auf den Bauelementen aus dem vorherigen Kapitel basieren.

Hoch- und Tiefpassfilter mit dem FG-Modul

RLC-Schaltung mit Cobra3 und dem FG-Modul

Prinzip Prinzip Eine Spule, ein Kondensator, ein Ohmscher Widerstand und eine Kombination werden im Hinblick auf ihre Filtereigenschaften und Phasenverschiebung in Abhägigkeit von der Frequenz untersucht.

Aufgaben Bestimmung des Verhältnisses von Ausgangsspannung zu Eingangsspannung mit einem RC/CR Netzwerk, einem RL/LR Netzwerk, einem CL/LC Netzwerk und zwei in Serie geschalteten CR Netzwerken und Bestimmung der Phasenverschiebung eines RC/CR Netzwerkes und zwei in Serie geschalteten CR Netzwerken.

Lernziel Schaltkreis, Widerstand , Kapazität , Induktivität , Kondensator , Spule , Phasenverschiebung, Filter , Kirchhoff´s Gesetze , Bode Diagramm Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch P2440915

Stromstärke und Spannung von Parallel-und Serienschwingkreisen werden in Abhängigkeit von der Frequenz untersucht. Der Q-Faktor und die Bandbreite werden bestimmt.

Aufgaben Bestimmung des Frequenzverhaltens eines Serien- bzw. Parallelschwingkreises für Spannungs- und Stromstärkeresonanz mit /ohne Dämpfungswiderstand Lernziel Serien Schwingkreis, Parallel Schwingkreis, Widerstand , Kapazität, Induktivität, Kondensator, Spule, Phasenverschiebung , Q-Faktor, Bandbreite, Widerstandsdämpfung, Schwingungsdämpfung Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch P2440611

Cobra3 Messmodul Funktionsgenerator

Cobra3-Set Grundlagen der Elektrik / Elektronik,10 grundlegende Versuche mit dem FG-Modul

Funktion und Verwendung Aufsteckbares Messmodul zur Ausgabe von Sinus-, Rechteck-, und Dreiecksignalen, Gleichspannung sowie Frequenz- und Spannungsrampen.

Prinzip und Verwendung Vielseitiges und einfach adaptierbares Basisset zur computergestützten Untersuchung von Strom- und Spannungsverläufen sowie Frequenzabhängigkeiten. Das Set enthält alles zur Durchführung folgender Versuche aus dem Bereich Elektrik / Elektronik: Ohmsches Gesetz, Kennlinien von Halbleiterbauelementen (Dioden, Transistoren), Einschaltverhalten von Kondensatoren, Einschaltverhalten von Spulen, Spule im Wechselstromkreis, Kondensator im Wechselstromkreis, Induktivität verschiedener Spulen, Magnetische Induktion, RLC-Wechselstromkreis, Hoch- und Tiefpass-Filter.

12111-88

excellence in science 648

Cobra3 Messmodul Funktionsgenerator 12111-00 Cobra3 BASIC-UNIT, USB 12150-50 Netzgerät 12 VDC/2 A 12151-99 Software Cobra3 Universalschreiber 14504-61 Software Cobra3 PowerGraph 14525-61

3.4 Elektrotechnik - Elektronik 3.4.2 Schaltungen

Gleichrichterschaltungen

Hoch- und Tiefpassfilter

Prinzip

Prinzip Die Welligkeit der Ausgangsspannung verschiedener Gleichrichterschaltungen wird in Abhängigkeit von der Last und Ladekapazität bestimmt. Die Kennlinien eines Spannungsreglers und eines Verstärkers werden untersucht.

Eine Spule, ein Kondensator, ein Ohmscher Widerstand und eine Kombinationen dieser Komponenten werden im Hinblick auf ihre Filtereigenschaften in Abhägigkeit von der Frequenz untersucht.

Die Phasenverschiebung der Filter wird auch in Abhängigkeit von der Frequenz bestimmt.

Aufgaben Bestimmung des Verhältnisses von Ausgangsspannung zu Eingangsspannung mit

Aufgaben

a) einem RC/CR Netzwerk

1. Benutzung des Einweggleichrichters:

b) einem RL/LR Netzwerk

a) zur Abbildung der Ausgangsspannung (ohne Ladekondensator) auf dem Oszilloskop; b) zur Messung der Diodenspannung ID in Abhängigkeit von der Ausgangsstromstärke IO ( mit Ladekondensator); c) zur Messung der Welligkeitskomponente UACpp der Ausgangsspannung in Abhängigkeit vom Ausgangsstrom (C = konstant); d) zur Messung der Wellen in Abhängigkeit von der Kapazität (IO = konstant); e) zur Messung der Ausgangsspannung UO in Abhängigkeit von der Eingangsgleichspannung Ui ( IO=0);

c) einem CL/LC Netzwerk

2. Benutzung des Brückenverstärkers: a) zur Abbildung der Ausgangsspannung (ohne Ladekondensator) auf dem Oszilloskop; b) zur Messung einer Diodenspannung ID in Abhängigkeit von der Ausgangsstromstärke IO (mit Ladekondensator); c) zur Messung der Welligkeitskomponente UACpp der Ausgangsspannung in Abhängigkeit vom Ausgangsstrom (C = konstant); d) zur Messung der Wellen in Abhängigkeit von der Kapazität (IO = konstant); e) zur Messung der Ausgangsspannung UO in Abhängigkeit von der Eingangsgleichspannung Ui (IO=0);

d) zwei in Serie geschalteten CR Netzwerken Bestimmung der Phasenverschiebung mit einem RC/CR Netzwerk, Bestimmung der Phasenverschiebung mit zwei in Serie geschalteten CR Netzwerken.

Lernziel Schaltkreis, Widerstand, Kapazität, Induktivität, Kondensator, Spule, Phasenverschiebung, Filter, Kirchhoff´s Gesetze, Bode Diagramm Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch P2440901

Differenzverstärker

3. Messung der Spannung am Ladekondensator, UC, und die Ausgangsspannung einer stabilisierten Spannungsquelle in Abhängigkeit von der Eingangsspannung Ui; 4. Zur Messung der Ausgangsspannung einer Spannungsverstärkerschaltung in Abhängigkeit von der Eingangsspannung.

Lernziele Einweggleichrichter, Vollweggleichrichter, Graetz-Gleichrichter, Diode und Zenerdiode, Avalanche-Effekt, Ladekondensator, Wellen, r.m.s. Wert, Interner Widerstand, Glättungsfaktor, Restwelligkeit, Spannungsstabilisierung, Spannung verdoppelt Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch P2440700

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32

Funktion und Verwendung In Verbindung z.B. mit einem 2-kanal-Oszilloskop zum gleichzeitigen, phasenrichtigen und potentialfreien Messen von Spannungen.

Ausstattung und technische Daten Verstärkung: 1+/- 3 %, Frequenzbereich: 0...100 kHz, Eingangsimpedanz: 1 MOhm/10 pF, Eingangsspannungen: max. 20 Vss, Ausgangswiderstand: 100 Ohm, Eingänge: netzspannungsfest, Ausgänge: kurzschlussfest, Anschlussspannung: 230 V, Kunststoffgehäuse mit 4-mmEingangsbuchsen und BNC-Ausgangsbuchsen, Maße (mm): 190 x 110 x 60 11444-93

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3.4 Elektrotechnik - Elektronik 3.4.2 Schaltungen

Universal-Zähler

RC-Filter

Prinzip

Funktion und Verwendung

Die Frequenzkurve von einfachen RC-Filtern wird durch Punkt-fürPunkt-Messungen aufgezeichnet und die Zeitablenkung auf dem Oszilloskop angezeigt.

Der Universal-Zähler dient zur Messung von Zeiten, Frequenzen, Impulsraten, Impulszählung, Periodendauern, Drehzahlen sowie von Geschwindigkeiten.

Aufgaben

Vorteile

Aufzeichnung der Frequenzkurve der Ausgangsspannung von a) einem Hochpass Filter b) einem Niedrigpass Filter c) einem Bandpass Filter d) einer Wien-Robinson-Brücke e) eines parallel-T Filters, Punkt für Punkt und Darstellung der Zeitablenkung auf dem Oszilloskop

▪ ▪ ▪ ▪

Untersuchung der Übergangsfunktion:

▪

a) eines differenzierenden Netzwerkes, b) eines integrierenden Netzwerkes.

▪

Lernziel

▪

Hochpass-Filter, Tiefpass-Filter, Bandpass-Filter, Wien-RobinsonBrücke, parallel-T-Filter, differenzierendes Netzwerk, integrierendes Netzwerk, Übergangsfunktion, Rechteckschwingung, Übergangsfunktion Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch P2440800

Oszilloskop 30 MHz, 2 Kanal

Anzeige der Messwert grundsätzlich mit der zugehörigen Maßeinheit Automatische Messbereichsumschaltung manuelle Anpassung des auf maximal 6 Dekaden festgelegten Messbereich vor Messbeginn, z.B. um physikalisch nicht sinnvolle Nachkommastellen auf der Anzeige zu unterdrücken direkter Anschluss eines G-M-Zählrohres mit variabler Hochspannung zur Untersuchung der Zählrohrcharakteristik Stoppuhrfunktion entweder mit elektrischen Kontakten, Lichtschranken oder manuell in den verschiedensten Triggerarten Messwertanzeige durch 20 mm hohe kontrastreiche 7 SegmentAnzeigen Anzeige der Betriebszustände durch Leuchtdioden

Die zugehörige measure Software dient der Datenerfassung, Analyse und Steuerung des Universal-Zählers.

Ausstattung und technische Daten Digitalanzeige: ▪ Messwert LED 6-stellig, 7-Segment 20 mm ▪ Einheiten LED 3-stellig, 5x7-Punktmatrix ▪ Einheiten ms, s, Hz, kHz, MHz, I/s, RPM, Imp, V , m/s Signaleingang: ▪ Signalbandbreite: 0,1 Hz ... 10 MHz ▪ Zählrohreingang (BNC): 150 V ... 660 V, manuell einstellbar (Werkseinstellung: 500V) ▪ Stoppuhr: 0,000 ... 99999,9 s, Auflösung 1 ms ▪ Torsteuerung: 0,000 ms...3999,99 s, Auflösung 1 µs ▪ Geschwindigkeit: 0,000 m/s ... 9999,9 m/s, Auflösung 0,001 m/s ▪ Periodendauer: 0,000 ms ... 99,9999 s, Auflösung 1 µs ▪ Frequenz: 0,00 Hz ... 9,99999 MHz, Auflösung 10 mHz ▪ Drehzahl: 6 ... 99999 RPM, Auflösung 1 RPM ▪ Impulse: 0 ... 999999 Imp ▪ Impulsrate: 0,0 ... 99999,9 I/s Ausgang: ▪ 5 V, max 1 A, zur Spannungsversorgung von Lichtschranken

Funktion und Verwendung Vielseitiges und robustes Analog-Oszilloskop für Ausbildung, Service und Labor.

Vorteile Jitterfreie, hochempfindliche Triggerschaltung, TV-Triggerung und Hold-Off-Funktion zur Auswertung von TV-Signalen, Möglichkeit der Helligkeitsmodulation des Z-Achse-Eingangs, minimale Drift durch interne Kompensationsschaltung, mit Kalibratorausgang zur Überprüfung der Übertragungsqualität vom Tastkopf zum Bildschirm, Sicherheit: IEC-1010-1; CAT II 11459-95

excellence in science 650

Allgemein: ▪ Betriebstemperaturbereich 5 ... 40 °C ▪ relative Luftfeuchte < 80% ▪ USB 2.0 Schnittstelle ▪ Stromversorgung: 110V~ - 240V~ bei 50/60 Hz, 20 VA ▪ Schlagfestes Kunststoffgehäuse mit Tragegriff ▪ Maße (mm): 370 x 168 x 236 ▪ Gewicht: 2,9 kg Universal-Zähler 13601-99 Software Universal-Zähler, Lieferbar Q1 2011 14412-61

3.4 Elektrotechnik - Elektronik 3.4.2 Schaltungen

Digitaler Funktionsgenerator, USB

Erzwungene Schwingung eines nichtlinearen elektrischen Serienschwingkreises - chaotische Schwingung

Prinzip und Verwendung Digitaler Signalgenerator zum Einsatz als programmierbare Spannungsquelle für Praktikums- und Demonstrationsexperimente insbesondere in der Akustik und Elektrotechnik/Elektronik Vorteile ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

einsetzbar als universelles Stand-Alone-Gerät oder PC gesteuert universell einsetzbar durch kontinuierlich einstellbaren breiten Frequenzbereich durch Verstärkerausgang als programmierbare Strom- und Spannungsquelle nutzbar intuitive menügesteuerte Bedienung über Bedienrad und Funktionstasten mit Hilfefunktion beleuchtetes monochromes Grafikdisplay für optimale Sicht- und Lesbarkeit einfaches Einstellen von Spannungs- und Frequenzrampen mit U = f(f) Ausgang für einfaches Auslesen der Frequenz als Spannung - ideal zum Vermessen von Schaltkreisresponse auf Frequenzrampen mit einem Oszilloskop niedriger Klirrfaktor und Signal-Rausch-Verhältnis für brilliante Signale - ideal für Experimente zur Akustik / zum Hören

Ausstattung und technische Daten Verstärkerausgang (BNC/4mm): ▪ ▪ ▪ ▪

kurzschlussfest Ausgangsspannung: 0…20Vss an Ra> 40 Ω DC-Offset: ±10V (Schrittweite 5 mV) Ausgangsleistung: 5W (bei bis zu 1A) an Ra = 20 Ω

Prinzip Ein elektrischer Serienschwingkreis, der aus einem Ohmschen Widerstand, einer Spule und einer als spannungsabhängige Kapazität wirksamen Si-Diode besteht, wird sinusförmig mit einer konstanten Frequenz (z.B. 35 kHz) angeregt. Schwingungsbild und Fourierspektrum werden in Abhängigkeit von der Anregungsamplitude untersucht. Dabei soll gezeigt werden, dass mit wachsender Amplitude Periodenvervielfachungen und Bereiche chaotischen Schwingungsverhaltens auftreten.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Physik Handbuch Cobra3 (C3PT) 01310-01 Deutsch P1362500

Gekoppelte elektrische Schwingkreise

Kopfhörerausgang (3,5mm Klinke): ▪ zuschaltbar ▪ für Standard-Kopfhöreren oder Lautsprecherboxen ▪ Ausgangsspannung: 0…1Vss an Ra = 400 Ω Sync-(Trigger) Ausgang (BNC): ▪ Ausgangswiderstand: 50 Ω ▪ Pegel: CMOS (5V) U=f(f)-Ausgang (BNC): ▪ kurzschlussfest ▪ zum Auslesen der Frequenz als Spannung 0...10V (0...1 MHz) Allgemein: ▪ Frequenzbereich: 0,1Hz…1Mhz ▪ Schrittweite: 0,1Hz ▪ Klirrfaktor: <0,5% ▪ Signalformen: Sinus, Dreieck, Rechteck, Frequenzrampe, Spannungsrampe ▪ monochromes Grafikdisplay mit kontinuierlicher Einstellung der Hintergrundbeleuchtung: 128x64 Pixel ▪ Einstellungen über Tasten und Einstellrad bzw. per PC ▪ USB 2.0 Anschluß ▪ Stromversorgung 100V~ - 240V~ bei 50/60Hz ▪ Schlagfestes Kunststoffgehäuse mit Traggriff ▪ Maße (mm): 194 x 140 x 130 Verfügbar ab Ende 2010

Prinzip Zunächst wird die gedämpfte Schwingung eines einzelnen Schwingkreises analysiert, anschließend wird ein zweiter Schwingkreis mit der gleichen Eigenfrequenz induktiv an den ersten gekoppelt. Regt man diese Anordnung zu einer gedämpften Schwingung an, so treten zwei Schwingungsfrequenzen auf, die symmetrisch zur ursprünglichen Frequenz liegen.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Physik Handbuch Cobra3 (C3PT) 01310-01 Deutsch

Zubehör (optional): Software (verfügbar ab 2011) P1362400 13654-99

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3.4 Elektrotechnik - Elektronik 3.4.2 Schaltungen

Phasenbeziehungen im Reihenschwingkreis

Gekoppelte Schwingkreise

Prinzip Prinzip Aus dem zeitlichen Versatz der Maxima von Stromstärke und Spannung im Reihenschwingkreis wird die Phase φ bei verschiedenen Frequenzen f bestimmt.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Physik Handbuch Cobra3 (C3PT) 01310-01 Deutsch

Die Durchlasskurven von einfachen und induktiv gekoppelten, identischen elektrischen HF-Schwingkreisen (Bandfiltern) werden untersucht. Sie können durch Verwendung eines frequenzmodulierbaren Funktionsgenerators direkt auf dem Oszilloskop dargestellt und ausgewertet werden. Resonanzfrequenz, Bandbreite, QFaktor und andere Größen können bestimmt werden.

Aufgaben 1.

2.

P1363200

Demo advanced Physik Handbuch Cobra3 (C3PT)

3.

Bestimmung des dielektrischen Verlustfaktors und der Güte Q von der Bandbreite der Stromkreise.

Bestimmung des dielektrischen Verlustfaktors und des Q-Faktor der Stromkreise aus der Resonanzfrequenz; die Kapazität und die parallele Leitfähigkeit werden mit der Pauli-Methode bestimmt.

Bestimmung der Kopplung k und der Bandbreite Δ f eines Band-Pass-Filters in Abhängigkeit des Spulenabstandes s.

Lernziel Resonanz, Q-Faktor, Verlustfaktor , Bandbreite, Kritische oder optimale Kopplung, Wellenwiderstand, Pauli-Methode, Parallel Leitwert, Band-Pass-Filter, Zeitablenkung Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch P2450200

Digitaler Funktionsgenerator, USB

01310-01

Cobra3 BASIC-UNIT, USB

Funktion und Verwendung Kompaktes Universal-Interface zum Messen, Steuern und Regeln in Physik, Chemie, Biologie und Angewandte Wissenschaft.

Cobra3 BASIC-UNIT, USB 12150-50 Netzgerät 12 VDC/2 A 12151-99 Software Cobra3 Universalschreiber 14504-61 Software Cobra3 Frequenzanalyse 14514-61

excellence in science 652

Prinzip und Verwendung Digitaler Signalgenerator zum Einsatz als programmierbare Spannungsquelle für Praktikums- und Demonstrationsexperimente vorallem aus dem Bereich Akustik, Elektrotechnik / Elektronik Verfügbar ab Ende 2010 Digitaler Funktionsgenerator, USB 13654-99 Oszilloskop 30 MHz, 2 Kanal 11459-95

3.4 Elektrotechnik - Elektronik 3.4.2 Schaltungen

Wobbel-Signalgenerator 20MHz

RLC-Messbrücke

Funktion und Verwendung Dieser Signalgenerator mit Frequenz- und Amplituden-Wobbelung verfügt über Hochleistungskriterien und zahlreiche Funktionsmerkmale die für eine schnelle Durchführung von Messungen erforderlich sind.

11768-99

Wheatstone-Brücke

Prinzip Ohmsche Widerstände, Induktivitäten und Kapazitäten werden in einer mit Wechselstrom betriebenen Wheatstonebrücken-Schaltung bestimmt. Der Abgleich erfolgt per Kopfhörer unter Benutzung der hohen Empfindlichkeit des menschlichen Ohres.

Aufgaben Bestimmung 1.

2.

3.

des Ohmschen Widerstandes der Induktivität der Kapazitäten mit der Wheatstonebrücke unter Benutzung des Brückenabgleichs.

Lernziel Wheatstone-Brücke, Induktiver und kapazitiver Blindwiderstand, Ohmscher Widerstand, Impedanz, Kirchhoff´s Gesetze Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch Prinzip Die Brückenschaltung nach Wheatstone wird zur Bestimmung unbekannter Widerstände verwendet. Die Schaltung besteht aus zwei veränderbaren Widerständen (z.B. Schleifdraht-Messbrücke), einem festen Widerstand und dem zu bestimmenden Widerstand.

Als "Brücke" dient ein empfindlicher Strommesser. Die veränderbaren Widerstände sind so einzustellen, dass die Brücke stromlos ist, dann kann der unbekannte Widerstand berechnet werden.

P2441000

Schleifdraht-Messbrücke

Aufgaben 1.

2.

3.

4.

Bestimmung von unbekannten Widerständen, Bestimmung des Gesamt-Widerstandes Bestimmung der Widerstände, in Reihe geschaltet, Bestimmung von parallel geschalteten Widerständen.

Bestimmung des Widerstandes eines Drahtes in Abhängigkeit vom Querschnitt.

Lernziel Kirchhoff Gesetze, Stromleiter, Schaltkreis, Spannung, Widerstand, Parallelschaltung, Reihenschaltung Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch P2410200

Funktion und Verwendung Zum Aufbau einer Wheatstonebrücke.

Ausstattung und technische Daten Widerstandsdraht auf skaliertem Träger mit 4-mm-Buchsen und mit Schleifer, Skalenlänge: 100 cm, Teilung: dm, cm, mm 07182-00

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3.4 Elektrotechnik - Elektronik 3.4.2 Schaltungen

Widerstandsdrähte auf Metallleiste

Der Transformator

Funktion und Verwendung Zur Widerstandsuntersuchung elektrischer Leiter in Abhängigkeit von Länge, Querschnitt und Material der Leiter.

Ausstattung und technische Daten 6 Drähte (Konstantan und Messing) auf Grundplatte mit 4-mm-Buchsen, Drahtlänge: 1 m, Durchmesser (mm): 0,35; 0,5; 0,7; 1 mm, Grundplatte (mm): 1065 x 90 06108-00

Innenwiderstand und Anpassung bei Spannungsquellen

Prinzip Transformatoren finden in weiten Bereichen der Technik Verwendung. Die geläufigste Anwendung ist der Einsatz von Transformatoren als Umspanner (Energietechnik). Darüber hinaus werden Transformatoren aber auch als Wandler (Messtechnik) oder Überträger (Nachrichtentechnik) verwendet. Abhängig vom Verwendungszweck können sich die Ausführungen erheblich von einander unterscheiden, die physikalische Wirkungsweise ist jedoch stets gleich. In diesem Versuch befinden sich zwei Spulen auf einem gemeinsamen Eisenkern. An die Primärspule wird eine Spannung angelegt. Die an der Sekundärspule induzierte Spannung sowie der dort fließende Strom werden in Abhängigkeit von der Windungszahl und des in der Primärspule fließenden Stromes und der dort angelegten Spannung untersucht.

Aufgaben Bestimmung der sekundären Spannung am offenen Transformator in Abhängigkeit von: a) der Anzahl der Windungen in der Primärspule, b) der Anzahl der Windungen in der Sekundärspule, c) der Primärspannung;

Prinzip Sowohl die Klemmspannung einer Spannungsquelle als auch die Stromstärke hängen von der Belastung ab, also vom extern angeschlossenen Widerstand. Die Klemmenspannung wird in Abhängigkeit von der Stromstärke gemessen. Daraus werden Innenwiderstand und Leerlaufspannung der Spannungsquelle bestimmt und die Leistungsanpassung graphisch ermittelt.

Aufgaben 1.

Messung der Klemmspannung Ut verschiedener Spannungsquellen (Flachbatterie, Standardnetzteil AC und DC) in Abhängigkeit von der Stromstärke und der des angeschlossenen Widerstandes Re und Berechnung der Leerlaufspannung U0 und des Innenwiderstandes Ri. 2. Direkte Messung der Leerlaufspannung der Flachbatterie (ohne externen Widerstand) und des Innenwiderstandes der Batterie (durch Leistungsanpassung, Ri = Re).

3. Bestimmung des Leistungsdiagramms des Netzteils aus der Beziehung zwischen Klemmspannung und Stromstärke.

Bestimmung der Primärstromstärke mit dem geladenen Transformator in Abhängigkeit von: a) der Anzahl der Windungen in der Primärspule, b) der Anzahl der Windungen in der Sekundärspule, c) der Sekundärstromstärke.

Lernziel Induktion, Magnetischer Fluss, Transformator geladen, Transformator entladen, Spule Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch P2440100

Lernziel Spannungsquelle, Elektromotorische Kraft (e.m.f.), Klemmspannung, Leerlaufbetrieb, Kurzschluss, Ohmsches Gesetz, Kirchhoff'sche Gesetze, Leistungsanpassung Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch P2410300

excellence in science 654

Bestimmung des Kurzschlussstroms auf der Sekundärseite in Abhängigkeit von: a) der Anzahl der Windungen in der Primärspule, b) der Anzahl der Windungen in der Sekundärspule, c) der Primärstromstärke;

3 Applied Sciences 3.5 Materialwissenschaften

Materialwissenschaften 3.5.1 3.5.2 3.5.3 3.5.4 3.5.5 3.5.6 3.5.7 3.5.8

Metallographie Mechanische Eigenschaften Magnetische Eigenschaften Thermische und elektrische Eigenschaften Röntgenstrukturanalyse Materialanalyse - Röntgenfluoreszenz Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung Oberflächen, Grenzflächen und Nanotechnologie

656 659 662 666 671 675 679 689

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3.5 Materialwissenschaften 3.5.1 Metallographie

Metallographie Die Metallographie stellt einen wichtigen Bereich des Methodenkomplexes der Struktur- und Gefügeanalyse dar, der als wesentliches Arbeitsgebiet der Werkstoffwissenschaft der Aufklärung der Zusammenhänge zwischen Werkstofftechnologie (Herstellung, Verarbeitung) und Beanspruchung einerseits und Struktur und Eigenschaften metallischer Werkstoffe andererseits dient. Hierbei kommen gezielt mikroskopische Methoden zum Einsatz.

Die Arbeitstechniken der Metallographie sind auf andere Materialgruppen (Keramographie, Plastographie) im Sinne einer Materialographie übertragbar, so dass der Begriff Metallographie oft auch stoffübergreifend verwendet wird.

Metallographische Probenvorbereitung - Schleifen und Polieren

Polierscheibe, Alu 200 mm 70000-11 Polierscheibe, PVC 200 mm 70000-12 Magnetische Folie (zum Aufkleben auf Polierscheiben) 70000-15

Metallographische Probenvorbereitung chemisches Ätzen Prinzip Metallographie ist die Kunst der Vorbereitung metallischer Proben durch Schleifen, Polieren und Ätzen für eventuelle spätere mikroskopische Untersuchungen. Der Schleif- und Polierprozess bereitet die Probenoberfläche vor, um später das Gefüge durch einen geeigneten Ätzprozess sichtbar zu machen.

Aufgaben 1.

2.

3.

4.

Überprüfen Sie die sechs Metall-Proben mit Hilfe der Lupe auf grobe Fehler.

Schleifen und polieren Sie die Proben nach den allgemeinen Regeln und den detaillierten Anweisungen, unter Berücksichtigung ihrer Härte und Verformbarkeit.

Bewerten Sie den Einfluss der einzelnen Prozessparameter auf die Oberflächenqualität.

Versuchen Sie das Schleif- und Polierverfahren zu optimieren.

Lernziel Schleifen, Polieren, Metallographische Probenvorbereitung, Verformbarkeit Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch

Prinzip Chemisches Ätzen ist die gebräuchlichste Methode für die Bearbeitung von polierten Metalloberflächen, um strukturelle Details aus reinen Metallen und Legierungen herauszuarbeiten. Die Voraussetzung für ein gutes Ergebnis beim Ätzen ist eine sorgfältig polierte und saubere Oberfläche. Das Experiment beschreibt die grundlegenden Verfahren, einige Rezepte und zeigt einige Mikrographien der herausgearbeiteten Strukturen und Phasen.

Aufgaben 1.

2.

P5510100

3.

Schleif- und Polierscheiben SiC Planschleifscheibe MD-Primo 220, 200 mm 70021-01 Diamant Planschleifscheibe MD-Piano 220, 200 mm 70020-01 Diamant Feinschleifscheibe MD-Piano 1200, 200 mm 70022-01 Feinschleifscheibe MD-Allegro, 200 mm, 1 Stück für Gebrauch mit Diamantsuspension 70024-01 Feinschleifscheibe MD-Largo, 200 mm, 1 Stück für Gebrauch mit Diamantsuspension 70023-01

excellence in science 656

Überprüfen Sie wie die sechs Metallproben poliert sind (P5510100). Suchen Sie mit dem Mikroskop nach makroskopischen oder mikroskopischen strukturellen Merkmalen.

Bereiten Sie die Ätzlösungen vor und ätzen Sie die Proben nach der Anweisung.

Untersuchen Sie die Probenoberflächen, ob die strukturellen Details zufriedenstellend herausgearbeitet wurden.

Lernziel Ätzen, Herausarbeiten kristallographischer Strukturen, Mikrographie, Metallographische Phasen, Metall-Mikroskopie Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5510200

3.5 Materialwissenschaften 3.5.1 Metallographie

Mikroskop, Auflicht- und Durchlicht, Satz mit USB Cam zur Materialuntersuchung und Metallographie

Poliermaschine, einspindelig, 230V, 200 / 250 mm, 50-600 U/min, variabel

Funktion und Verwendung Schleif- und Poliermaschine zum Bearbeiten metallischer Proben.

Speziell geeignet für: Hochschulpraktika im materialwissenschaftlichen Bereich.

Vorteile Variable Geschwindigkeit zum Bearbeiten von harten und weichen Proben.

Funktion und Verwendung Trinokulares Mikroskop für die Metallographie und Materialuntersuchung. Speziell geeignet für: Hochschulpraktika in den materialwissenschaftlichen Bereichen.

Vorteile Alle optischen Teile sind mit einem Multi-Coating versehen. Die ergonomische Gestaltung garantiert einen hohen Bedienungskomfort und eine entspannte Beobachtung. Die robuste Ganzmetall-Ausführung und Kugellagerung aller beweglichen Teile garantieren eine sehr lange Lebensdauer.

Zubehör Messokular 10x/15 mit Schraubenmikrometer, Messbereich 10 mm, eine Umdrehung entspricht 1 mm verteilt in 100 Teilen (62244-11), Ersatzhalogenlampe 6 Volt 30 Watt (62244-12), USB CMOS Kamera 5 MPIX (62244-13), Objektmikrometer 1 mm, verteilt in 100 Teilen, auf Glasplatte 76 x 26 mm (62244-14) 62244-88

Probensatz Materialwissenschaft Funktion und Verwendung Set aus 8 unbehandelten Metallproben für Experimente aus dem Bereich Materialwissenschaften mit dem Schwerpunkt Metallurgie.

Austattung und technische Daten Proben aus folgendem Material ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Messing (CuZn40Pb2F44) Kupfer (E-CuF25) Aluminium (Al99zh) Al-Legierung (AlMgSiPbF28) Stahl (9s20k) Legierter Stahl (x12CrMoS17) Stahl, 750°C getempert Messing, 600°C getempert

Ausstattung und technische Daten Durchmesser Schleifscheiben: 200 und 250 m , Drehgeschwindigkeit: 50-600 U/min, Leistungsaufnahme: 60 W, Anschluss-Spannung : 230 VAC, Abmessungen (L x B x H) 380 x 690 x 340 mm, Gewicht: 30 kg Zubehör Polierscheibe, Al, 200 mm (70000-11), Polierscheibe, PVC, 200 mm (70000-12), Spritzschutz 200 mm (70000-13), Deckel (70000-14), Magn. Folie selbstklebend, 200 mm (70000-15), Metallplatte, 200 mm (70000-16) 70000-93

Schleif- und Poliermittel Al2O3 Suspension, 1 l, 0,05 µm 70055-70 Schleifpapier SiC, 240 Korn, 200 mm, selbstklebend, 100 Stück 70011-70 Diamantstick 6 µm, 25g 70050-04 Diamantsuspension 6 µm im 250 ml Pumpzerstäuber 70040-25 Diamantsuspension 3 µm im 250 ml Pumpzerstäuber 70041-25 Diamantsuspension 1 µm im 250 ml Pumpzerstäuber 70042-25 Diamantsuspension 0,25 µm im 250 ml Pumpzerstäuber 70043-25 Diamantschmiermittel, 1 l, Wasserbasis 70060-70 Diamant Schmiermittel 1l, Öl-Wasser Basis 70061-70

70001-01

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3.5 Materialwissenschaften 3.5.1 Metallographie

TESS expert Laboratory Experiments Applied Sciences

Funktion und Verwendung

Beschreibung Mehr als 200 Versuchsbeschreibungen zu Themenbereichen der Angewandten Naturwissenschaften (Applied Sciences).

Themenfelder: Angewandte Mechanik, Photonik, Elektrotechnik, Erneuerbare Energie, Geowissenschaften, Materialwissenschaften inkl.

Nanotechnologie, Landwirtschaft, Medizin.

DIN A4, Ringordner, in Farbe, über 1000 Seiten, in englischer Sprache 16508-02

Poliertücher

Taschenwaage mit großer Leistung und einem stilvollen und funktionellem Design. Die ganze Waage mit der Wägeplattform und den Bedienknöpfen wird durch einen stabilen Deckel geschützt. Die Energieversorgung erfolgt über Batterien vom Typ Micro (AAA), die im Lieferumfang enthalten sind.

Vorteile Einfache 3-Tasten-Bedienung, Transportsicherung durch stabilen Deckel, energiesparende automatische Abschaltung nach ca. 30 Sekunden ohne Aktivität, hintergrundbeleuchtetes Display, 4 Wägeeinheiten: g, ct, grain, ounce, kalibrierbar über externes Kalibriergewicht, Tarierbereich: subtraktiv über ganzen Wägebereich.

Ausstattung und technische Daten

Eisenplatte, 200 mm (zum Aufkleben von Poliertüchern) 70000-16 METAPO-P, für diam. 10-6 µm, 200 mm, 10 Stück 70002-03 METAPO-B, für diam. 3-1 µm, 200 mm, 10 Stück 70003-03 METAPO-V, für diam. 1-0,1 µm, 200 mm, 10 Stück 70004-03 Feinpoliertuch MD-Nap, 200 mm, 10 Stück 70005-02

Chemikalien zum Ätzen der Proben

Salpetersäure, 65%, reinst 500 ml 30213-50 Salzsäure, 30%, 500 ml 48451-50 Ammoniak-Lösung, 25%, 250 ml 30933-25 Wasserstoffperoxid, 30%, 250 ml 31710-25 Natriumhydroxid, Perlen 500 g 30157-50 Zinkchlorid, reinst 250 g 31983-25 Eisen-III-chlorid-6-Hydrat 250 g 30069-25 Ethanol, Lösemittel (Brennspiritus), 1 l 31150-70 2-Propanol, reinst 1000 ml 30092-70

excellence in science 658

Kompaktwaage, OHAUS TA 501, 500 g / 0,1 g

Wägebereich: 500 g, Ablesbarkeit: 0,1 g, Gehäusemaße (L x B x H; mm): 112 x 73 x 17, Wägeteller (L x B; mm): 70 x 50 49243-93

Zubehör Auswahl des Zubehörs zur Durchführung der Versuche zur Metallographie.

Schliffpresse 62244-15 Spritzschutz, für 200 mm Scheiben 70000-13 Abdeckung, für 200 und 250 mm Scheiben 70000-14 Heißluftgebläse, 1200 W 47540-95 Objektträger, 50 Stück 64691-00 Reinigungskonzentrat, Lösung, 1 kg 38820-70

3.5 Materialwissenschaften 3.5.2 Mechanische Eigenschaften

Mechanische Eigenschaften Das mechanische Verhalten von Feststoffen bzw. Werkstoffen, wird über Festigkeit, Biege- und Bruchfestigkeit bestimmt. Diese Eigenschaften lassen sich mit einfachen Experimenten untersuchen.

Elastizitätsmodul

Prinzip Ein dünner, flacher Balken wird horizontal mit seinen beiden Enden auf gehärtete Schneiden gelegt. In seiner Mitte angehängte Massen bewirken eine material- und geometriespezifische Verformung, die mit einer empfindlichen Messuhr registriert wird. Aus den Messwerten lassen sich die Verformungsparameter der Testsubstanz berechnen.

Aufgaben 1.

2.

3.

Bestimmung der Kennlinie der Messuhr.

Bestimmung der Biegung des Flachstahls: als Funktion der Kraft, der Dicke, der Breite bei konstanter Kraft , des Abstands zwischen den Stützpunkten bei konstanter Kraft.

Bestimmung des E-Moduls von Stahl, Aluminium und Messing.

Mechanische Hysterese

Prinzip Bei der Torsion von Metallstäben wird der Zusammenhang zwischen dem Drehmoment und dem Drehwinkel bestimmt. Die Hysterese-Kurve wird für verschiedene Metalle aufgenommen.

Aufgaben 1.

2.

Aufzeichnung der Hysteresekurve von Stahl- und Kupfer-Stäben.

Notieren Sie sich die Spannungsrelaxationskurve mit verschiedenen Relaxationszeiten aus verschiedenen Materialien.

Lernziele

Lernziele

Young´s Modul, E-Modul, Stress, Deformation, Querkontraktionszahl, Hooke'sches Gesetz

Mechanische Hysterese, Elastizität, Plastizität, Entspannung, Torsions Modul, Fließen, Drehmoment, Hooke'sches Gesetz

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5110200

Flachstäbe, Satz

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5110300

Messuhr 10/0,01 mm

Funktion und Verwendung

Funktion und Verwendung Set aus 7 Flachstäben unterschiedlicher Querschnitte, Längen und Werkstoffe z. B. zur Untersuchung des Elastizitätsmoduls.

Werkstoffe: Stahl, Messing, Aluminium; Querschnitte: 10, 15 bzw. 20 mm x 1,5, 2, 3 mm; Längen: 160 und 500 mm 17570-00

Messuhr zur Bestimmung des Elastizitätsmoduls, mit umlaufendem Zeiger, ein Umlauf pro Millimeter, Skalendurchmesser: 50 mm, Gesamthub: 10 mm, Skalenteilung: 0,01 mm.

Messuhr 10/0,01 mm 03013-00 Halter für Messuhr 03013-01 Bügel mit Schneide 03015-00

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3.5 Materialwissenschaften 3.5.2 Mechanische Eigenschaften

Torsionsschwingungen und Torsionsmodul

Torsionsgerät, komplett

Funktion und Verwendung Zur Untersuchung der Deformationswirkung durch Drehmomente.

▪ ▪ ▪ ▪ Prinzip Stäbe aus verschiedenen Materialien werden in Drehschwingungen versetzt. Das Verhältnis zwischen der Schwingungszahl und den geometrischen Abmessungen der Stäbe wird abgeleitet und das spezifische Schubmodul für die Materialien ermittelt.

Aufgaben 1.

2.

3.

4.

Statische Bestimmung des Torsions-Moduls eines Stabes.

Bestimmung des Trägheitsmomentes des Stabes und der Gewichte.

Bestimmung der Abhängigkeit der Schwingungsperiode von der Länge und Dicke der Stangen.

Bestimmung des Schubmoduls von Stahl, Kupfer, Aluminium und Messing.

Lernziele

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Torsionsstab, Kupfer, d = 2 mm, l = 500 mm Torsionsstab, Messing, d = 2 mm, l = 500 mm Torsionsstab, Aluminium, d = 4 mm, l = 500 mm Torsionsstab, Aluminium, d = 3 mm, l = 500 mm Torsionsstab, Aluminium, d = 2 mm, l = 300 mm Torsionsstab, Aluminium, d = 2 mm, l = 400 mm Torsionsstab, Aluminium, d = 2 mm, l = 500 mm Torsionsstab, Stahl, d = 2 mm, l = 500 mm Torsionsgerät

Zubehör

Gleitmodul, Winkelgeschwindigkeit, Drehmoment, Trägheitsmoment, Winkelrückstellmoment, G-Modul, E-Modul Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5110400

excellence in science 660

▪ ▪ ▪

Demonstration des Zusammenwirkens von Kraft und Hebel.

Einführung des Begriffs Drehmoment durch die Torsionswirkung.

Aufnahme elastischer Kennlinien durch Torsionsstäbe, die sich in Länge, Durchmesser oder Material unterscheiden.

Abhängigkeit der Richtgröße eines Torsionsstabs von seinen Abmessungen und dem Schubmodul.

Elastische Hysterese des Kupfertorsionsstabs.

Statische und dynamische Torsionsbeanspruchung.

Zusammenhang zwischen Schwingungsdauer, Trägheitsmoment und Richtgröße bei Torsionsschwingungen.

▪

Empfohlen: Laufgewicht aufsetzbar und verschiebbar auf Hebelstange des Torsionsgeräts (03929-00).

Torsionsgerät, komplett 02421-88 Torsionsgerät 02421-00 Torsionsstab, Stahl, d = 2 mm, l = 500 mm 02421-01 Torsionsstab, Aluminium, d = 2 mm, l = 500 mm 02421-02 Torsionsstab, Aluminium, d = 2 mm, l = 400 mm 02421-03 Torsionsstab, Aluminium, d = 2 mm, l = 300 mm 02421-04 Torsionsstab, Aluminium, d = 3 mm, l = 500 mm 02421-05 Torsionsstab, Aluminium, d = 4 mm, l = 500 mm 02421-06 Torsionsstab, Messing, d = 2 mm, l = 500 mm 02421-07 Torsionsstab, Kupfer, d = 2 mm, l = 500 mm 02421-08

3.5 Materialwissenschaften 3.5.2 Mechanische Eigenschaften

Hooke'sches Gesetz mit Cobra3

Newton-Sensor

Funktion und Verwendung Zum Anschluss an COBRA3-Messmodul Kraft. Metallgehäuse mit Lasthaken für Zugkräfte und Lastteller für Druckkräfte.

Ausstattung und technische Daten Prinzip Die Gültigkeit des Hook'schen Gesetz (F= D · x) wird für zwei Schraubenfedern mit verschiedenen Federkonstanten D bestimmt.

Die Längenveränderung der Feder wird als Funktion der angehängten Masse und damit der angreifenden Kraft ermittelt. Zum Vergleich wird noch ein Gummiband, für das die Proportionalität von angreifender Kraft und Dehnung nicht besteht, unter gleichen Bedingungen wie die Schraubenfedern untersucht.

Aufgaben 1.

2.

3.

4.

Kalibrierung des Messsystems bestehend aus Bewegungssensor und Newton Sensor.

Messung der Zugkraft als Funktion der Auslenkung von 3 Federn und eines Gummibandes.

Ermittlung der Federkonstante und der Hysterese-Kurve Überprüfung des Hook'schen Gesetzes.

Lernziele Federkonstante, Elastizitätsgrenze, Dehnung und Kompression.

▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Mit Haltestiel und festem Anschlusskabel Endanschläge für Überlastschutz Hub ca. 0,4 mm/N Messbereich: max. +/- 4 N Auflösung: max. +/- 0,0035 mN Kompensation: +/- 4 N Maße (mm): 62 x 40 x 120

Newton-Sensor 12110-01 Cobra3 Messmodul Newton 12110-00 Bewegungsaufnehmer mit Kabel 12004-10 Software Cobra3 Kraft/Tesla 14515-61

Cobra3 BASIC-UNIT, USB

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch P2130111

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics

Funktion und Verwendung Kompaktes, vielseitiges Interface zum Messen, Steuern und Regeln in Physik, Chemie, Biologie und Angewandte Wissenschaften.

Vorteile ▪ ▪ ▪

Beschreibung Mehr als 300 englische Versuchsbeschreibungen zu unterschiedlichen Themenbereichen der Physik: Mechanik, Optik, Thermodynamik, Elektrizitätslehre, Struktur der Materie.

16502-32

▪ ▪ ▪

Mit 11 aufsteckbaren Messmodulen, 50 anschließbaren Sensoren und über 15 auf die spezielle Anforderungen in der Hochschule abgestimmten Softwareapplikationen Bis zu 4 Messgrößen pro Gerät gleichzeitig messbar, bei 5 analogen und 2 digitalen Eingängen Kaskadierbar mit weiteren Geräten, damit weitere Messgrößen kombinierbar und gleichzeitig messbar Intuitiv und graphisch geführte Konfiguration Über 250 ausführlich beschriebene Experimente schnelle Datenerfassung (bis zu 500 kHz analog und 4 MHz digital)

Cobra3 BASIC-UNIT, USB 12150-50 Netzgerät 12 VDC/2 A 12151-99

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3.5 Materialwissenschaften 3.5.3 Magnetische Eigenschaften

Magnetische Eigenschaften Magnetische Eigenschaften wie Ferro-, Para- und Diamagnetismus lassen sich nur mit Hilfe der Quantenmechanik erklären. Hier spielen Bahndrehimpuls und Spin der Elektronen im Festkörper die tragende Rolle. Neben diesen Grundbegriffen, lassen sich auch anwendungsnahe Szenarien, wie Hysterese und Magnetostriktion durch Experimente darstellen.

Der Ferro-, Para- und Diamagnetismus

Barkhausensprünge

Prinzip Beim allmählichen Aufmagnetisieren einer Probe aus Eisen oder Nickel nimmt nicht sofort das gesamte Volumen des Materials den höheren Magnetisierungszustand an. Einzelne Bezirke (Weißsche Bezirke) klappen spontan zu verschiedenen Zeiten um. Jedes Umklappen erzeugt eine Induktionsspannung, die mit dem Lautsprecher und auf dem Oszilloskop nachgewiesen werden kann.

Prinzip Ein Nickel-, Wolfram- oder Wismut-Stäbchen wird zwischen die Stirnfläche der Polschuhe (06493-00), aufgesetzt auf ein Hufeisenmagnet (06320-00), gebracht. Stäbchen aus para- und ferromagnetischen Stoffen stellen sich parallel zu den Feldlinien des magnetischen Feldes ein, solche aus diamagnetischen Stoffen senkrecht dazu.

P0613800

Drähte für Barkhausen-Effekt

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Physik Handbuch Magnetfeld (MFT) 16004-01 Deutsch Funktion und Verwendung

P1221300

Zur Demonstration des spontanen Umklappens der Dipolachse der "Weißschen Bezirke".

Demo advanced Physik Handbuch Magnetfeld (MFT)

Ausstattung und technische Daten

16004-01

Je 1 Weicheisen-, 1 Stahl- und 1 Nickeldraht, in beschrifteten (61 x 29 x 16 mm) Kunststoffblöcken

Magnetische Stäbchen

06331-00

NF-Verstärker

Funktionen und Verwendung Zur Demonstration des Verhaltens eines ferro-, para- und diamagnetischen Körpers in einem Magnetfeld.

Ausstattung und technische Daten Ferro-, para- bzw. diamagnetischer (4 x 2 x 36)-mm-Stab an Seidenfaden

Funktion und Verwendung NF-Verstärker für Gleich- und Wechselspannung.

Nickel-Stäbchen 06335-00 Wolfram-Stäbchen 06337-00 Wismut-Stäbchen 06339-00

Ausstattung und technische Daten 0,1 Hz...100 kHz; Verstärkung (stufenlos): 0,1...10.000; Eingang: 0...+/- 10 V, 50 kOhm; Umschalter für AC- oder DC-Betrieb; Stellbare Offsetspannung; kurzschlussfest 13625-93

excellence in science 662

3.5 Materialwissenschaften 3.5.3 Magnetische Eigenschaften

Ferromagnetische Hysterese

Bestimmung der Permeabilität von Eisen

Prinzip In einem ringförmigen Eisenkern wird mithilfe zweier stromdurchflossenen Spulen ein Magentfeld erzeugt. Die Feldstärke Η und die Flussdichte B werden gemessen und die Hysterese aufgezeichnet.

Die Remanenz und Koerzitivfeldstärke von zwei verschiedenen Eisenkernen können verglichen werden.

Aufgaben Zeichnen Sie die Hysteresekurve für einen massiven Eisenkern und für einen geschichteten Eisenkern auf.

Prinzip Die magnetische Hysterese ist eine nicht lineare Beziehung zwischen der magnetischen Flussdichte B und der magnetischen Feldstärke H. Aus der Hystereseschleife können charakteristische Größen eines ferromagnetischen Stoffes bestimmt werden.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Physik Handbuch Magnetfeld (MFT) 16004-01 Deutsch

Lernziele Induktion, Magnetischer Fluss, Spule, Magnetische Feldstärke, Magnetfeld von Spulen, Remanenz, Koerzitivfeldstärke Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch

P1221400

Teslameter, digital

P5551111

Cobra3 Messmodul Tesla Funktion und Verwendung Zur Messung von magnetischen Gleich- und Wechselfeldern.

20...2000 mT; Δ=0,01 mT, ±2 %, Grenzfrequenz: 5 kHz; Analogausgang: 0...+/- 2 V DC

Funktion und Verwendung Steckmodul für COBRA3-Interface zur Messung von magnetischen Gleich- und Wechselfeldern.

Teslameter, digital 13610-93 Hallsonde, tangential 13610-02

Ausstattung und technische Daten Bipolare Messbereiche: 10 mT, 100 mT, 1 T, Auflösung: max. 5 µT (12 bit), Kompensation: 1 T, Kunststoffgehäuse mit rückseitigem D-SubStecker, 25-polig, Maße (mm): 100 x 50 x 40 Cobra3 Messmodul Tesla 12109-00 Hallsonde, tangential 13610-02 Cobra3 BASIC-UNIT, USB 12150-50 Software Cobra3 Kraft/Tesla 14515-61 Schiebewiderstand 10 Ohm, 5,7 A 06110-02 Spule, 600 Windungen 06514-01

Eisenkerne

Eisenkern, U-förmig, massiv 06491-00 Eisenkern, stabförmig, massiv 06490-00 Eisenkern, U-förmig, geblättert 06501-00 Eisenkern, stabförmig, kurz, geblättert 06500-00

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3.5 Materialwissenschaften 3.5.3 Magnetische Eigenschaften

Magnetostriktion mit dem MichelsonInterferometer

Helium-Neon-Laser 5 mW

Funktion und Verwendung Helium-Neon-Laser 5 mW mit fester HV-Anschlussleitung mit HV-Stecker zum Anschluss an Lasernetzgerät.

Prinzip In einem Interferometer nach Michelson wird einer der Spiegel durch Magnetostriktion gezielt bewegt. Diese sehr kleine Verschiebung führt zu Veränderungen im Interferenzmuster und lässt sich dadurch quantitativ bestimmen.

Aufgaben 1.

2.

Aufbau eines Michelson Inferometers.

Testen verschiedener ferromagnetischer Materialien (Eisen und Nickel) sowie eines nicht-ferromagnetischen Materials (Kupfer), im Hinblick auf ihre magnetostriktiven Eigenschaften.

Lernziel Interferenz, Wellenlänge, Beugungsindex, Geschwindigkeit des Lichts, Phase, Virtuelle Lichtquelle, Ferromagnetisches Material, Molekulare magnetische Felder, Spin-Bahn-Kopplung

Ausstattung und technische Daten Wellenlänge: 632,8 nm, TEMOO Mode, Polarisationsgrad: 1:500, Strahldurchmesser: 0,81 mm, Strahldivergenz: 1 mrad, Leistungsdrift: max. 2,5% / 8 h, Lebensdauer: ca. 15000 h, Zylindergehäuse: Ø = 44,2 mm; l = 400 mm, incl.2 Halter mit 3-Punktlagerung und 2 Stellringen Helium-Neon-Laser 5 mW 08701-00 Stromversorgung und Shutter für Laser 5 mW 08702-93

Optische Grundplatte mit Gummifüssen

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5230800

Funktion und Verwendung

Faraday-Modulator

Zum Aufstellen von magnetisch haftenden optischen Komponenten mit denen Versuche zur geometrischen Optik, Wellenoptik, Holografie, Interferometrie und Fourier-Optik aufgebaut werden können.

Ausstattung und technische Daten Biegesteife, vibrationsgedämpfte und korrosionsgeschützte Metallplatte mit (5 cm x 5 cm)-Rasterdruck und rutschsicheren Gummifüßen. Drei fest montierte Spannstellen für Laser- und Lasershuttermontage. Plattenmaße (mm): 590 x 430 x 24, Masse: 7 kg Funktion und Verwendung Kupferspule auf temperaturstabilem Wickelkörper mit Einsatz zur Aufnahme von Glasstäben für Faraday-Effekt oder von Metallstäben zur Magnetostriktion.

Ausstattung und technische Daten Auf Rundstiel und mit fester 1m Anschlussleitung mit 4-mm-Steckern, Windungszahl: 1200, Induktivität: 6,3 mH, Ohmscher Widerstand: 4 Ohm, Strom: max. 5 A, Innendurchmesser: 14 mm Faraday-Modulator 08733-00 Metallstäbe für Magnetostriktion, 3 Stück 08733-01

excellence in science 664

Optische Grundplatte mit Gummifüssen 08700-00 Magnetfuß für Grundplatte 08710-00 Justierhalterung, 35 x 35 mm 08711-00 Oberflächenspiegel, 30 x 30 mm 08711-01 Halter für Platten 08719-00 Linsenhalter für Grundplatte 08723-00 Strahlteilerplatte 50 % : 50 % 08741-00

3.5 Materialwissenschaften 3.5.3 Magnetische Eigenschaften

Cobra4 Sensor Tesla, Magnetfeldstärke ± 1 Tesla

Hall-Sonde, axial

Funktion und Verwendung In Verbindung mit Teslameter oder COBRA-Interface zur Magnetfeldmessung an Leitern oder in Spulen.

Funktion und Verwendung Sensor aus der Cobra4 Familie zum Messen der magnetischen Feldstärke in Gleich- und Wechselfeldern zum Anschluss an alle Cobra4 Grundgeräte. Anschluss der Hallsonden über eine fünfpolige Diodenbuchse.

Ausstattung und technische Daten

Ausstattung und technische Daten Hallprobe auf Rohrsonde mit Griff, Sondenlänge/-durchmesser 300/6 mm 13610-01

Messbereiche ▪ ▪ ▪

± 1 T, Δ = 1 mT ± 100 mT, Δ = 100 µT ± 10 mT, Δ = 10 µT

Gleichfeld: ▪ ▪

jeweils bis zum Messbereichsendwert kompensierbar Genauigkeit ca. ± 2 % vom Messbereichsendwert

Cobra4 Sensor-Unit Tesla, Komplettset mit 2 Sonden 12652-88

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences

Wechselfeld: ▪ ▪ ▪ ▪

15 Hz ... 1 kHz Messung mit Effektivwertgleichrichter (RMS) gemessen keine Messbereichskompensation Genauigkeit ca. ± 3% vom Messbereichsendwert

Allgemein: ▪ ▪ ▪

Abtastrate: 5 Hz Maße: 60 x 70 x 35 mm Masse:100g

Cobra4 Sensor Tesla, Magnetfeldstärke ± 1 Tesla 12652-00 Cobra4 Mobile-Link, Set inkl. Akkus, SD-Speicherkarte, USBKabel und Software measure 12620-55

Hallsonde, tangential

Beschreibung Mehr als 200 Versuchsbeschreibungen zu Themenbereichen der Angewandten Naturwissenschaften (Applied Sciences).

Themenfelder: Angewandte Mechanik, Photonik, Elektrotechnik, Erneuerbare Energie, Geowissenschaften, Materialwissenschaften inkl.

Nanotechnologie, Agrarwissenschaften inkl. Ernährung und Ökologie, Medizin.

DIN A4, Ringordner, in Farbe, über 1000 Seiten, in englischer Sprache 16508-02

Funktion und Verwendung In Verbindung mit Teslameter oder COBRA-Interface zur Magnetfeldmessung.

Ausstattung und technische Daten Hallprobe in flexibler, schmaler Sonde mit Schutzrohr und Griff, Sondenmaße (mm): 1,2 x 5 x 70 13610-02

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3.5 Materialwissenschaften 3.5.4 Thermische und elektrische Eigenschaften

Thermische und elektrische Eigenschaften Thermische und elektrische Eigenschaften von Stoffen sind häufig eng miteinander verbunden. Beispielsweise bei Metallen und Legierungen leisten die freien Elektronen den Hauptteil der elektrischen Leitung und Wärmeleitung. Neben den rein thermischen Eigenschaften von (Werk-)stoffen gibt es Experimente, die beide Phänomene miteinander verknüpfen.

Thermische Ausdehnung von Feststoffen und Flüssigkeiten

Wärmekapazität von Metallen mit Cobra3

Prinzip

Prinzip

Zur Bestimmung des Volumenausdehnungskoeffizienten von Flüssigkeiten wird ein Volumen-Dilatometer in einem Wasserbad mit einem Thermostat temperiert. Die Volumenausdehnung und die Längenausdehnung verschiedener Materialien wird in Abhängigkeit von der Temperatur bestimmt.

Beheizte Proben werden in ein Kalorimeter, das mit niedrig temperiertem Wasser gefüllt ist, gegeben. Die Wärmekapazität der Probe wird aus dem Anstieg der Temperatur des Wassers bestimmt.

1.

Aufgaben 1.

2.

3.

Aufgaben

Bestimmung der Volumenausdehnung von Ethylacetat, Spiritus, Olivenöl, Glycerin und Wasser mit dem Pyknometer.

Bestimmung der Längenausdehnung von Messing, Eisen, Kupfer, Aluminium, Duran und Quarzglas mit einem Dilatometer.

Ermittlung des Zusammenhangs zwischen der Veränderung in der Länge und Gesamtlänge im Fall von Aluminium.

Lernziel

2.

Bestimmung der spezifischen Wärmekapazität von Aluminium, Eisen und Messing. Überprüfung des Gesetzes von Dulong Petit mit Hilfe der Ergebnisse dieses Experimentes.

Lernziel Mischungstemperatur, Siedepunkt, Dulong Petit-Gesetz, Gitterschwingung, Innere Energie, Debye-Temperatur Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

Längenausdehnung, Volumenausdehnung von Flüssigkeiten, Wärmekapazität, Gitterpotential, Grüneisen Gleichung Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch P2330111

Kalorimeter, 500 ml

P2310100

Dilatometer und Zubehör

Funktion und Verwendung Dilatometer mit Messuhr 04233-00 Rohr für Dilatometer, Aluminium 04231-06 Rohr für Dilatometer, Kupfer 04231-05 Rohr für Dilatometer, Quarzglas 04231-07 Messrohr, l = 300 mm, NS 19/26 03024-00

excellence in science 666

Zur Bestimmung der spezifischen Wärmekapazität von festen Körpern oder Flüssigkeiten und zur Messung von Umwandlungsenergien.

Ausstattung und technische Daten Wärmeisolierter Aluminiumtopf in Kunststoffbehälter, Deckel mit Hubrührer, Heizwendel und 4-mm-Buchsen, Heizung: max. 60 W / 3 Ohm, Höhe: 130 mm. Durchmesser: 160 mm.

Kalorimeter, 500 ml 04401-00 Metallkörper, Satz von 3 Stück 04406-00

3.5 Materialwissenschaften 3.5.4 Thermische und elektrische Eigenschaften

Thermische und elektrische Leitfähigkeit von Metallen

Prinzip Die Wärmeleitfähigkeit von Kupfer und Aluminium wird bei einem konstanten Temperaturgradienten bestimmt. Die elektrische Leitfähigkeit von Kupfer und Aluminium wird bestimmt und das Wiedemann-Franzsche Gesetz überprüft.

Aufgaben 1.

2.

3.

4.

Bestimmung der Wärmekapazität des Kalorimeters vor dem Experiment.

Schaffung eines Temperaturgradienten in einem Metallstab mit Hilfe von zwei Wärmespeichern (kochendes Wasser und Eiswasser). Nach dem Entfernen der Eisstücke, Messung der Erhitzung des kalten Wassers in Abhängigkeit von der Zeit und Bestimmung der thermische Leitfähigkeit des Stabes.

Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit der Metalle durch Aufnahme einer Strom-Spannungs-Kennlinie. Überprüfen des Wiedemann-Franzschen Gesetzes.

Längenausdehnung fester Körper

Prinzip Metallrohre aus verschiedenen Materialien werden mit durchströmendem Wasserdampf erhitzt. Die Rohre sind auf einer Seite fest eingespannt und liegen mit der anderen Seite auf einer Rollachse auf, deren Bewegung mit einem Zeiger verdeutlicht wird. Die Längenausdehnung verschiedener Metalle wird qualitativ miteinander verglichen und der Längenausdehnungs-Koeffizient berechnet.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Physik Handbuch Wärme auf der Tafel (WT) 01154-01 Deutsch Demo advanced Physik Handbuch Sekundarstufe 1, Mechanik, Akustik, Wärme, regenerative Energie, Elektrik, Optik 01500-01 Deutsch P1291500

Lernziel Elektrische Leitfähigkeit, Wiedemann-Franz-Gesetz, Lorenz Zahl, Diffusion, Temperaturgradient, Wärmetransport, Spezifische Wärme, Vier-Punkt-Messung

Temperaturmessgerät 4-2

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch P2350200

Wärmeleitstäbe

Funktion und Verwendung Modernes, sehr bedienerfreundliches Gerät für die Messung von Temperaturen und Temperaturdifferenzen mit 4 Messstellen und 2 Anzeigen mit Computerschnittstelle.

Ausstattung und technische Daten

Funktion und Verwendung Zubehör für Wärmeleit-Messapparatur zur Untersuchung der Wärmeleitung und elektrischen Leitung (z. B. Nachweis des WiedemannFranzschen Gesetzes, dem Zusammenhang beider Größen) Ausstattung und technische Daten Kunststoffummantelte mit 10 äquidistanten Senkungen auf der Mantelfläche zur Temperaturbestimmung, stirnseitig 4-mm-Bohrungen für elektrischen Anschluss, Stablänge: 420 mm, Stabdurchmesser: 25 mm, Material: Kupfer bzw. Aluminium Wärmeleitstab, Cu 04518-11 Wärmeleitstab, Al 04518-12

▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Messbereich: -50...+300°C Auflösung: 0,1°C, 0,01°C (bei Funktion: ΔT) Sondenanschlüsse: 4 Diodenbuchsen, 5-polig Sondentyp: Pt100, Vierleitertechnologie Schnittstelle: RS232-Schnittstelle, 9600 Baud Schreiberausgang: 0,1 K/mV (-50...+300°C) Anschlussspannung: 230 V~/50...60 Hz Maße (mm): 270 x 236 x 168 Gewicht: ca. 3 kg

Temperaturmessgerät 4-2 13617-93 Temperatur-Tauchsonde Pt100, Edelstahl, -20...+300°C 11759-01 Temperatur-Oberflächenfühler Pt100, Schutzrohr Edelstahl, Tastplatte vergoldet, -20...+300°C 11759-02

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 667

3.5 Materialwissenschaften 3.5.4 Thermische und elektrische Eigenschaften

Dielektrizitätskonstante verschiedener Werkstoffe

Plattenkondensator, d = 260 mm

Prinzip Die Dielektrizitätskonstante wird durch Messung der Ladung eines Plattenkondensators ermittelt. Auf gleiche Weise wird verfahren indem zwischen den Platten Kunststoff und Glas eingefügt wird.

Aufgaben 1.

2.

3.

4.

Messung der Beziehung zwischen Ladung Q und Spannung U. Bestimmung der Dielektrizitätskonstante aus 1.

Die Ladung eines Plattenkondensators soll in Abhängigkeit vom Kehrwert des Abstandes zwischen den Platten gemessen werden.

Die Beziehung zwischen Ladung Q und Spannung U wird mit Hilfe eines Plattenkondensators zwischen den Platten, in die verschiedene feste dielektrischen Medien eingeführt werden, gemessen. Die entsprechenden Dielektrizitätskonstanten werden im Vergleich zu Messungen, die mit Luft zwischen den Kondensatorplatten durchgeführt wurden, bestimmt.

Lernziele Maxwell-Gleichungen, E-Konstante, Kapazität eines Plattenkondensators, Dielektrische Verschiebung, Dielektrische Polarisation, Dielektrizitätskonstante Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch

Funktion und Verwendung Für Experimente zur Elektrostatik z. B. zur Untersuchung des Zusammenhangs zwischen Ladung, Spannung und Kapazität am Plattenkondensator und zur Messung von Dielektrizitätskonstanten.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Präzisionskondensator mit einer feststehenden, hochisolierten und einer beweglichen Platte Einstellung des Plattenabstandes mit Hilfe eines Spindeltriebs Mit Noniusskale Plattenabstand: 0...70 mm Einstellgenauigkeit: 0,1 mm Plattendurchmesser: 260 mm Plattendicke: 6 mm

Plattenkondensator, d = 260 mm 06220-00 Kunststoffplatte (Dielektrikum), 283 x 283 mm 06233-01 Glasplatten für Stromleiter 06406-00

Messverstärker universal

P2420600

Hochspannungsnetzgerät 0...10 kV

Funktion und Verwendung Messverstärker für Gleich- und Wechselspannungen und mit zwei Betriebsarten.

Funktion und Verwendung

Ausstattung und technische Daten

Universell einsetzbare Hochspannungsquelle, für alle elektrostatischen Versuche und Experimente zur Radioaktivität, sowie zum Betrieb von Spezialröhren und anderen Gasentladunsröhren geeignet.

Elektrometerverstärker: Eingangsimpedanz Ri < 100 TeraOhm

Ausstattung und technische Daten

Sechs Verstärkungsfaktoren 1...100000, Frequenz (verstärkungsabhängig): 0...min. 2 kHz / max. 22 kHz, Eingang: BNC/4-mm-Buchsen: 0...+/-10 V, Ausgang: BNC/4-mm-Buchsen: 0...+/-10 V, kurzschlussfest, Tiefpass mit 5 wählbaren Zeitkonstanten: 0 s...3 s, Entladetaster und Offsetsteller, Anschluss: 230 V/50 Hz, schlagfestes Kunststoffgehäuse mit Traggriff, Maße (mm): 190 x 140 x 128

3 stellbare Gleichspannungen: 0...+5 kV; 0..-5 kV; 0...+/- 10 kV, Maximaler Kurzschlussstrom: 3 mA, Innenwiderstand: ca. 5 MOhm, Restwelligkeit: < 0,5 %, 3-stelliges LED-Display, h = 20 mm, Ausgänge kurzschlussfest, erd- und massefrei, Leistungsaufnahme: 20 VA, Anschlussspannung: 230 V, Schlagfestes, stapelbares Kunststoffgehäuse mit Traggriff und Aufstellfuß, Maße (mm): 230 x 236 x 168 13670-93

excellence in science 668

Low Drift: Ri = 10 kOhm

13626-93

3.5 Materialwissenschaften 3.5.4 Thermische und elektrische Eigenschaften

Hall-Effekt in Metallen

Hall-Effekt in p-Germanium (mit Cobra3)

Prinzip

Prinzip

Der Hall-Effekt von dünnen Zink- und Kupferfolien wird untersucht und der Hall-Koeffizient bestimmt. Der Einfluss der Temperatur auf die Hallspannung wird untersucht.

An einer quaderförmigen Germaniumprobe werden Widerstand und Hallspannung in Abhängigkeit von der Temperatur und des Magnetfeldes gemessen. Aus den Messwerten werden der Bandabstand, die spezifische Leitfähigkeit, die Ladungsträgerart und die Ladungsbeweglichkeit bestimmt.

Aufgaben 1.

2.

3.

Die Hallspannung von dünnen Zink- und Kupferfolien wird gemessen.

Der Hallkoeffizient wird aus Messungen des elektrischen Stroms und der magnetischen Induktion bestimmt.

Am Beispiel von Kupfer wird der Einfluss der Temperatur auf die Hallspannung untersucht.

Lernziel Normaler Hall-Effekt, Anormaler Hall-Effekt, Ladungsträger, Hall Mobilität, Elektronen, Defektelektronen Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

Aufgaben 1.

2.

3.

4.

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch P2530300

5.

Messung der Hall-Spannung bei Raumtemperatur und konstantem Magnetfeld in Abhängigkeit vom Steuerstrom.

Die Spannung über der Probe wird bei Raumtemperatur und unter ständiger Kontrolle in Abhängigkeit von der magnetischen Induktion B gemessen.

Die Spannung über der Probe wird in Abhängigkeit von der Temperatur gemessen. Aus der Messung wird der Bandabstand vom Germanium berechnet.

Die Hall-Spannung wird in Abhängigkeit von der magnetischen Induktion bei Raumtemperatur gemessen. Das Vorzeichen der Ladungsträger und der Hall-Konstanten wird zusammen Hall-Mobilität und der Ladungsträgerkonzentration aus den Messungen berechnet.

Die Hall-Spannung UH wird in Abhängigkeit von der Temperatur bei konstanter magnetischer Induktion B gemessen.

Lernziel

Halleffekt von Kupfer, Trägerplatine

Halbleiter, Band Theorie, Verbotene Zone, Innere Leitfähigkeit, Äußere Leitfähigkeit, Valenzband, Leitungsband, Lorentz-Kraft, Magnetischer Widerstand, Mobilität, Leitfähigkeit, Bandabstand, Hall-Koeffizient Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch P2530111

Funktion und Verwendung Trägerplatte mit Kupferprobe zur Bestimmung des normalen Halleffekts als Funktion der Temperatur.

Cobra3 BASIC-UNIT, USB

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Mit integriertem Heizsystem, Thermoelement, Spindelpotentiometer zur Fehlspannungskompensation, 4-mm-Anschlussbuchsen und mit Haltestiel Probenanschluss in 5-Leitertechnik Probenfläche (mm): 25 x 25 Probendicke: 0,018 mm Probenstrom: max. 20 A Heizspannung: 6 V Heizstromstärke: 5 A Thermoelement Cu/CuNi Trägerplatte (mm): 160 x 100

Halleffekt von Kupfer, Trägerplatine 11803-00 Halleffekt von Zink, Trägerplatine 11804-01

Cobra3 BASIC-UNIT, USB 12150-50 Netzgerät 12 VDC/2 A 12151-99 Cobra3 Messmodul Tesla 12109-00 Hallsonde, tangential 13610-02 Software Cobra3-Halleffekt 14521-61

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 669

3.5 Materialwissenschaften 3.5.4 Thermische und elektrische Eigenschaften

Hall-Effekt in n-Germanium (mit dem Teslameter)

Halleffekt-Modul

Funktion und Verwendung Zur Aufnahme und Versorgung von Halleffekt-Trägerplatinen mit dotierten und undotierten Germanium-Kristallen sowie zu deren temperaturabhängigen Bestimmung von Hallspannung und Leitfähigkeit.

Prinzip Der Widerstand und die Hall-Spannung auf einem rechteckigen Streifen von Germanium wird in Abhängigkeit von der Temperatur und des Magnetfeldes gemessen. Aus den Ergebnissen der Energielücke kann die spezifische Leitfähigkeit der Ladungsträger und die Ladungsträgerbeweglichkeit bestimmt werden.

Aufgaben 1.

2.

3.

4.

5.

Bei konstanter Raumtemperatur und mit einem homogenen Magnetfeld wird die Hall-Spannung in Abhängigkeit vom Steuerstrom gemessen und die Werte in einem Diagramm aufgezeichnet.

Bei Raumtemperatur und mit einem konstanten Steuerstrom wird die Spannung über der Probe in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte gemessen.

Halten Sie den Steuerstrom konstant und messen Sie die Spannung über der Probe in Abhängigkeit der Temperatur.

Aus den Messwerten berechnen Sie die Bandlücke von Germanium.

Messung der Hall Spannung bei Raumtemperatur in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte. Von den Messwerten werden der Hall-Koeffizient bestimmt und das Vorzeichen der Ladungsträger. Berechnen Sie auch die Hall- Mobilität und die Dichte der Ladungsträger.

Messen Sie die Hall-Spannung in Abhängigkeit von der Temperatur bei der einheitlicher magnetischer Flussdichte, und zeichnen Sie die Messwerte in ein Diagramm ein.

Vorteile ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Gabelförmiges Metallgehäuse mit integriertem 3-stell./9-mm-LED Display zur wahlweisen Anzeige von Temperatur und Treibstrom der Proben. therm. Überlastschutz für Probenheizung Konstantstrom und Hallspannungskompensation stellbar Steckleiste und Führungsnuten für Trägerplatinen Führungsnut für Hallsonde 4-mm-Sicherheitsbuchsen zum Abgriff von Hall- und Probenspannung und zum Einspeisen der Betriebsspannung.

D-SUB-9-Buchse zum Anschluss an Interface

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Max. Probenstrom: +/- 60 mA Max. Probentemperatur: 175 °C Versorgung 12 VAC / max. 3,5 A Gehäuseaußenmaße (16 x 10,5 x 2,5) cm Masse (ohne Stiel): 0,25 kg Inkl. Haltestiel (l = 12 cm, d = 1 cm) mit M6-Gewinde

11801-00

Halleffekt, Germanium, Trägerplatinen

Lernziel Halbleiter, Band Theorie, Verbotene Zone, Eigenleitung, Äussere Leitung, Valenzband, Leitungsband, Lorentz-Kraft, Magnetwiderstand, Neyer-Neldel Regel Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch

Funktion und Verwendung In Verbindung mit Halleffekt-Modul zur temperaturabhängigen Bestimmung von Hallspannung und Leitfähigkeit.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

P2530201

Trägerplatine mit n-Ge-Kristall Pt 100-Thermofühler Heizmäander Steckleiste Kristallmaße (mm): 20 x 10 x 1 Spezifischer Widerstand: 2,0 - 2,5 Ohm cm Maximale Kristalltemperatur: 170 °C Maximaler Probenstrom: +/- 60 mA Platinenmaße (mm): 73 x 70 x 3 mm Masse: 0,03 kg

Halleffekt, n-Germanium, Trägerplatine 11802-01 Halleffekt, p-Germanium, Trägerplatine 11805-01 Eigenleitung von Germanium, Trägerplatine 11807-01

excellence in science 670

3.5 Materialwissenschaften 3.5.5 Röntgenstrukturanalyse

Röntgenstrukturanalyse Da die meisten Medien für Röntgenstrahlung durchlässig sind und Röntgenstrahlung Wellenlängen im Bereich von pm bis nm besitzen, eignet sich Röntgenstrahlung besonders gut zur Grob- bzw. Feinstrukturanalyse. Während es bei der Grobstrukturanalyse um Materialfehler geht, zielt die Feinstrukturanalyse auf die Untersuchung der Kristallstruktur der zu untersuchenden Werkstoffe und beispielsweise den Grad der Ordnung bei der Untersuchung von Texturen. Hierbei werden Verfahren wie die Debye-Scherrer-Diffraktometrie oder auch das Laue-Verfahren eingesetzt.

Bestimmung der Länge und Lage eines nicht sichtbaren Objekts

X-ray Röntgengerät, Grundgerätesatz komplett

Funktion und Verwendung Vollstänges, funktionsfähiges Experimentierset Röntgenphysik Ausstattung und technische Daten Prinzip

Röntgengerät 35 kV Schul-/Vollschutzgerät mit Röntgenröhren:

Die Länge und die räumliche Position eines Metallstiftes, der nicht gesehen werden kann, soll durch Röntgenaufnahmen von zwei verschiedenen Ebenen, die im rechten Winkel zueinander sind, bestimmt werden.

▪ ▪ ▪

Aufgaben

▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

1.

2.

Die Länge und die räumliche Position eines Metallstiftes, der nicht gesehen werden kann, soll durch Röntgenaufnahmen von zwei verschiedenen Ebenen, die im rechten Winkel zueinander sind, bestimmt werden.

Mit Hilfe der Vergrößerung, die sich aus der Divergenz der Röntgenstrahlen ergibt, sollen die wahre Länge und die räumliche Lage des Stiftes bestimmt werden.

Lernziel Röntgenstrahlung, Bremsstrahlung, Charakteristische Strahlung, Absorptionsgesetz, Massenabsorptionskoeffizient, Stereografische Projektion Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5150100

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences

Schnellwechseltechnik Mikroprozessorgesteuert Integriertes Ratemeter, Lautsprecher und Aufbewahrungsbox für Zubehör 2 Demo-LED-Displays zur Anzeige aller Betriebs- und Messgrößen Experimentierraum mit Beleuchtung und Leuchtschirm integriertes PC-Interface zur Steuerung und Datenaufnahme Hochspannung: 0,0...35,0 kV, Emissionsstrom: 0,0...1,0 mA Zählrohrspannung: 500 V, Zählzeit: 0,5...100 s Anschluss: 110/240 V~, 50/60 Hz, Leistungsaufnahme: 160 VA Maße: (600 x 340 x 470) mm, Masse: 33 kg

Cu-Röntgenröhre: ▪

justiert in Stahlblechgehäuse mit Traggriff, Maße: (267 x 148 x 203) mm, Masse: 4,3 kg

Goniometer: ▪ ▪ ▪ ▪

schrittmotorgesteuert Schrittweite: 0,1...10°, Geschwindigkeit: 0,5...100,0 s/Schritt Probe: 0...360°, Zählrohr: -10°...+170° Maße: (285x140x208) mm, Masse: 4,1 kg

Zählrohr Typ B ▪ ▪ ▪ ▪

in Metallzylinder mit 500 mm Dichte Glimmerfenster: 2...3 mg/cm² Arbeitsspannung: 500 V, Totzeit: ca. 100 µs Ø = 22 mm, l = 76 mm, Masse: 0,103 kg

Kaliumbromid Einkristall(100) ▪ ▪

orientiert Netzebenenabstand: 329 pm Dicke: 1 mm, nutzbare Fläche: (10 x 12) mm

Handbuch (132 Seiten; DIN A4-Format) mit 27 Experimentbeschreibungen.

Software und Datenkabel

16508-02

X-ray Röntgengerät, Grundgerätesatz komplett 09058-88 X-ray Einschub mit Wolfram-Röntgenröhre 09058-80 X-ray Implantatmodell für Röntgenfotos 09058-07

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 671

3.5 Materialwissenschaften 3.5.5 Röntgenstrukturanalyse

Debye-Scherrer-Beugungsbilder von Pulverproben mit drei kubischen Bravais-Gittern

Weitere Pulverproben für Debye-Scherrer-Beugung

Ähnlich wie in Versuch P2542100 für die kubischen Bravais-Gitter beschrieben, lassen sich auch andere Pulverproben mit charakteristischer Kristallstruktur mit Hilfe der Debye-Scherrer-Diffraktometrie untersuchen.

Zu folgenden Kristallstrukturen gibt es im Handbuch Experimente mit Röntgenstrahlung (01189-01) detailierte Beschreibungen: Prinzip Polykristalline, flächen- und raumzentrierte Pulverproben werden mit der Strahlung aus einer Kupfer-Röntgenröhre durchleuchtet.

Mit Hilfe eines Geiger-Müller Zählrohres werden winkelabhängig Beugungsintensitäten vermessen. Es können die Bragg-Reflexe zu den einzelnen Netzebenen, die Gitterkonstante der Proben und die entsprechenden Bravaisgittertypen ermittelt werden.

Aufgaben 1.

2.

3.

4.

Aufzeichnung der winkelabhängigen Intensität der vier durchstrahlten kubisch kristallinen Pulverproben.

Berechne den Gitterabstand entsprechend der Winkelposition der individuellen Braggpeaks.

Ordne die Bragg-Reflektionen den entsprechenden Netzebenen zu. Bestimme die Gitterkonstante der Proben und ihren Bravaisgittertyp.

Bestimme die Zahl der Atome in der Elementarzelle.

Lernziel Wellenlänge, Kristallgitter, Kristallsysteme, Bravais-Gitter, reziprokes Gitter, Miller Index, Strukturfaktor, atomarer Streufaktor, Bragg Streuung, charakteristische Strahlen, Monochromatisierung der Strahlen

▪ ▪ ▪ ▪

Diamant (Germanium, Silizium) Hexagonal (Zink) Tetragonal (Bleidioxid) Kubisch (Natriumchlorid, Kupfer)

Germanium, Pulver, 99%ig, 10 g (diamant) 31768-03 Silicium, feinstes Pulver, 50 g (diamant) 31155-05 Zink, Pulver, 100 g (hexagonal) 31978-10 Blei(IV)-oxid (Bleidioxid) 250 g (tetragonal) 31122-25 Natriumchlorid, reinst, 250 g (kubisch) 30155-25 Kupfer, Pulver 100 g (kubisch) 30119-10

Zubehör Debye-Scherrer-Diffraktometrie

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo expert Physik Handbuch Experimente mit Röntenstrahlung (XT) 01189-01 Deutsch P2542100

Demo expert Physik Handbuch Experimente mit Röntgenstrahlung (XT)

Beschreibung 27 Experimentbeschreibungen zum Röntgengerät 35 kV. Themenfelder: Charakteristische Strahlung, Absorption, Comptonstreuung und Dosimetrie, Strukturbestimmung von Kristallen, Diffraktometrische Debye-Scherrer Experimente.

DIN A4, Spiralbindung, farbig, 132 Seiten 01189-01

excellence in science 672

X-ray Einschub mit Kupfer-Röntgenröhre 09058-50 X-ray Goniometer für 35 kV Röntgengerät 09058-10 Zählrohr Typ B 09005-00 X-ray Universal Kristallhalter für Röntgengerät 09058-02 LiF-Kristall in Halter 09056-05 Blendentubus mit Ni-Folie 09056-03 X-ray Probenhalter für Pulverproben 09058-09 Software Röntgengerät 35 kV 14407-61

3.5 Materialwissenschaften 3.5.5 Röntgenstrukturanalyse

Debye-Scherrer-Beugungsmessungen zur Untersuchung der Textur von Walzblechen

Untersuchung der Struktur von NaCl-Einkristallen mit unterschiedlicher Ausrichtung

Prinzip Eine polykristalline, kubisch-flächenzentrierte Kupferpulverprobe und ein dünnes Kupferblech werden mit der Strahlung aus einer Kupfer-Röntgenröhre durchleuchtet. Mit Hilfe eines Geiger-Müller Zählrohres werden winkelabhängig Beugungsintensitäten vermessen. Die Auswertung ermöglicht die Zuordnung der Bragg-Reflexe zu den einzelnen Netzebenen. Im Gegensatz zur Pulverprobe zeigt das Blech ein Spektrum ausgerichteter Kristalle, welches sich durch Erhitzen schärft.

Aufgaben 1.

2.

3.

4.

Prinzip NaCl-Einkristalle mit verschiedener Orientierung werden mit polychromatischen Röntgenstrahlen durchleuchtet. Der Abstand zwischen den Netzebenen kann dann durch die Analyse der wellenlängenabhängigen Intensität der reflektierten Strahlung bestimmt werden.

Aufgaben

Aufzeichnung des Bragg-Spektrums der Pulverprobe.

Zuordnung der Bragg-Reflexe zu den einzelnen Netzebenen.

Aufzeichnung des Bragg-Spektrums des Kupferbleches.

Wiederholung der Messungen, nach Erhitzen des Kupferbleches.

1.

2.

3.

Lernziel Kristallgitter, Kristall-Systeme, Bravais-Gitter, Reziprokes Gitter, Miller-Indizes, Struktur Faktor, Atomarer Streuungsfaktor, LorentzPolarisationsfaktor, Multiplicity Faktor, Debye-Waller-Faktor, Absorption Faktor, Bragg-Streuung

Lernziel Charakteristische Röntgenstrahlung, Energieebenen, Kristallstrukturen, Reziprokes Gitter, Miller-Indizes, Bragg-Streuung, AtomFormfaktor, Struktur Faktor

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo expert Physik Handbuch Experimente mit Röntenstrahlung (XT) 01189-01 Deutsch

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo expert Physik Handbuch Experimente mit Röntgenstrahlung (XT) 01189-01 Deutsch

P2542700

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences

Messung der Intensitätsverteilung für NaCl-Einkristalle mit den Orientierungen (100), (110) und (111).

Der Bragg-Winkel der charakteristischen Strahlung wird aus den Spektren bestimmt und die Abstände zwischen den Netzebenen werden für jede Orientierung berechnet.

Ermittlung der Netzebenen und ihrer Miller-Indizes.

P2541300

X-ray NaCl-Einkristalle, Satz von 3 Stück

Funktion und Verwendung In Verbindung mit dem Röntgengerät für Laue-Aufnahmen und zur Energieanalyse nach der Bragg-Methode.

Beschreibung

Ausstattung und technische Daten

Mehr als 200 Versuchsbeschreibungen zu Themenbereichen der Angewandten Naturwissenschaften (Applied Sciences).

▪

Themenfelder: Angewandte Mechanik, Photonik, Elektrotechnik, Erneuerbare Energie, Geowissenschaften, Materialwissenschaften inkl.

Nanotechnologie, Agrarwissenschaften, Medizin.

▪

Orientierung/Netzebenenabstand: (100)/282 pm; (110)/398.8 pm; (111)/325.6 pm Kristallmaße: 15 x 15 x 3 mm

09058-01

DIN A4, Ringordner, in Farbe, über 1000 Seiten, in englischer Sprache 16508-02

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 673

3.5 Materialwissenschaften 3.5.5 Röntgenstrukturanalyse

Untersuchung von Kristallstrukturen mit Röntgenstrahlen / Laue-Verfahren

Bestimmung der Gitterkonstanten eines Einkristalls

Prinzip

Prinzip Ein Einkristall wird mit einem polychromen Röntgenstrahl bestrahlt und die daraus resultierenden Beugungsmuster werden auf Film aufgenommen und ausgewertet.

2.

Die Laue-Beugung eines LiF-Einkristalls wird auf einem Film aufgezeichnet.

Die Miller-Indizes der entsprechenden Kristallflächen werden den Laue-Bedingungen zugeordnet.

Lernziel ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Aufgaben 1.

Aufgaben 1.

Polychromatische Röntgenstrahlen treffen unter verschiedenen Glanzwinkeln auf einen Einkristall, an dessen Netzebenen die Strahlen reflektiert werden. Mit Hilfe eines Energiedetektors werden in Reflexion nur die Strahlenanteile registriert, die konstruktiv miteinander interferieren. Aus den verschiedenen Beugungsordnungen und der Energie der reflektierten Strahlen wird die Gitterkonstante des Kristalls bestimmt.

2.

Die Energie der an den Netzebenen des LiF-Einkristalls reflektierten Röntgenstrahlen ist für verschiedene Glanzwinkel und für verschiedene Beugungsordnungen zu bestimmen.

Aus den Glanzwinkeln und den zugehörigen Energiewerten ist die Gitterkonstante von LiF zu berechnen.

Lernziele Brems- und charakteristische Röntgenstrahlung, Energieniveaus, Kristallstrukturen, Bravais-Gitter, Reziprokes Gitter, Millersche Indizes, Bragg-Streuung, Interferenz, Halbleiterdetektoren, Vielkanalanalysatoren.

Kristallgitter Kristall-Systeme Kristallklassen Bravais-Gitter Reziprokes Gitter Miller-Indizes Struktur Amplitude Atom-Formfaktor Bragg-Gleichung

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo expert Physik Handbuch Energiedispersive Röntgenfluoreszenzanalyse 01190-01 Deutsch

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo expert Physik Handbuch Experimente mit Röntgenstrahlung (XT) 01189-01 Deutsch

P2546200

X-ray Röntgenenergiedetektor

P2541600

Zubehör für Laue-Verfahren Funktion und Verwendung Direkte Vermessung der Energie einzelner Röntgenquanten.

Ausstattung und technische Daten Keine aktive Kühlung erforderlich, Nachweisbarer Energiebereich: 2-60 keV, Auflösung: FWHM < 400 eV, aktive Detektorfläche 0,8 mm², Ratenunabhängige Auflösung bis 20 Kcps (kilo counts per second), max. 4001 Kanäle

LiF-Kristall in Halter 09056-05 X-ray Kristallhalter für Laue-Aufnahmen 09058-11 X-ray Einschub mit Molybdän-Röntgenröhre 09058-60

excellence in science 674

X-ray Röntgenenergiedetektor 09058-30 Vielkanalanalysator, erweiterte Version, auch geeignet für den Einsatz des Röntgenenergiedetektors 13727-99 Software Vielkanalanalysator 14452-61

3.5 Materialwissenschaften 3.5.6 Materialanalyse - Röntgenfluoreszenz

Materialanalyse - Röntgenfluoreszenz Die Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA), eine der am häufigsten eingesetzten Methoden zur qualitativen und quantitativen Bestimmung der elementaren Zusammensetzung einer Probe gehört zur Standardanalytik in den Materialwissenschaften. Bei Röntgenfluoreszenzanalyse wird die Technik der Fluoreszenzspektroskopie auf Röntgenstrahlung angewendet. Die Materialprobe wird dabei durch polychromatische Röntgenstrahlung angeregt. Dabei werden kernnahe Elektronen von inneren Schalen des Atoms herausgeschlagen. Dadurch können Elektronen aus höheren Energieniveaus zurückfallen. Die dabei freiwerdende Energie wird in Form von elementspezifischer Fluoreszenzstrahlung abgegeben.

Diese Fluoreszenzstrahlung wird mit dem Röntgenenergiedetektor ausgewertet. Die Röntgenfluoreszenzanalyse ermöglicht eine Identifizierung und Konzentrationsbestimmung aller Elemente ab Ordnungszahl Z = 9 (Fluor) in den unterschiedlichsten Zusammensetzungen. Besonders leistungsfähig ist der Nachweis von geringen Verunreinigungen, wie beispielsweise Schwermetallen, die eine hohe Ordnungszahl haben.

Qualitative Röntgenfluoreszenzspektroskopie an Metallen

Qualitative Röntgenfluoreszenzanalyse an legierten Werkstoffen

Röntgenfluoreszenzspektrum eines Supraleiters (YBaCu-O) Prinzip Prinzip Verschiedene Metallproben werden mit polychromatischer Röntgenstrahlung bestrahlt. Die Energieanalyse der resultierenden Fluoreszenzstrahlung erfolgt mit Hilfe eines Halbleiterdetektors und eines nachgeschalteten Vielkanalanalysators. Die Energie der entsprechenden charakteristischen Röntgenlinien wird bestimmt, und aus den resultierenden Moseley-Diagrammen werden Rydbergfrequenz und Abschirmkonstanten ermittelt.

Aufgaben Mit Hilfe der charakteristischen Strahlung der MolybdänRöntgenröhre ist eine Kalibrierung des Halbleiterenergiedetektors durchzuführen.

2. Die Spektren der von den Metallproben erzeugten Fluoreszenzstrahlungen sind zu registrieren.

3. Die Energien der entsprechenden charakteristischen Kα-und Kβ Röntgenlinien sind zu bestimmen.

4. Aus den resultierenden Moseley-Diagrammen sind jeweils die Rydbergfrequenz und die Abschirmkonstanten zu ermitteln.

Verschiedene legierte Werkstoffe werden mit polychromatischer Röntgenstrahlung bestrahlt. Die Energieanalyse der resultierenden Fluoreszenzstrahlung erfolgt mit Hilfe eines Halbleiterdetektors und eines nachgeschalteten Vielkanalanalysators. Die Energie der entsprechenden charakteristischen Röntgenfluoreszenzlinien wird bestimmt. Die Legierungsmaterialien werden durch einen Vergleich der Linienenergien mit entsprechenden Tabellenwerten identifiziert.

Aufgaben 1.

1.

Lernziele ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Brems- und charakteristische Röntgenstrahlung Absorption von Röntgenstrahlung Bohrsches Atommodell Energieniveaus Moseley-Gesetz Rydberg Frequenz Abschirmkonstante Halbleiterenergiedetektoren Vielkanalanalysatoren

2.

3.

4.

Mit Hilfe der charakteristischen Strahlung der MolybdänRöntgenröhre ist eine Kalibrierung des Halbleiterenergiedetektors durchzuführen.

Die Spektren der von den Proben erzeugten Fluoreszenzstrahlungen sind zu registrieren.

Die Energien der entsprechenden Fluoreszenzlinien sind zu bestimmen.

Zur Identifizierung der Legierungskomponenten sind die experimentell ermittelten Energiewerte mit Tabellenwerten abzugleichen.

Lernziele Brems- und charakteristische Röntgenstrahlung, Energieniveaus, Fluoreszenzausbeute, Halbleiterenergiedetektoren, Vielkanalanalysatoren.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo expert Physik Handbuch Energiedispersive Röntgenfluoreszenzanalyse 01190-01 Deutsch P2544600

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo expert Physik Handbuch Energiedispersive Röntgenfluoreszenzanalyse 01190-01 Deutsch P2544500

Qualitative Röntgenfluoreszenzanalyse an Pulverproben P2544700 Qualitative Röntgenfluoreszenzanalyse an Flüssigkeiten P2544800

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 675

3.5 Materialwissenschaften 3.5.6 Materialanalyse - Röntgenfluoreszenz

Quantitative Röntgenfluoreszenzanalyse an legierten Werkstoffen

Röntgenfluoreszenzspektroskopie Schichtdickenbestimmung

Fe-Fluoreszenzlinien als Funktion der Aluminiumschichtdicke.

Röntgenfluoreszenzspektrum einer Konstantanprobe (Cu55Ni45).

Prinzip Verschiedene legierte Werkstoffe werden mit polychromatischer Röntgenstrahlung bestrahlt. Die Energie- und Intensitätsbestimmungen der resultierenden Fluoreszenzstrahlung erfolgt mit Hilfe eines Halbleiterdetektors und eines nachgeschalteten Vielkanalanalysators. Zur Bestimmung der Konzentration der Legierungskomponenten wird die Intensität ihrer Fluoreszenzsignale mit denen der reinen Elemente verglichen.

Aufgaben 1.

2.

3.

4.

5.

Mit Hilfe der charakteristischen Strahlung der MolybdänRöntgenröhre ist eine Kalibrierung des Halbleiterenergiedetektors durchzuführen.

Die Spektren der von den legierten Proben erzeugten Fluoreszenzstrahlungen sind zu registrieren.

Die Spektren der von den entsprechenden reinen Metallen erzeugten Fluoreszenzstrahlungen sind zu registrieren.

Die Energien der entsprechenden Fluoreszenzlinien sind zu ermitteln.

Die Konzentrationen der Legierungskomponenten sind zu berechnen

Lernziele

Prinzip Die Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) eignet sich zur berührungsund zerstörungsfreien Dickenmessung von dünnen Schichten und zur Bestimmung von deren chemischer Zusammensetzung. Bei dieser Messart liegen Röntgenquelle und Detektor auf der gleichen Seite der Probe. Wird die auf ein Substrat aufgebrachte Schicht mit Röntgenstrahlung bestrahlt, so wird die Strahlung bei hinreichend dünner Schicht diese - je nach deren Dicke - mehr oder weniger durchdringen und im darunterliegenden Substratmaterial charakteristische Fluoreszenzstrahlung auslösen. Diese wird auf dem Weg zum Detektor durch Absorption der aufliegenden Schicht wiederum geschwächt. Aus der Intensitätsschwächung der Fluoreszenzstrahlung des Substratmaterials kann die Dicke der Schicht bestimmt werden.

Aufgaben 1.

2.

3.

4.

Brems- und charakteristische Röntgenstrahlung, Energieniveaus, Fluoreszenzausbeute, Augereffekt, kohärente und inkohärente Photonenstreuung, Absorption von Röntgenstrahlen, Kantenabsorption, Matrixeffekte, Halbleiterenergiedetektoren, Vielkanalanalysatoren.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo expert Physik Handbuch Energiedispersive Röntgenfluoreszenzanalyse 01190-01 Deutsch P2545000

5.

6.

7.

8.

Mit Hilfe der charakteristischen Strahlung der MolybdänRöntgenröhre ist eine Kalibrierung des Halbleiterenergiedetektors durchzuführen.

Das Fluoreszenzspektrum einer Eisenprobe ist zu bestimmen.

Für eine verschiedene Anzahl einer Aluminiumfolie gleicher Dicke, die auf die Eisenunterlage zu bringen ist, ist das Fluoreszenzspektrum des Eisensubstrats zu messen. Die jeweilige Intensität der Fe-Kα-Fluoreszenzlinie ist zu bestimmen.

Die Intensität der Fe-Kα-Fluoreszenzlinie ist gegen die Anzahl der aufgelegten Aluminiumfolien linear und halblogarithmisch grafisch aufzutragen.

Für eine verschiedene Anzahl von Al-Folienstücken, die mit Hilfe von Tesastreifen vor das Austrittsloch des Blendentubus befestigt werden, ist Intensität der Fe-Kα-Fluoreszenzlinie zu bestimmen.

Die Dicke der Aluminiumfolie ist zu berechnen.

Das Fluoreszenzspektrum einer Molybdän- und Kupferprobe ist zu bestimmen.

Die Aufgaben 3-6 sind gleichermaßen für Kupferfolien auf einem Molybdänsubstrat durchzuführen.

Lernziele

Quantitative Röntgenfluoreszenzanalyse an Flüssigkeiten P2545100

Probensätze für Röntgenfluoreszenzanalyse Probensatz Metalle, Satz von 7 Stück 09058-31 Probensatz Legierungen, Satz von 5 Stück 09058-33

▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Brems- und charakteristische Röntgenstrahlung Fluoreszenzausbeute Augereffekt kohärente und inkohärente Photonenstreuung Absorptionsgesetz Massenschwächungskoeffizient Sättigungsdicke Matrixeffekte Halbleiterenergiedetektoren Vielkanalanalysatoren Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

Demo expert Physik Handbuch Energiedispersive Röntgenfluoreszenzanalyse 01190-01 Deutsch P2545200

excellence in science 676

3.5 Materialwissenschaften 3.5.6 Materialanalyse - Röntgenfluoreszenz

X-ray Röntgenenergiedetektor, Gesamtpaket

Funktion und Verwendung

X-ray Röntgenenergiedetektor

Funktion und Verwendung

Vollständiges, funktionsfähiges Experimentierset.

Mit dem neuen Röntgenenergiedetektor können Sie die Energie einzelner Röntgenquanten direkt messen.

Auststattung und technische Daten

Vorteile

Röntgengerät 35 kV Schul-/ Vollschutzgerät mit Röntgenröhren ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Schnellwechseltechnik Mikroprozessorgesteuert Integriertes Ratemeter, Lautsprecher und Aufbewahrungsbox für Zubehör 2 Demo-LED-Displays zur Anzeige aller Betriebs- und Messgrössen Experimentierraum mit Beleuchtung und Leuchtschirm PC-Interface Steuerung und Datenaufnahme Hochspannung: 0,0...35,0 kV; Emissionsstrom: 0,0...1,0 mA Zählrohrspannung: 500 V; Zählzeit: 0,5...100 s Anschluss: 110/240 V~, 50/60 Hz; Leistungsaufnahme: 160 VA Maße: (600 x 340 x 470) mm; Gewicht: 33 kg

Cu-Röntgenröhre ▪ ▪ ▪

justiert in Stahlblechgehäuse mit Traggriff; Anodenwinkel: 19° Kα: 8,03 keV; (154,2 pm) Kβ: 8,90 keV; (139,2 pm) Maße: (267 x 148 x 203) mm; Gewicht: 4,3 kg

Goniometer, schrittmotorgesteuert ▪ ▪ ▪ ▪

Schrittweite: 0,1...10°; Geschwindigkeit: 0,5...100,0 s/Schritt Probe: 0...360°; Zählrohr: -10°...+170° PC-Steuerung über SubD-Buchse Maße: (285 x 140 x 208) mm; Gewicht: 4,1 kg

Röntgenenergiedetektor zur Messung von Energien einzelner Rötgenquanten ▪ ▪

Energiebereich 2 ... 60 keV; Auflösung FWHM < 400 eV aktive Detektorfläche 0,8 mm²

Vielkanalanalysator, USB ▪ ▪

Auflösung bis 4001 Kanäle Eingang: negative Impulse; Ausgang: positive Impulse 0 bis 5 V

Zählror Typ B ▪ ▪ ▪ ▪

in Metallzylinder mit Koaxkabel Glimmerfenster: 2...3 mg/cm² Arbeitsspannung: 500 V; Totzeit: ca. 100 µs Maße (mm): Ø = 22, l =76; Gewicht: 0,103 kg

▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Zusammen mit dem Vielkanalanalysator (USB) bestimmen und analysieren Sie das komplette Röntgen-Energiespektrum des untersuchten Materials.

Einfache 2 bzw. 3 Punktkalibrierung charakteristische Röntgenlinien für alle Elemente des Periodensystems sind Teil der Software Direkt auf dem Goniometer des Röntgengerätes montierbar, die volle Funktionalität des Goniometers bleibt erhalten Direkter Anschluss an den Vielkanalanalysator (USB), der die Versorgungsspannungen bereitstellt Sofort einsetzbar, Bereitschafts-LED Parallele Darstellung der Röntgensignale auf dem Oszilloskop Kompaktes Design Keine aktive Kühlung notwendig

Anwendungen für Praktikums- und Demonstrationsversuche: ▪ ▪ ▪ ▪

Charakteristische Röntgenstreuung mit unterschiedlichen Anodenmaterialien (Cu, Fe, Mo) Fluoreszenzuntersuchungen von reinen Substanzen und Legierungen Bestimmung der Zusammensetzung von mehrkomponentigen Legierungen Comptoneffekt, Mosleys Gesetze, Energiedispersive Braggstrukturanalyse

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Energiebereich: 2-60 keV; Auflösung: FWHM < 400 eV Aktive Detektorfläche 0,8 mm² Ratenunabhängige Auflösung bis 20 Kcps max. 4001 Kanäle keine aktive Kühlung notwendig

09058-30

Demo expert Physik Handbuch Energiedispersive Röntgenfluoreszenzanalyse

Kaliumbromid Einkristall (100) ▪ ▪

orientiert, Netzebenenabstand: 329 pm Dicke: 1 mm; nutzbare Fläche: (10 x 12) mm

Handbuch in dt. und engl. mit 14 Experimentbeschreibungen: ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Eigenschaften des Energiedetektors Qualitative und Quantitative Röntgenfluoreszenzanalyse zu Metallen, Legierungen, Pulverproben, Flüssigkeiten, Schichtdicken Energiedispersive Experimente zu Comptoneffekt, Duane-Hunt, Absorptionskanten, Gitterkonstanten Software zur Steuerung, Datenaufnahme und Analyse Proben zur Kalibrierung des Röntgenenergiedetektrors Datenkabel Stecker/Buchse, 9 polig

09058-87

01190-01

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3.5 Materialwissenschaften 3.5.6 Materialanalyse - Röntgenfluoreszenz

Vielkanalanalysator, erweiterte Version

X-ray Röntgengerät 35 kV und Goniometer

Funktion und Verwendung Der Vielkanalanalysator dient der Analyse energieproportionaler Spannungsimpulse sowie zur Impulsraten- / Intensitätsbestimmung in Verbindung mit einem Röntgenenergiedetektor, Alpha-Detektor oder Gamma-Detektor.

Die analogen Impulse dieser Detektoren werden im Vielkanalanalysator geformt, digitalisiert und entsprechend ihrer Höhe in Kanälen aufaddiert. Es ergibt sich eine Häufigkeitsverteilung der registrierten Impulse in Abhängigkeit von deren Energie.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Offsetfunktion zur Steigerung der Energieauflösung Analogausgang zur Beobachtung des Impulshöhenspektrums mit Hilfe eines Oszilloskops einen USB-Ausgang zum Anschluss an den Computer integrierte Spannungsversorgung für den Alpha-Vorverstärker und für den Röntgenenergiedetektor Inklusive: 1,5 m langes Netzgerätkabel, USB-Kabel Typ A/B Auflösung (je Spektrum): bis 4096 Kanäle (12 Bit) Speichertiefe: beliebig Totzeit: 60 µs Koinzidenz-Fenster: 1 µs Analog-Eingang: negative Impulsimpedanz: 3,3 kOhm; 150 pF Verstärkung: in drei Stufen ca. 6, 12 und 24 digital einstellbar Impulshöhe: max. 4 V Analog-Ausgang: positive Impulse 0 bis 4 VImpulslänge: ca. 15 µs Offset Digital mit 12 bit Auflösung Maximaler Offset: 4 V Disable Eingang / Koinzidenzeingang Logikeingang (TTL) für Koinzidenzmessungen Spannungsausgänge Diodenbuchse: ± 12 V / max. 30 mA BNC-Buchse (Bias-Spannung): -33, -66, -99 V Kunststoffgehäuse: mit Traggriff Anschlussspannung: 115/230 V~, Netzfrequenz: 50/60 Hz Abmessungen H x B x T (mm): 90 x 140 x 130 Masse: 1550 g

X-ray Röntgengerät 35 kV, Grundgerät 09058-99 X-ray Goniometer für 35 kV Röntgengerät 09058-10 Software Röntgengerät 35 kV 14407-61

X-ray Einschübe mit Röntgenröhre

Funktion und Verwendung Justierte Röntgenröhren in Stahlblechgehäuse mit Traggriff zum betriebsbereiten Einsatz im Röntgengrundgerät.

Vorteile Gehäuse mit Klinkensperre und 2 Sicherheitskontaktstiften, die nur bei korrektem Einbau des Einschubs den Röhrenbetrieb freigeben.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Anodenwinkel: 19° Max. Betriebswerte:1 mA / 35 kV-DC Prüfspannung: 50 kV Maße: (26,7 x 14,8 x 20,3) cm Masse: 4,3 kg Inkl. Staubschutzhaube

Zubehör Software Vielkanalanalysator (erforderlich).

Vielkanalanalysator, erweiterte Version 13727-99

Software Vielkanalanalysator

14452-61

excellence in science 678

X-ray Einschub mit Kupfer-Röntgenröhre 09058-50 X-ray Einschub mit Molybdän-Röntgenröhre 09058-60 X-ray Einschub mit Eisen-Röntgenröhre 09058-70 X-ray Einschub mit Wolfram-Röntgenröhre 09058-80

3.5 Materialwissenschaften 3.5.7 Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung

Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung Bei der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung (non-destructive testing (NDT)) wird die Qualität eines Werkstückes getestet, ohne das Material selbst zu beschädigen. Neben klassischen Verfahren wie die Dichtebestimmung, Leitfähigkeitsprüfung und Metallographie gibt es insbesondere zwei große Klassen von Prüfverfahren: Volumenorientierte und Oberflächenorientierte Verfahren. Zu den am meisten verwendeten Prüfverfahren gehören die Volumenorientierten Verfahren der Durchstrahlungsprüfung (Röntgenstrahlung) und Ultraschallprüfung. Eine weitere Methode ist die akustische Resonanzanalyse. Zu den 3 Verfahren gibt es eine Vielzahl von Experimenten.

Durchstrahlungsprüfung

Bestimmung der Länge und Lage eines nicht sichtbaren Objekts

Absorption von Röntgenstrahlen

Prinzip

Prinzip Polychromatische Röntgenstrahlen werden mit Hilfe eines Einkristall-Analysators energetisch selektiert. Die monochromatische Strahlung dient als Strahlungsquelle für die Prüfung des Absorptionsverhalten verschiedener Metalle in Abhängigkeit von der Dicke des Absorbers und der Wellenlänge der Strahlung.

Aufgaben 1.

2.

3.

4.

Die Intensitätabnahme der Strahlung wird für Aluminium und Zink in Abhängigkeit von der Materialdicke und bei zwei verschiedenen Wellenlängen gemessen. Der Massenabsorptionskoeffizient wird aus der grafischen Darstellung der Messwerte ermittelt.

Der Massenabsorptionskoeffizient für Aluminium-, Zink- und Zinn- Folien von konstanter Dicke wird in Abhängigkeit von der Wellenlänge bestimmt. Es soll an der grafischen Darstellung gezeigt werden, dass μ / ρ = f (λ ³) ist.

Die Absorptionskoeffizienten für Kupfer und Nickel werden in Abhängigkeit von der Wellenlänge und der aufgezeichneten Messwerte bestimmt. Die Energien der K-Werte sollen berechnet werden.

Die Gültigkeit der μ / ρ = ƒ (Ζ ³) ist zu beweisen.

Die Länge und die räumliche Position eines Metallstiftes, der nicht gesehen werden kann, soll durch Röntgenaufnahmen von zwei verschiedenen Ebenen, die im rechten Winkel zueinander sind, bestimmt werden.

Lernziel Röntgenstrahlung, Bremsstrahlung, Charakteristische Strahlung, Gesetz der Absorption, Massenabsorptionskoeffizienten, Stereografische Projektion Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5943400

Demo expert Physik Handbuch Experimente mit Röntenstrahlung (XT)

Lernziel Bremsstrahlung, Charakteristische Strahlung, Bragg-Streuung , Gesetz der Absorption, Massenabsorptionskoeffizienten, Absorptionskante, Halbwertdicke, Photoeffekt, Compton-Streuung, Paarbildung Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo expert Physik Handbuch Experimente mit Röntgenstrahlung (XT) 01189-01 Deutsch P2541100

Beschreibung 27 Experimentbeschreibungen zum Röntgengerät 35 kV. Themenfelder: Charakteristische Röntgenstrahlung, Absorption, Comptonstreuung, Dosimetrie, Strukturbestimmung von Kristallen, Diffraktometrische Debye-Scherrer Experimente.

DIN A4, Spiralbindung, farbig, 132 Seiten 01189-01

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3.5 Materialwissenschaften 3.5.7 Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung

Debye-Scherrer-Beugungsmessungen zur Untersuchung der Textur von Walzblechen

X-ray Röntgengerät 35 kV

Funktion und Verwendung Schul-/ Vollschutzgerät mit Röntgenröhren-Schnellwechseltechnik für:

Prinzip Eine polykristalline, kubisch-flächenzentrierte Kupferpulverprobe und ein dünnes Kupferblatt werden separat mit der Strahlung aus einer Röntgenröhre mit einer Kupferanode bestrahlt. Ein GeigerMüller Zählrohr wird automatisch geschwenkt, um die Strahlung zu messen, die konstruktiv an den verschiedenen Netzebenen der Kristallite gebeugt wird. Die Bragg-Diagramme werden automatisch aufgezeichnet. Die Auswertung ermöglicht die Zuordnung der einzelnen Bragg-Reflexe zu den einzelnen Netzebenen. Im Gegensatz zu der Pulverprobe gibt das gerollte dünne Blatt ein Spektrum, dass eine Ausrichtung der Kristalle zeigt.

Aufgaben 1.

2.

3.

Aufzeichnung der Röntgenintensität als Funktion des Streuwinkels.

Zuordnung der Bragg-Reflexe zu den einzelnen Netzebenen.

Messung des Bragg-Spektrums eines dünnen Kupferblattes.

Durchstrahlung und Röntgenfotos, Ionisations- und Dosimetrieversuche, Laue- und Debye-Scherrer-Aufnahmen, Röntgenspektroskopie, Bragg-Reflexion, Bremsspektrum/charakteristische Linien verschiedener Anodenmaterialien, Moselye-Gesetz, Bestimmung von h- und Rydbergkonstante, Duane-Hunt-Gesetz, Materialdicken- und energieabhängige Absorption, K- und L-Kanten, Kontrastmittelexperimente, Comptonstreuung, Röntgendiffraktometrie.

X-ray Röntgengerät 35 kV, Grundgerät 09058-99 X-ray Einschub mit Kupfer-Röntgenröhre 09058-50 X-ray Einschub mit Wolfram-Röntgenröhre 09058-80 Software Röntgengerät 35 kV 14407-61

Lernziel Wellenlänge, Kristallgitter, Kristall-Systeme, Bravais-Gitter, Reziprokes Gitter, Miller-Indizes, Struktur Faktor, Atomarer Streuungsfaktor, Lorentz-Polarisationsfaktor, Multiplicity Faktor, DebyeWaller-Faktor, Absorption Faktor, Bragg-Streuung, Charakteristische Röntgenstrahlen, Monochromatization von Röntgenstrahlen

X-ray Goniometer für 35 kV Röntgengerät

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo expert Physik Handbuch Experimente mit Röntenstrahlung (XT) 01189-01 Deutsch Funktion und Verwendung

P2542700

Das Gerät eignet sich in Verbindung mit Röntgengerät zur Energieanalyse von Röntgenstrahlen und für den Comptoneffekt.

X-ray Implantatmodell für Röntgenfotos

Vorteile ▪ ▪ ▪

Goniometerblock zur Drehung von Proben-und Zählrohrhalter jeweils separat und 2:1-gekoppelt verschiebbar auf Laufschienen, in Stahlblechträger mit Traggriff Zählrohrhalter mit Schlitzblendenträger zur Aufnahme von Absorptionsfolien, verschiebbar

Ausstattung und technische Daten Winkelschrittweite: 0,1°..10°, Geschwindigkeit: 0,5..100s/Schritt, Probendrehbereich: 0...360°, Zählrohrdrehbereich: -10°...+170°, 4-mm-Ausgang 10 mV/°;20 mV/°, Trägermaße: (28,5 x 14 x.20,8) cm, Masse: 4,1 kg Funktion und Verwendung Lackierter Holzquader mit eingesetztem, von außen nicht sichtbarem Metallstift.

Inkl. eingelassener Referenzmetallplatte (d = 30 mm) zur Bestimmung eines Vergrößerungsfaktors , Quadermaße: (59 x 59 x 140) mm, Gewicht: 0,4 kg 09058-07

excellence in science 680

X-ray Goniometer für 35 kV Röntgengerät 09058-10 Zählrohr Typ B 09005-00 LiF-Kristall in Halter 09056-05 Absorptionssatz für Röntgenstrahlen 09056-02

3.5 Materialwissenschaften 3.5.7 Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung

Röntgenfluoreszenzspektroskopie Schichtdickenbestimmung

Fe-Fluoreszenzlinien als Funktion der Aluminiumschichtdicke Prinzip Die Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) eignet sich zur berührungsund zerstörungsfreien Dickenmessung von dünnen Schichten und zur Bestimmung von deren chemischer Zusammensetzung. Wird die auf ein Substrat aufgebrachte Schicht mit Röntgenstrahlung bestrahlt, so wird die Strahlung bei hinreichend dünner Schicht diese - je nach deren Dicke - mehr oder weniger durchdringen und im darunterliegenden Substratmaterial charakteristische Fluoreszenzstrahlung auslösen. Diese wird auf dem Weg zum Detektor durch Absorption der aufliegenden Schicht wiederum geschwächt.

Aus der Intensitätsschwächung der Fluoreszenzstrahlung des Substratmaterials kann die Dicke der Schicht bestimmt werden.

Aufgaben 1.

2.

3.

4.

5.

6.

Mit Hilfe der charakteristischen Strahlung der MolybdänRöntgenröhre ist eine Kalibrierung des Halbleiterenergiedetektors durchzuführen.

Das Fluoreszenzspektrum einer Eisenprobe ist zu bestimmen.

Für eine verschiedene Anzahl einer Aluminiumfolie gleicher Dicke, die auf die Eisenunterlage zu bringen ist, ist das Fluoreszenzspektrum des Eisensubstrats zu messen. Die jeweilige Intensität der Fe-Kα-Fluoreszenzlinie ist zu bestimmen.

Die Intensität der Fe-Kα-Fluoreszenzlinie ist gegen die Anzahl der aufgelegten Aluminiumfolien linear und halblogarithmisch grafisch aufzutragen.

Die Dicke der Aluminiumfolie ist zu berechnen.

Das Fluoreszenzspektrum einer Molybdän- und Kupferprobe ist zu bestimmen.

Lernziele Brems- und charakteristische Röntgenstrahlung, Fluoreszenzausbeute, Augereffekt, kohärente und inkohärente Fotonenstreuung, Absorptionsgesetz, Massenschwächungskoeffizient, Sättigungsdicke, Matrixeffekte, Halbleiterenergiedetektoren, Vielkanalanalysatoren.

X-ray Röntgenenergiedetektor

Funktion und Verwendung Direkte Messung der Energie einzelner Röntgenquanten.

Vorteile ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Zusammen mit dem Vielkanalanalysator (USB) bestimmen und analysieren Sie das komplette Röntgen-Energiespektrum des untersuchten Materials.

Einfache 2 bzw. 3 Punktkalibrierung, charakteristische Röntgenlinien für alle Elemente des Periodensystems sind in der Software integriert Direkt auf dem Goniometer des Röntgengerätes montierbar, die volle Funktionalität des Goniometers bleibt erhalten Direkter Anschluss an den Vielkanalanalysator (USB), der die Versorgungsspannungen bereitstellt Sofort einsetzbar, Bereitschafts-LED Parallele Darstellung der Röntgensignale auf dem Oszilloskop (optional)

Ausstattung und technische Daten Nachweisbarer Energiebereich:2-60 keV, Auflösung: FWHM < 400 eV, Aktive Detektorfläche 0,8 mm², Ratenunabhängige Auflösung bis 20 Kcps (kilo counts per sec), max. 4001 Kanäle X-ray Röntgenenergiedetektor 09058-30 Vielkanalanalysator, für Röntgenenergiedetektor 13727-99 Software Vielkanalanalysator 14452-61 X-ray Einschub mit Molybdän-Röntgenröhre 09058-60

X-ray Universal Kristallhalter für Röntgengerät

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo expert Physik Handbuch Energiedispersive Röntgenfluoreszenzanalyse 01190-01 Deutsch P2545200 Funktion und Verwendung

Demo expert Physik Handbuch Energiedispersive Röntgenfluoreszenzanalyse

In Verbindung mit dem Goniometer zum Röntgengerät zur Halterung von flächigen Proben (Kristallen, Blechen) bis zu einer Dicke von 10 mm.

14 Experimentbeschreibungen zum Röntgenenergiedetektor in Kombination mit dem Vielkanalanalysator und dem Röntgengerät 35 kV.

Maße H x B x T (mm): 42 x 20 x 42, Gewicht: 40 g

Themenfelder: Eigenschaften des Röntgenenergiedetektors, Qualitative Röntgenfluoreszenzanalysen, Quantitative Röntgenfluoreszenzanalysen, Energiedispersive Experimente.

01190-01

X-ray Probensatz Legierungenfür Röntgenfluoreszenz, Satz von 5 Stück 09058-33 X-ray Universal Kristallhalter für Röntgengerät 09058-02 Probensatz Metalle für Röntgenfluoreszenz, 7 Stück 09058-31

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 681

3.5 Materialwissenschaften 3.5.7 Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung

Grundlagen der Ultraschallprüfung

Schallgeschwindigkeit in Festkörpern

Basis der nachfolgenden Experimente ist des Basisset Ultraschall Echographie (13921-99), welches je nach Experiment durch Zubehör ergänzt wird.

Schallschwächung in Festkörpern

Prinzip Die Schallgeschwindigkeit von Polyacryl wird durch Laufzeitmessungen mit dem Echoskop ermittelt. Dazu werden Messungen an drei Zylindern mit unterschiedlichen Längen in Reflexion durchgeführt. Alle Messungen werden mit zwei verschiedenen Ultraschallsonden mit unterschiedlichen Frequenzen durchgeführt.

Aufgaben 1. Messen Sie die Länge der drei Zylinder mit einer Schieblehre.

2. Bestimmen Sie die Laufzeit der Ultraschallwellen in den drei Zylindern mit beiden Ultraschallsonden.

Prinzip Die Dämpfung von Ultraschall in Festkörpern (Polyacryl) wird für drei verschiedene Frequenzen sowohl im Reflexionsverfahren als auch in Durchschallung mit dem Echoskop bestimmt. Ergebnis sind Aussagen zur Frequenzabhängigkeit der Dämpfung.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch

3. Berechnen Sie die Schallgeschwindigkeit, die Vorlaufstreckenlänge der beiden Sonden und benutzen Sie diese beiden Mittelwerte zur Berechnung der Länge der drei Zylinder.

Lernziele Schallgeschwindigkeit, Ausbreitung von Ultraschallwellen, Laufzeitmessung, Ultraschall Echographie, Wanddickenmessung, Prüfkopfvorlauf Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

P5160800

TESS expert CD-ROM Laboratory Experiments Physics, Chemistry, Biology 16502-42 Englisch

Transversalwellen in Festkörpern

P5160100

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences

Prinzip Am Schalldurchgang durch planparallele Platten unterschiedlichen Materials wird mit dem Echoskop die Entstehung und Transmission von longitudinalen und transversalen Schallwellen gemessen. Aus der Beziehung Amplitude - Winkel wird die longitudinale und transversale Schallgeschwindigkeit des Plattenmaterials bestimmt und aus diesen die elastischen Koeffizienten des Materials ermittelt.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch

Beschreibung Mehr als 200 Versuchsbeschreibungen zu Themenbereichen der Angewandten Naturwissenschaften (Applied Sciences).

Themenfelder: Angewandte Mechanik, Photonik, Elektrotechnik, Erneuerbare Energie, Geowissenschaften, Materialwissenschaften, Nanotechnologie, Agrarwissenschaften, Medizin.

DIN A4, Ringordner, in Farbe, über 1000 Seiten, in englischer Sprache

P5160900

16508-02

excellence in science 682

3.5 Materialwissenschaften 3.5.7 Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung

Basisset Ultraschall Echographie

Schallfeldcharakteristik

Funktion und Verwendung

Prinzip

Mit dem Ultraschallechoskop können die Grundlagen der Ultraschallwellen und ihre Eigenschaften untersucht werden. Begriffe wie Amplitude, Frequenz, Schallgeschwindigkeit oder Time GainControl TGC werden erläutert.

Mit einem Hydrophon wird die Schalldruckamplitude einer Ultraschallsonde entlang der Schallfeldachse bestimmt und aus der Amplitudenverteilung die Nahfeldlänge ermittelt. Außerdem wird die Schalldruckamplitude im Bereich der Nahfeldlänge und an zwei weiteren Positionen senkrecht zur Schallrichtung vermessen und Aussagen über die Schallfeldbreite getroffen.

Die Zylinder dienen zur Messung der Schallgeschwindigkeit und der Messung der Schalldämpfung in Festkörpern.

Die Schallgeschwindigkeit wird benötigt um den Test-Block zu vermessen.

Die Grundlagen der Bilderzeugung (B-Scan-Bild) werden erläutert. Mit den verschiedenen Sonden kann die Auflösung bewertet werden.

Vorteile ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Das Ultraschall Echoskop ist ein hochempfindliches UltraschallMessgerät in Verbindung mit einem PC oder alternativ mit einem Oszilloskop.

Die mitgelieferte Software ermöglicht eine sehr umfangreiche Signalverarbeitung (HF-Signal-, Amplituden-Signal, B-Bild, M-Mode, Spektralanalyse).

Die Ultraschall-Sonden sind durch einen robusten Snap-In-Stecker angeschlossen. Die Sonden Frequenz wird automatisch vom Messgerät erfasst.

Das Echoskop kann fast jeden beliebigen Gegenstand vermessen.

Die Dämpfung des Ultraschall-Signals, das aus tieferen Schichten reflektiert wird, kann durch einen zeitabhängigen Anstieg der Verstärkung (TGC Time-Gaincontrol) ausgeglichen werden.

Wichtige Signale (Trigger, TGC, RFSignal und Amplitude) können an BNC-Buchsen abgegriffen werden.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5161000

Spektrale Untersuchungen

Lieferumfang ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Ultraschallechoskop Ultraschallsonde 1MHz Ultraschallsonde 2 MHz Ultraschalltestblock Ultraschalltestzylinder-Set Ultraschall-Reflexionsplatten Ultraschallgel

Technische Daten (Ultraschallechoskop) ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Maße: 220 x 300 x 400 mm Frequenz: 1 - 5 MHz PC-Anschluss: USB Messbetrieb: Reflexion und Durchschallung Sendesignal: 10-300 Volt Sendeleistung: 0-30 dB Verstärkung: 0-35 dB TGC: 0-35 dB, Schwelle, Anstieg, Breite Ausgänge: Trigger, TGC, HF, NF Netzspannung: 115.230 V, 50.60 Hz Leistungsaufnahme: ca. 20 VA

Prinzip Mit dem Echoskop wird anhand der Mehrfachreflexion an einer Platte der Unterschied zwischen dem Spektrum eines Impulses und dem Spektrum von periodischen Signalen untersucht. Aus dem periodischen Spektrum lässt sich das Cepstrum ermitteln und die Periodendauer des Signals bestimmen. Aus der ermittelten Periodendauer wird die Plattendicke bestimmt.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5161300

13921-99

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 683

3.5 Materialwissenschaften 3.5.7 Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung

Frequenzabhängigkeit des Auflösungsvermögens

Ergänzungssatz: Zerstörungsfreie Prüfung

Funktion und Verwendung Erarbeitung der Ultraschall Techniken die in der zertörungsfreien Werkstoffprüfung verwendet werden: Prinzip

Ungänzeortung, Winkelkopfprüfung, Time of flight diffraction (TOFD)

Mithilfe des Echoskops wird anhand zweier benachbarter Fehlstellen das unterschiedliche axiale Auflösungsvermögen einer 1 MHzund einer 4 MHz-Ultraschallsonde untersucht. Dabei werden die Zusammenhänge zwischen Wellenlänge, Frequenz, Pulslänge und Auflösungsvermögen veranschaulicht.

Speziell geeignet für Hochschulpraktika in den Bereichen Applied Sciences.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5160700

Vorteile Alle Techniken können mit dem gleichen Gerätesatz demonstriert werden, kein gesondertes Gerät für TOFD notwendig.

13921-01

Ultraschall Gel 250 ml 13924-25

Zusätzliche Ultraschallsonden

Ergänzungssatz: Transversalwellen

Funktion und Verwendung Die 2 MHz und 4 MHz Sonden sind für ein besonders breites Einsatzgebiet geeignet. Auf Grund der höheren Frequenz ist das axiale und laterale Auflösungsvermögen deutlich größer als bei den 1 MHz-Sonden. Hingegen ist die Dämpfung für 2 MHz bei den meisten Materialien noch nicht zu groß, so dass Untersuchungsgebiete in mittlerer Tiefe noch problemlos erreicht werden können. Insbesondere eignen sich die 2 MHz Sonden auch für Untersuchungen an medizinischen Objekten und als Ultraschall Doppler-Sonden. Beim Einsatz der 4 MHz Sonden geht es vor allem um die hohe Auflösung.

Vorteile Die Ultraschallsonden zeichnen sich durch hohe Schallintensität und kurze Schallimpulse aus. Damit sind sie besonders für den ImpulsEcho-Betrieb geeignet. Alle Sonden haben ein robustes Metallgehäuse und sind an der Schallfläche wasserdicht vergossen. Die Sonden werden mit dem Spezialstecker zur Sondenerkennung geliefert.

Technische Daten Schallanpassung an Wasser / Acryl; Größe: l = 70 mm, d = 27 mm; Kabellänge: 1 m; Frequenzen: 2 MHz bzw. 4 MHz Ultraschallsonde 2 MHz 13921-05 Ultraschallsonde 4 MHz 13921-02

excellence in science 684

Funktion und Verwendung Wenn eine Ultraschallwelle auf einen Festkörper in einem bestimmten Winkel trifft, werden Transversalwellen generiert. Transversalwellen haben eine andere Schallgeschwindigkeit als Longitudinalwellen. Mit diesem Gerätesatz kann der Übergang von Längs- zu Transversalwellen in Abhängigkeit zum Einfallswinkel gemessen werden.

Vorteile Mit diesem Gerätesatz können Grundlagen des Ultraschalls, die nicht mit Industriegeräten aufzeigbar sind, auf eine sehr verständliche und didaktische Art und Weise vermittelt werden.

Ausstattung und technische Daten 1x Ultraschallsonde 1 MHz, 1x Transversalwellen Set (inkl. 2 Probenhaltern), 1x Aluminiumprobe für Transversalwellen, 1x Hydrophon für Schallfeldmessung, 1x Hydrophon Platte, 1x Hydrophon Halter, 1x Halter Block 13921-03

3.5 Materialwissenschaften 3.5.7 Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung

Verfahren der Ultraschallprüfung

Ultraschall Echographie (A-Bild)

Nachfolgende Experimente können mit dem Basisset Echographie und Zubehör durchgeführt werden.

Winkelkopfprüfung

Prinzip Eine Ultraschallwelle, die sich in einem Festkörper ausbreitet, wird an Diskontinuitäten (Fehlerstellen, Risse) reflektiert. Durch die Beziehung zwischen Laufzeit, Schallgeschwindigkeit und zurückgelegter Strecke kann die Distanz zwischen der Oberfläche der Probe und der Diskontinuität (Reflektor) ermittelt werden. Die Position und die Größe der Fehlerstelle können durch mehrere Messungen aus verschiedenen Positionen bestimmt werden.

Prinzip Der Versuch demonstriert die Anwendung von Ultraschall-Winkelprüfköpfen in der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung. Mit Hilfe von drei verschiedenen Winkelvorlaufstrecken werden die Echos von Transversal- und Longitudinalwellen an einem Testblock aus Aluminium untersucht. Während sich bei Normalprüfköpfen die Justierung der Entfernung einfach aus der Laufzeit und der Schallgeschwindigkeit ergibt, muss bei Winkelprüfköpfen zusätzlich die Länge der Vorlaufstrecke, die Schallgeschwindigkeit der Transversalwelle und der Einschallwinkel des Prüfkopfes sowie die Schallaustrittsstelle der Vorlaufstrecke bestimmt werden. Die errechneten Werte werden durch eine Messung des halben und vollen Sprungabstands an einer zylindrischen Ungänze überprüft.

Aufgaben 1.

2.

3.

4.

Untersuchen Sie mit drei verschiedenen Winkelvorlaufstrecken den halben und vollen Sprungabstand an einem Aluminiumprüfkörper. Bestimmen Sie mit welchen Prüfköpfen Longitudinal- und Transversalwellen Echos gemessen werden können.

Messen Sie erst mit der 38° und danach mit der 17° Winkelvorlaufstrecke die Laufzeiten und die Positionen des Prüfkopfes beim Auftreten eines Winkelechos im halben und vollen Sprungabstand.

Berechnen sie aus den Messdaten den Schallaustrittspunkt, den Einfallswinkel, den einfachen Schallweg, die Schallgeschwindigkeit und die Länge der Vorlaufstrecke. Überprüfen Sie die Prüfkopfdaten (Justierung) an der zylindrischen Ungänze. Messen Sie die Tiefe und den Projektionsabstand bzw. den verkürzten Projektionsabstand der Fehlerstelle im Testblock und vergleichen Sie die gemessen Werte mit der Skizze.

Aufgaben 1.

2.

3.

Messen Sie die lange Seite des Testblocks mit einer Schieblehre und bestimmen Sie die Laufzeit der Ultraschallwellen für diese Distanz mit der 2 MHz Sonde.

Berechnen Sie die Schallgeschwindigkeit.

Messen sie die Position und die Größe der Fehlerstellen mit dem Messschieber und der Ultraschall Echographie Methode.

Lernziel Ausbreitung von Ultraschallwellen, Laufzeit, Echo, Amplitude, Reflexions-Koeffizient, A-Bild, Rissprüfung, Zerstörungsfreie Prüfung, Ultraschall Transceiver Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5160200

Ultraschall Echographie (B-Bild)

Lernziel Winkelprüfkopf, Einschallwinkel, Ultraschall, Brechung, Longitudinalwelle, Scheerwelle, Winkelecho, Sprungabstand, Ultraschall Echographie, A-Mode, Reflektion.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5160400

Prinzip Mithilfe des Echoskops werden an einem einfachen Untersuchungsobjekt die Grundlagen des Ultraschallschnittbild-Verfahrens (B-Bild) veranschaulicht. Dabei werden die Besonderheiten bei der Bildqualität von Ultraschallschnittbildern wie Schallfokus, Ortsauflösung, und Abbildungsfehler etc. diskutiert.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5160300

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3.5 Materialwissenschaften 3.5.7 Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung

Time of flight diffraction (TOFD)

Ungänzeortung

Prinzip An einem Aluminium-Prüfkörper mit 7 verschieden tiefen Rissen (Sägeschnitten) werden zwei Verfahren der Risstiefenbestimmung durchgeführt. Im Experiment werden die Materialrisse unterschiedlicher Tiefen mit Hilfe eines Ultraschall-Winkelprüfkopfes untersucht und die Tiefe durch die Signalamplitude und das TOFDVerfahren (Time of flight diffraction) bestimmt. Die Messergebnisse beider Verfahren werden hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit und ihrer Nachweisgrenze verglichen. Mittels einer speziellen Sondenkombination wird der Prüfkörper in TOFD-Technik gescannt und ein entsprechendes Bild der Rissverteilung angefertigt.

Aufgaben 1. Mit einem Winkelprüfkopf wird die Schallgeschwindigkeit der Transversalwelle in einem Prüfkörper zur Risstiefenbestimmung aus den Winkelechos im halben und vollen Sprungabstand bestimmt.

2. Für die Risse des Prüfblocks aus Aluminium wird eine Nutenkennlinie für die Risstiefenbestimmung nach der Echoamplitude angefertigt.

3. Mit Hilfe der TOFD-Technik werden die Risstiefen des Prüfkörpers bestimmt und mit den Ergebnissen des Echoamplitudenverfahrens verglichen.

Prinzip An einem Testkörper mit unterschiedlichen Typen von Ungänzen werden verschiedene Ultraschall-Ortungstechniken angewandt.

Dabei wird zunächst durch Abscannen des Prüfkörpers untersucht, welche Ortungstechnik für welche Typen von Fehlern in Frage kommt. Anschließend wird für jede Ungänze der Signal-RauschAbstand jeweils für einen Winkelprüfkopf und einen Normalprüfkopf ermittelt. Die Ergebnisse werden hinsichtlich der Auswahl der richtigen Ortungstechnik für eine spezielle Prüfaufgabe diskutiert.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5160600

Mechanische Scanverfahren

4. Mit einem TOFD-Scanprüfkopf wird der Prüfkörper gescannt und im TOFD-Bild werden die Risse analysiert.

Lernziel Zerstörungsfreie Prüfung, TOFD-Verfahren (Time of flight diffraction), Ultraschallbeugung, Schallgeschwindigkeit, Transversalwellen, Winkelecho, Ultraschall B-Bild, Selektive Korrosion Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch Prinzip

P5160500

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences

Mit Hilfe eines computergesteuerten Scanners wird das B-Bild eines Probenkörpers mit 2 Sonden unterschiedlicher Frequenz (1 MHz und 2 MHz) und verschiedenen Ortsauflösungen aufgenommen und die Auswirkungen auf das Auflösungsvermögen verglichen.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5161100

16508-02

excellence in science 686

3.5 Materialwissenschaften 3.5.7 Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung

Ultraschall-Computertomographie

Akustische Resonanzprüfung

Analyse von einfachen und zusammengesetzten Sinussignalen

Prinzip Die Grundlagen der Bildentstehung beim CT-Algorithmus werden erklärt. An einem einfachen Testobjekt werden ein Dämpfungsund Schallgeschwindigkeitstomogramm erstellt und die Unterschiede diskutiert.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5161200

Prinzip Es werden einfache und überlagerte elektrische Sinussignale mit der Methode der Fourieranalyse untersucht. Dabei soll deutlich werden, dass mit Hilfe der Fourieranalyse ein leistungsfähiges Verfahren verfügbar ist, mit dem komplexe Signale auf ihre spektralen Komponenten hin untersucht werden können.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

Ergänzungssatz: CT Scanner

Demo advanced Physik Handbuch Cobra3 (C3PT) 01310-01 Deutsch P1361200

Spektrale Analyse verschiedener Signalformen Sinus-, Rechteck-, Dreiecksignale

Funktion und Verwendung Dieses Set ist eine Erweiterung des Ultraschall-Impuls-Echo-Verfahrens und umfasst automatisierte bildgebende Verfahren wie CT-SCAN und B-Modus. Mit diesem Set kann der Aufbau eines CT-Bildes Schritt um Schritt demonstriert werden. Mit diesem Set können auch automatisierte B-Scan-Bilder aufgenommen werden. Die gescannten Objekte können in axialer und seitlicher Richtung gemessen und ausgewertet werden. Die Ergebnisse der automatischen Messungen mit Scanner haben eine bessere Qualität verglichen zu handgeführten bildgebenden Verfahren.

Vorteile Für einen eher niedrigen Invest verglichen zu Routinesystemen, können die Vorteile der mechanischen Abtastung in einer sehr verständlichen Art und Weise demonstriert werden.

Ausstattung 1x CT Scanner, 1x CT Steuergerät, 1x Wassertank, 1x CT Probe Technische Daten CT Scanner Lineare Achse: ca. 400 mm, Auflösung: <10 µm, Maximale Geschwindigkeit: 18 cm/min, Rotation : 360°, Auflösung: 0.225°, Maximale Geschwindigkeit: 1 Umdrehung/s, Größe: 500 x 400 x 200 mm

Prinzip Aus den Rechtecksignalen eines Funktionsgenerators lassen sich mit Hilfe eines RC-Differenziergliedes Nadelimpulse mit alternierenden Vorzeichen erzeugen. Da Nadelimpulse als Überlagerung zweier identischer, phasenverschobener Rechtecksignale verstanden werden können, erwartet man die gleichen Frequenzen, wie sie von einer Rechteckschwingung bekannt sind.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Physik Handbuch Cobra3 (C3PT) 01310-01 Deutsch P1361300

Digitaler Funktionsgenerator, USB

CT Steuergerät Ausgänge: 3x Schrittmotor-Steuerung, 5 V, max .2 A , 6 x Endschalter, Interface: USB Größe: 250 x 180 x 170 mm, Spannungsversorgung: 90-230 V, 50/60 Hz, Leistungsaufnahme: < 50 VA 13922-99

13654-99

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3.5 Materialwissenschaften 3.5.7 Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung

Schwingungen in Metallplatten

Chladnische Klangfiguren mit dem FG-Modul und Cobra3

Prinzip

Beschreibung Nach dem Anschlagen einer runden oder quadratischen Metallplatte tritt jeweils ein komplexes Eigenschwingungsspektrum auf.

Mit Hilfe der Fourieranalyse können die zur Erzeugung Chladnischer Klangfiguren geeigneten Frequenzen schnell ermittelt werden.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Physik Handbuch Cobra3 (C3PT) 01310-01 Deutsch P1362200

Demonstration von zweidimensionalen stehenden Wellen auf der Oberfläche einer quadratischen oder runden Platte.

Aufgaben Ein Frequenzgenerator ist mit einem Tonkopf verbunden. Der Tonkopf berührt eine Chladni-Platte, die gleichmäßig mit Sand bestreut wird. Das harmonische Anregen der Platte mit dem Tonkopf bewirkt Schwingungen der Platte und die Ausbildung charakteristischer Wellenmuster falls Eigenschwingungen angeregt werden.

Untersuche die unterschiedlichen Muster im Frequenzbereich von 0.2 bis 2 kHz für runde und quadratische Platten.

Lernziel

Messmikrofon mit Verstärker

Wellenlänge, stehende Wellen, natürliche Vibration, zwei-dimensionale stehende Wellen Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch P2150515

NF-Verstärker

Funktion und Verwendung Elektretmikrofon-Sonde zum punktförmigen Ausmessen von Schallfeldern.

Ausstattung und technische Daten Frequenzbereich: 30 Hz...20 kHz mit reduz. Empfindlichkeit 40 kHz; Empfindlichkeit 6,0 mV/Pa; stellbare Verstärkung 0...1000; Signalausgang: 4 Vss/3 kOhm; Sondendurchmesser: <8 mm; mit fester 1,5m Anschlussleitung an Verstärkergehäuse mit Ein-Ausschalter und 4-mmAusgangsbuchsen; Gehäusemaße (mm): 120 x 25 x 60 Erforderliches Zubehör ▪

9V-Batterie

Messmikrofon mit Verstärker 03543-00 Cobra3 BASIC-UNIT, USB 12150-50 Netzgerät 12 VDC/2 A 12151-99 Software Cobra3 Frequenzanalyse 14514-61

Funktion und Verwendung NF-Verstärker für Gleich- und Wechselspannung.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Frequenzbereich: 0,1 Hz...100 kHz Verstärkung (stufenlos): 0,1...10.000 Eingangsspannung: 0...+/- 10 V Eingangsimpedanz: 50 kOhm BNC-Eingangsbuchse Umschalter für AC- oder DC-Betrieb Kurzschlussfester Signal- und Effektivwertausgang: 12,5 W / 8 Ohm. Jeweils BNC-/4-mm-Buchsen Stellbare Offsetspannung Anschlussspannung: 230 V~ Schlagfestes Kunststoffgehäuse mit Traggriff Maße (mm): 230 x 236 x 168.

13625-93

excellence in science 688

3.5 Materialwissenschaften 3.5.8 Oberflächen, Grenzflächen und Nanotechnologie

Oberflächen, Grenzflächen und Nanotechnologie Der Materialeinsatz in Anwendungen ist besonders geprägt durch den Einfluss der Oberfläche bzw. Grenzflächen. Dieser Einfluss wächst mit der relativen Zunahme der Oberfläche / Grenzfläche in Bezug auf das Volumen bei der fortschreitenden Miniaturisierung der Bauteile. Grundlegende Kenntnisse über Ober- und Grenzflächeneffekt können mit klassischen experimentellen Methoden erworben werden. Darüber hinaus sind auch heute innovative Methoden aus dem Bereich des Nanoimaging bzw. Nanotechnologie wie scanning probe methods (SPM) für die Ausbildung an Schulen, Fachhochschulen und Universitäten zugänglich.

Oberflächenbehandlung / Plasmaphysik

Plasmaphysik Experimentierset

Funktion und Verwendung

Prinzip Verschiedene Proben werden unter Luftdruck einer Plasmaentladung ausgesetzt. Das Plasma induziert sowohl chemische als auch physikalische Veränderungen an der Probenoberfläche die sich in der Oberflächenstruktur und damit der Oberflächenenergie zeigen.

Der Kontaktwinkel des Wasser zur Probenpoberfläche wird an behandelten und unbehandelten Bereichen gemessen und der Effekt der Plasmabehandlung auf die Oberflächenenergie studiert.

Aufgaben Verschiedene Proben werden über verschiedene Zeiträume mit Plasma behandelt. Der Effekt der Beeinflussung des Kontaktwinkels des Wassers auf die Oberfläche wird durch Tropfengrößemessung oder Fotoaufnahmen mit einer Webcam beobachtet.

Lernziel Bogenentladung, Glimmentladung, Elektronenlawine, TownsendEntladung, Mikroentladung, dielektrische Sperrschichtentladung, Oberflächenenergie, Kontaktwinkel, Kontaktwinkelmessung Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

Zur Untersuchung des Paschen-Gesetzes werden zwei Elektroden in einer Vakuumkammer benutzt, deren Abstand mit Hilfe einer Mikrometerschraube verstellt werden kann. Eine Entladungselektrode mit fixem Abstand dient zur Oberflächenbehandlung verschiedener Proben mit Plasma.

Ausstattung und technische Daten Das Experimentierset besteht aus zwei Stationen, die auf einer gemeinsamen Grundplatte montiert sind. Die Vakuumkammer verfügt über zwei Anschlüsse für Vakuumpumpe und Druckmessgerät.

Abstand zwischen den Elektroden: 0...5 mm bzw. 2 mm (fest), Anwendbarer Druck: 1 mbar bis Atmosphärendruck, Feldstärke: max. 10 kV/mm, Feldfrequenz: ca. 200 Hz, Abmessungen (mm): 300 x 90 x 135, Masse: 1,5 kg Zubehör Probenset (09108-30), Betriebsgerät (09108-99).

09108-10

Plasmaphysik Betriebsgerät

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5540100

Plasmaphysik Probenset Funktion und Verwendung

Funktion und Verwendung

Die im Set enthaltenen Proben können mit Hilfe des Plasmaphysik Experimentiersets (09108-10) untersucht werden.

Zur Spannungsversorgung des Experimentiersets (09108-10). Es verfügt über zwei Experimentiermodi: Untersuchung der Zündspannung (1), Oberflächenbehandlung mit Plasma (2).

Ausstattung und technische Daten Das Probenset besteht aus verschiedenen Proben unterschiedlicher Dicken aus Glas, verschiedenen Kunststoffen und Metallen.

09108-30

Ausstattung und technische Daten Einstellbare Zeiten (s): 0,2; 0,5; 1; 5;10; 20; 30; 60, Leistungsaufnahme: max. 25 V, Anschlussspannung: 100...240 V, Netzfrequenz: 50/60 Hz, Abmessungen (mm): 194 x 140 x 130, Masse (kg): 1,2 09108-99

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 689

3.5 Materialwissenschaften 3.5.8 Oberflächen, Grenzflächen und Nanotechnologie

Kontaktwinkel

Elektrokinetisches Potential

Prinzip

Prinzip Der Rand eines Flüssigkeitstropfens, der sich auf einer festen Oberfläche befindet, bildet einen charakteristischen Winkel dazu. Um diesen Grenzwinkel für eine Flüssigkeit mit bekannter Oberflächenspannung zu bestimmen, wird die Gewichtszunahme gemessen, wenn eine rechtwinklige Platte mit einer glatten Oberfläche und bekannter Geometrie in die Flüssigkeit eingetaucht wird.

An der Phasengrenze fest/flüssig kommt es zur Ausbildung eines elektrokinetischen Potentials (Zeta-Potential), das die Ursache für elektrokinetische Erscheinungen ist. Es wird die Elektroosmose an einer feinteiligen Feststoffsuspension in Wasser nachgewiesen. Bei Einwirkung einer hohen elektrischen Feldstärke kommt es zu einer Flüssigkeitsströmung, die mit Hilfe eines Feinmanometers beobachtet werden kann.

Aufgaben

Aufgaben

In Abhängigkeit der Zellspannung ist die Zeit zu ermitteln, die zu einer Druckänderung von 0,1 hPa führt.

Bestimme den Kontaktwinkel von Wasser auf einem Silikatglas mithilfe der Wilhelmy-Methode.

Lernziele

Lernziele Kontaktwinkel, Wilhelmy-Gleichung, Oberflächenspannung, Benetzung Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch

Elektrochemische Doppelschicht, Phasengrenze, Helmholtzsche Doppelschicht, Diffuse Doppelschicht, Zeta-Potential, Helmholtz(Smoluchowski-) Gleichung, Elektroosmose, Phasengrenzschicht Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch P3040601

P3040401

Feinmanometer Torsionskraftmesser 0,01 N

Funktion und Verwendung Torsionskraftmesser 0,01 N zur weglosen Messung kleinster Kräfte.

Vorteile

Funktion und Verwendung

Vorlastkompensation, Überlastschutz, Nullpunktkompensation, Wirbelstromdämpfung, Front- und Trommelskale.

Flüssigkeitsmanometer für Unter- und Überdruckmessungen.

Ausstattung und technische Daten Messbereich Frontskale: 10 mN, Messbereich Trommelskale: ± 3 mN, Vorkraftkompensation: 10 mN, Grobteilung: 1 mN, Feinteilung: 0,1 mN, Maximale Hebelarmbelastung: 0,2 N, Skalendurchmesser: 170 mm, Hebelarmlänge: 240 mm Torsionskraftmesser 0,01 N 02416-00 Messuhr 10/0,01 mm 03013-00

excellence in science 690

Ausstattung und technische Daten Messrohr mit einstellbarem Neigungswinkel, in Plexiglasblock mit Wasserwaage sowie 2 Anschlussoliven und Haltestiel, Nullpunkteinstellung durch verschiebbare Skale, Messbereiche: 0...2 mbar, Teilung: 0,1 mbar, Teilung: 0...4 mbar, Teilung: 0,2 mbar, Skalenlänge: 140 mm, Anschlusstüllen: 5...8 mm, Stieldurchmesser: 10 mm, Stiellänge: 60 mm, Abmessungen (mm): 250 x 30 x 190 03091-00

3.5 Materialwissenschaften 3.5.8 Oberflächen, Grenzflächen und Nanotechnologie

Röntgenfluoreszenzspektroskopie Schichtdickenbestimmung

Prinzip Die Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) eignet sich zur berührungsund zerstörungsfreien Dickenmessung von dünnen Schichten und zur Bestimmung von deren chemischer Zusammensetzung.

Lernziele Brems- und charakteristische Röntgenstrahlung, Fluoreszenzausbeute, Augereffekt, kohärente und inkohärente Photonenstreuung, Absorptionsgesetz, Massenschwächungskoeffizient, Sättigungsdicke, Matrixeffekte, Halbleiterenergiedetektoren, Vielkanalanalysatoren.

Zubehör Röntgenfluoreszenzspektroskopie X-ray Röntgenenergiedetektor 09058-30 Vielkanalanalysator, erweiterte Version, auch geeignet für den Einsatz des Röntgenenergiedetektors 13727-99 Software Vielkanalanalysator 14452-61 X-ray Universal Kristallhalter für Röntgengerät 09058-02 X-ray Probensatz Metalle für Röntgenfluoreszenz, Satz von 7 Stück 09058-31 X-ray Probensatz Metalle für Röntgenfluoreszenz, Satz von 4 Stück 09058-34

Demo expert Physik Handbuch Energiedispersive Röntgenfluoreszenzanalyse

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo expert Physik Handbuch Energiedispersive Röntgenfluoreszenzanalyse 01190-01 Deutsch P2545200

X-ray Röntgengerät 35 kV, Grundgerät Beschreibung 14 Experimentbeschreibungen zum Röntgenenergiedetektor in Kombination mit dem Vielkanalanalysator und dem Röntgengerät 35 kV. Themenfelder: Eigenschaften des Röntgenenergiedetektors, Qualitative Röntgenfluoreszenzanalysen, Quantitative Röntgenfluoreszenzanalysen, Energiedispersive Experimente.

DIN A4, Spiralbindung, farbig, 66 Seiten 01190-01

Funktion und Verwendung Schul-/ Vollschutzgerät mit Röntgenröhren-Schnellwechseltechnik für: Durchstrahlung und Röntgenfotos, Ionisations- und Dosimetrieversuche, Laue- und Debye-Scherrer-Aufnahmen, Röntgenspektroskopie, Bragg-Reflexion, Bremsspektrum/charakteristische Linien verschiedener Anodenmaterialien, Moseleye-Gesetz, Bestimmung von h- und Rydbergkonstante, Duane-Hunt-Gesetz, Materialdicken- und energieabhängige Absorption, K- und L-Kanten, Kontrastmittelexperimente, Comptonstreuung, Röntgendiffraktometrie.

X-ray Röntgengerät 35 kV, Grundgerät 09058-99 X-ray Einschub mit Molybdän-Röntgenröhre 09058-60 X-ray Goniometer für 35 kV Röntgengerät 09058-10

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 691

3.5 Materialwissenschaften 3.5.8 Oberflächen, Grenzflächen und Nanotechnologie

Atomare Auflösung der Graphitoberfläche mit dem RTM (Rastertunnelmikroskop)

Funktion und Verwendung

Prinzip Zwischen einer sehr feinen metallischen Spitze und einer elektrisch leitende Probenoberfläche die in einem Abstand von weniger als einem Nanometer angeordnet sind, fließt beim Anlegen einer Spannung ein Strom, der Tunnelstrom, ohne einen mechanischen Kontakt. Dieser Strom wird ausgenutzt um die (elektronische) Topografie einer Graphit-Oberfläche auf der sub Nanometerskala zu untersuchen. Durch Abrastern der Oberfläche werden Graphit-Atome und deren hexagonale Anordnung abgebildet und analysiert.

Aufgaben 1.

2.

3.

4.

Herstellung einer Pt-Ir Spitze, Präparation der Graphit (HOPG) Oberfläche und Annäherung der Spitze an die Oberfläche.

Untersuchung der Topographie von sauberen Terrassen und der Stufenhöhe zwischen benachbarten Terrassen im Konstant-Strom-Modus.

Abbildung der Anordnung von Graphitatomen auf einer sauberen Terrasse durch Optimierung der Tunnel- und Rasterparamter. Interpretieren der Struktur durch Analysieren der Winkel und Abstände unter Zuhilfenahme des 3D und 2D Graphitmodells.

Messung und Vergleich der Bilder im Konstante-Höhe- und Konstanter-Strom-Modus.

Lernziele

Einfach zu bedienendes Rastertunnelmikroskop zur Abbildung und Spektroskopie leitfähiger Proben auf atomarer bzw. molekularer Skala. Geeignet für eine Vielzahl von Experimenten aus Themenfeldern wie Material-Wissenschaften, Festkörperphysik/-chemie, Oberflächenphysik/ -chemie, Nanotechnologie/wissenschaften und Quantenmechanik. Beispielexperimente: Mikro- und Nanomorphologie von Oberflächen, Nanostrukturen, Abbildung von Atomen und Molekülen, Leitfähigkeit, Tunneleffekt, Ladungsdichtewellen, Einzelmolekülkontakte oder Nanostrukturierung durch Selbstorganisation (self assembled monolayer).

Vorteile Komplettpaket inklusive aller notwendigen Verbrauchsmaterialien für einen schnellen und sofortigen Einstieg in die Welt der Atome und Moleküle, tragbar und kompakt: leicht zu transportieren, einfach zu installieren, kleine Grundfläche, Einzelgerät mit integrierter Steuerelektronik für sehr stabiles Messen, sehr schnell zu atomarer Auflösung auf einem normalen Tisch. Keine teure zusätzliche Schwingungsdämpfung notwendig., einfach zu bedienen: Ideal zum Beispiel für die Ausbildung in der Nanotechnologie zur Vorbereitung der Studenten für die Arbeit an komplexen und teuren Forschungsapparaturen , leicht zugängliche Proben- und Spitzenaufnahme: Schneller Wechsel möglich, niedrige Betriebsspannung: Sicher für alle Anwender.

Ausstattung und technische Daten

Tunneleffekt, Hexagonale Strukturen, Rastertunnelmikroskopie (RTM), Abbildung auf der sub Nanometerskala, Piezo-Elektrische Aktuatoren , Lokale Zustandsdichte (Local Density of States - LDOS), Konstante-Höhe-Modus und Konstanter-Strom-Modus Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P2532000

TESS expert Physics Handbook Scanning Tunneling Microscopy - Operating Instructions and Experiments Beschreibung Handbuch zur Bedienung des Rastertunnelmikroskopes und erster Experimente, mit Schnelleinstieg, Erklärung aller Funktionalitäten der Mess- und Analyse-Software measure nano, insbesondere Abbildung und Spektroskopie auf der Nanoskala. Mit vielen Tipps und Tricks, Hintergrundinformationen und Versuchsbeschreibungen.

DIN A5, Spiralbindung, farbig, 120 Seiten, in englischer Sprache

Messkopf mit integrierter Steuerelektronik auf schwingungsgedämpfter Basisplatte: Maximale Bildgröße (XY): 500 nm x 500 nm, Maximaler Z-Bereich (= Höhe): 200 nm, Auflösung in XY besser als 8 pm, Auflösung in Z besser als 4 pm , Strom 0.1-100 nA in 25 pA Schritten, Spannung an der Spitze +/-10 V in 5m V Schritten, Maße 21 cm x 21 cm x 10 cm, Konstant-Strom-Modus, Konstante-Höhe-Modus, Strom-Spannung Spektroskopie, Strom-Abstand Spektroskopie, Steuerelektronik mit USB-Anschluss, 16-Bit D-A Wandler für alle drei Dimensionen (XYZ), bis zu 7 Messkanäle und maximaler Rastergeschwindigkeit von 60 ms/Linie , Lupendeckel: Vergrößerung 10x, Werkzeugset zum Herstellen und Einbauen von Tunnelspitzen: Seitenschneider, Zange, Pinzetten, Pt-Ir Draht für Tunnelspitzen: Länge 30 cm, Durchmesser 0,25 mm , Probenset: Graphit (HOPG), Gold (111) Filme, 4 leere Probenhalter, Netzteil (100-240 V, 50/60 Hz), USB Anschlusskabel: Länge 3m, Aluminiumkoffer (44 cm x 32 cm x 14 cm), mehrsprachige Software (dt, engl, ...), zum Messen, Analysieren und Darstellen (in einer, zwei und drei Dimensionen), ausführliches Benutzerhandbuch mit Beschreibung erster Experimente, Schnellstart-Anleitung, Gewicht (inkl. Koffer) 6,7 kg Zubehör Erforderlich: Computer mit Windows 2000/XP/Vista/7, USB Anschluss, 256MB RAM, 1024 x 758 Grafik, 16-bit Farbauflösung oder besser, optional: andere Proben, Silberleitkleber zum Befestigen eigener Proben, Alkohol, Handschuhe und fusselfreie Tücher zur Reinigung.

09600-99

01192-02

excellence in science 692

Kompakt-Rastertunnelmikroskop, Komplettset inkl.

Werkzeug, Probenset und Verbrauchsmaterial

3.5 Materialwissenschaften 3.5.8 Oberflächen, Grenzflächen und Nanotechnologie

Untersuchung atomarer Strukturen und Defekte mit dem Rastertunnelmikroskop

Messung der Austrittsbarkeit auf der Nanoskala mit Rastertunnelspektroskopie

Prinzip Strom-Spannungs- und Strom-Abstands-Kennlinien werden auf der sub-Nanometer Skala gemessen. Aus der Strom-AbstandsKennlinie lässt sich die Austrittsarbeit bestimmen. Diese Austrittsarbeit liefert Rückschlüsse auf die Nanomorphologie des Substrats.

Aufgaben Prinzip Der Tunnelstrom wird hier ausgenutzt, um die (elektronische) Topografie unterschiedlicher Substrate auf der sub Nanometerskala zu untersuchen. Durch Abrastern der Oberfläche werden Oberflächenatome und deren Anordnung abgebildet und analysiert.

Außerdem können verschiedene Defektstrukturen abgebildet und analysiert werden.

Aufgaben 1.

2.

3.

4.

Herstellung einer Pt-Ir Spitze, Präparation von Oberflächen.

Untersuchung der Topographie von sauberen Terrassen und der Stufenhöhe zwischen benachbarten Terrassen.

Abbildung der Anordnung der Oberflächenatome und defekte auf einer Terrasse durch Optimierung der Tunnel- und Rasterparamter.

Messung und Vergleich der Bilder im Konstante-Höhe- und Konstanter-Strom-Modus.

Lernziele Tunneleffekt, Hexagonale und kubische Strukturen, Defekte, Rastertunnelmikroskopie (RTM), Abbildung auf der sub Nanometerskala, Lokale Zustandsdichte (LDOS), Konstante-Höhe-Modus und Konstanter-Strom-Modus.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

1.

2.

3.

4.

Herstellung einer Pt-Ir Spitze, Präparation von Oberflächen.

Untersuchung der Topographie von sauberen Terrassen und von Defekten (Anhäufung von Stufen) im Konstanter-StromModus.

Aufnehmen von Abstands-Strom-Kennlinien auf sauberen Terrassen und an Defekten.

Bestimmung der Austrittsarbeit und Interpretation.

Lernziele Tunneleffekt, Defekte, Rastertunnelmikroskopie (RTM), Rastertunnelspektroskopie (RTS), Lokale Zustandsdichte (Local Density of States - LDOS), Austrittsarbeit, Oberflächenaktivierung / Katalyse.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P2533000

Messung von elektrischen Kennlinien verschiedener Proben auf der Nanoskala

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P2532500

Kristallgitterbaukasten, klein, Graphit

Prinzip In diesem Versuch wird über den Tunnelstrom auf die (elektronische) Topografie unterschiedlicher Substrate auf der sub Nanometerskala geschlossen. Aus der Strom-Spannungs-Kennlinie lassen sich Rückschlüsse auf die Bandstruktur und Defekte machen.

Aufgaben 1.

2.

Aufnehmen von Strom-Spannungs-Kennlinien auf sauberen Terrassen und an Defekten.

Vergleich verschiedener Bandstrukturen (Volumen und Oberfläche).

Lernziele Tunneleffekt, Defekte, Rastertunnelmikroskopie (RTM), Rastertunnelspektroskopie (RTS), Lokale Zustandsdichte (Local Density of States - LDOS), Volumen- und Oberflächenbandstruktur.

Der Baukasten enthält alle nötigen Teile, um ein Modell eines dreilagigen Graphit-Gitters aufzubauen. Ideal geeignet zum Verständnis der atomaren Auflösung von Graphit (HOPG) mit dem RTM. Kristallgitterbaukasten, klein, Graphit 39840-00 Graphit Modell, 2D 09620-00

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P2533500

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 693

3.5 Materialwissenschaften 3.5.8 Oberflächen, Grenzflächen und Nanotechnologie

Quantenmechanik mit dem Rastertunnelmikroskop - Tunneleffekt und Ladungsdichtewellen

Untersuchung der Rauhigkeit und Nanomorphologie verschiedener Metallproben

Prinzip

Prinzip

Neben dem Tunneleffekt, der mit Tunnelspektroskopie untersucht wird, werden andere quantenmechanische Effekte, wie Ladungsdichtewellen (charge density waves) auf verschiedenen Substraten vermessen. Diese quantenmechanische Kopplung zwischen Gitterschwingungen (Phononen) und Elektronen führt zu periodischen Strukturen in der Ladungsdichte und kann mit dem Rastertunnelmikroskop abgebildet werden.

Die Morphologie unterschiedlich bearbeiteter Metallsubstrate (poliert, geätzt, geprägt, gezogen) wird auf der sub Nanometerskala untersucht. Dabei zeigen sich stark unterschiedliche Charakteristika, obwohl alle Proben makroskopisch gleich aussehen.

Aufgaben 1.

Aufgaben 1.

2.

3.

4.

2.

Herstellung einer Pt-Ir Spitze, Präparation unterschiedlicher Oberflächen und Annäherung der Spitze an die Oberfläche.

Strom-Abstands-Spektroskopie auf verschiedenen Substraten und Charakterisierung des Tunneleffektes.

Abbildung und Charakterisierung von Ladungsdichtewellen auf unterschiedlichen Substraten und Zuordnung zur Bandstruktur.

Untersuchung der Ladungsdichtewellen bei unterschiedlichen Spannungen und Interpretation der abgebildeten Zustände (leer bzw. gefüllt)

Lernziele Tunneleffekt, Ladungsdichtewellen, leere und gefüllte Zustände, Rastertunnelmikroskopie (RTM), Rastertunnelspektroskopie (RTS), Lokale Zustandsdichte (Local Density of States - LDOS), Volumenund Oberflächenbandstruktur

3.

Herstellung einer Pt-Ir Spitze, Präparation unterschiedlicher Oberflächen und Annäherung der Spitze an die Oberfläche.

Untersuchung der Morphologie unterschiedlich bearbeiteter Metallsubstrate.

Bestimmung der Rauhigkeit.

Lernziele Tunneleffekt, Rastertunnelmikroskopie (RTM), Abbildung auf der sub Nanometerskala, Nanomorphologie, Rauhigkeit, Polieren, Prägen, Ziehen, Ätzen Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P2537000

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch

Proben für Rastertunnelmikroskopie

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch

Vorbereitete Proben, für bspw. folgende Messungen:

P2535000

▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Atomare Strukturen und Defekte (alle Proben) Elektrische Kennlinien auf der Nanoskala (alle Proben) Ladungsdichtewellen (WSe2, TaSe2, TaS2) Selbstorganisierte Molekülfilme und -netzwerke (HOPG und Gold) Rauhigkeit und Nanomorpholgie (Probenset Nanomorphologie)

Zubehör für das Rastertunnelmikroskop

Pt/Ir Draht zum Herstellen von Tunnelspitzen Pt/Ir Draht, Durchmesser 0,25 mm, Länge 30 cm 09604-00 Silberkleber zum Befestigen von Proben auf Probenhaltern 09605-00 Probenträger, Set aus 10 Stück 09619-00

excellence in science 694

HOPG (Graphit) auf Probenträger 09606-00 Gold (111) auf Probenträger 09607-00 MoS2 auf Probenträger, natürlich 09608-00 MoS2 auf Probenträger, synthetisch 09609-00 WSe2 auf Probenträger 09610-00 TaSe2 auf Probenträger 09611-00 TaS2 auf Probenträger 09612-00 Probenset Nanomorphologie 09613-00

3 Applied Sciences 3.6 Geowissenschaften

Geowissenschaften 3.6.1 3.6.2

Geologie und Geomorphologie Klimatologie und Meteorologie

696 706

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG 路 www.phywe.com 695

3.6 Geowissenschaften 3.6.1 Geologie und Geomorphologie

Geologie und Geomorpholgie Geologie ist die Wissenschaft vom Aufbau, der Zusammensetzung und Struktur der Erde, ihren physikalischen Eigenschaften und ihrer Entwicklungsgeschichte - sowie der Prozesse, die sie formten und auch heute noch formen. Eng verbunden damit ist die Geomorphologie, die als Teil der physischen Geographie Formen und formbildende Prozesse der Erde untersucht.

In der Ausbildung in diesen Bereichen spielen neben Experimenten zur Stoffanalyse, insbesondere Mineralien, vor allem Experimente zur Bodenkunde und Kartierung bzw. Anschauungsmaterialien und Modelle entscheidende Rollen.

X-ray Röntgengerät, Grundgerätesatz komplett

Stoffanalyse

Debye-Scherrer-Beugungsbilder von Pulverproben mit drei kubischen Bravais-Gittern

Funktion und Verwendung Vollständiges, funktionsfähiges Experimentierset Röntgenphysik Ausstattung und technische Daten: Röntgengerät 35 kV Schul-/Vollschutzgerät mit Röntgenröhren, ▪ ▪ ▪

Prinzip Polykristalline, flächen- und raumzentrierte Pulverproben werden mit der Strahlung aus einer Kupfer-Röntgenröhre durchleuchtet.

Mit Hilfe eines Geiger-Müller Zählrohres werden winkelabhängig Beugungsintensitäten vermessen. Es können die Bragg-Reflexe zu den einzelnen Netzebenen, die Gitterkonstante der Proben und die entsprechenden Bravaisgittertypen ermittelt werden.

Aufgaben 1.

2.

3.

4.

Aufzeichnung der winkelabhängigen Intensität der vier durchstrahlten kubisch kristallinen Pulverproben.

Berechne den Gitterabstand entsprechend der Winkelposition der individuellen Braggpeaks.

Ordne die Bragg-Reflektionen den entsprechenden Netzbenen zu. Bestimme die Gitterkonstante der Proben und ihren Bravaisgittertyp.

Bestimme die Zahl der Atome in der Elementarzelle.

Lernziel ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Wellenlänge Kristallgitter Kristallsysteme Bravaisgitter reziprokes Gitter Miller Index Strukturfaktor atomarer Streufaktor Bragg Streuung charakteristische Strahlen Monochromatisierung der Strahlen Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

Demo expert Physik Handbuch Experimente mit Röntenstrahlung (XT) 01189-01 Deutsch P2542100

excellence in science 696

▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Schnellwechseltechnik Mikroprozessorgesteuert Integriertes Ratemeter, Lautsprecher und Aufbewahrungsbox für Zubehör 2 Demo-LED-Displays zur Anzeige aller Betriebs- und Messgrössen Experimentierraum mit Beleuchtung und Leuchtschirm integriertes PC-Interface zur Steuerung und Datenaufnahme Hochspannung: 0,0...35,0 kV, Emissionsstrom: 0,0...1,0 mA Zählrohrspannung: 500 V, Zählzeit: 0,5...100 s Anschluss: 110/240 V~, 50/60 Hz, Leistungsaufnahme: 160 VA Maße: (600x340x470) mm, Masse: 33 kg

Cu-Röntgenröhre, ▪

justiert in Stahlblechgehäuse mit Traggriff, Maße: (267x148x203) mm, Masse: 4,3 kg

Goniometer, ▪ ▪ ▪ ▪

schrittmotorgesteuert Schrittweite: 0,1...10°, Geschwindigkeit: 0,5...100,0 s/Schritt Probe: 0...360°, Zählrohr:-10°...+170° Maße: (285x140x208) mm, Masse: 4,1 kg

Zählrohr Typ B ▪ ▪ ▪ ▪

in Metallzylinder mit 500 mm Dichte Glimmerfenster: 2...3 mg/cm² Arbeitsspannung: 500 V, Totzeit: ca. 100 µs Ø = 22 mm, l = 76 mm, Masse: 0,103 kg

Kaliumbromid Einkristall(100) ▪ ▪

orientiert Netzebenenabstand: 329 pm Dicke: 1 mm, nutzbare Fläche: (10 x 12) mm

Software und Datenkabel Zubehör Handbücher in deutsch (01189-01) und englisch ( 1189-02) mit 27 Experimentbeschreibungen. (132 Seiten; DIN A4-Format).

X-ray Röntgengerät, Grundgerätesatz komplett 09058-88 Demo expert Physik Handbuch Experimente mit Röntgenstrahlung (XT) 01189-01

3.6 Geowissenschaften 3.6.1 Geologie und Geomorphologie

Weitere Pulverproben für Debye-Scherrer-Beugung

Untersuchung von Kristallstrukturen mit Röntgenstrahlen / Laue-Verfahren

Ähnlich wie in Versuch P2542100 für die kubischen Bravais-Gitter beschrieben, lassen sich andere Pulverproben mit charakteristischer Kristallstruktur mit Debye-Scherrer-Diffraktometrie untersuchen.

Zu folgenden Kristallstrukturen gibt es im Handbuch (01189-01) detailierte Beschreibungen: ▪ ▪ ▪ ▪

Diamant (Germanium, Silizium) Hexagonal (Zink) Tetragonal (Bleidioxid) Kubisch (Natriumchlorid, Kupfer)

Germanium, Pulver, 99%ig, 10 g (diamant) 31768-03 Silicium, feinstes Pulver, 50 g (diamant) 31155-05 Zink, Pulver, 100 g (hexagonal) 31978-10 Blei(IV)-oxid (Bleidioxid) 250 g (tetragonal) 31122-25 Natriumchlorid, reinst, 250 g (kubisch) 30155-25 Kupfer, Pulver 100 g (kubisch) 30119-10

Zubehör Debye-Scherrer-Diffraktometrie

Laue-Aufnahme eines LiF(100) Kristalls Prinzip Ein Einkristall wird mit einem polychromen Röntgenstrahl bestrahlt und die daraus resultierenden Beugungsmuster werden auf Film aufgenommen und ausgewertet.

Aufgaben 1.

2.

Die Laue-Beugung eines LiF-Einkristalls wird auf einem Film aufgezeichnet.

Die Miller-Indizes der entsprechenden Kristallflächen werden den Laue-Bedingungen zugeordnet.

Lernziel Kristallgitter, Kristall-Systeme, Kristallklassen, Bravais-Gitter, Backlink Gitter, Miller-Indizes, Struktur Amplitude, Atom-Formfaktor, Bragg-Gleichung Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo expert Physik Handbuch Experimente mit Röntgenstrahlung (XT) 01189-01 Deutsch P2541600

Kristallgittermodelle

X-ray Universal Kristallhalter für Röntgengerät 09058-02 LiF-Kristall in Halter 09056-05 Blendentubus mit Ni-Folie 09056-03 X-ray Probenhalter für Pulverproben 09058-09

Zubehör Laue-Verfahren

Kochsalz (Natriumchlorid) Kristallgittermodell Kochsalz 40014-00 Kristallgittermodell Cäsiumchlorid 40015-00 Kristallgittermodell Zinkblende 40016-00 Kristallgittermodell Fluorit 40018-00 Kristallgittermodell Diamant 40010-00

LiF-Kristall in Halter 09056-05 X-ray Kristallhalter für Laue-Aufnahmen 09058-11 X-ray Einschub mit Molybdän-Röntgenröhre 09058-60

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3.6 Geowissenschaften 3.6.1 Geologie und Geomorphologie

Qualitative Röntgenfluoreszenzanalyse an legierten Werkstoffen

X-ray Röntgenenergiedetektor, Gesamtpaket

Funktion und Verwendung Röntgenfluoreszenzspektrum eines Supraleiters (YBaCu-O)

Vollständiges, funktionsfähiges Experimentierset.

Prinzip

Auststattung und technische Daten

Verschiedene legierte Werkstoffe werden mit polychromatischer Röntgenstrahlung bestrahlt. Die Energieanalyse der resultierenden Fluoreszenzstrahlung erfolgt mit Hilfe eines Halbleiterdetektors und eines nachgeschalteten Vielkanalanalysators. Die Energie der entsprechenden charakteristischen Röntgenfluoreszenzlinien wird bestimmt. Die Legierungsmaterialien werden durch einen Vergleich der Linienenergien mit entsprechenden Tabellenwerten identifiziert.

Röntgengerät 35 kV Schul-/ Vollschutzgerät mit Röntgenröhren

Aufgaben 1.

2.

3.

4.

Mit Hilfe der charakteristischen Strahlung der MolybdänRöntgenröhre ist eine Kalibrierung des Halbleiterenergiedetektors durchzuführen.

Die Spektren der von den Proben erzeugten Fluoreszenzstrahlungen sind zu registrieren.

Die Energien der entsprechenden Fluoreszenzlinien sind zu bestimmen.

Zur Identifizierung der Legierungskomponenten sind die experimentell ermittelten Energiewerte mit Tabellenwerten abzugleichen.

Cu-Röntgenröhre Goniometer, schrittmotorgesteuert Zählror Typ B Kaliumbromid Einkristall(100) Röntgenenergiedetektor zur Messung von Energien einzelner Rötgenquanten ▪ ▪

Vielkanalanalysator, USB ▪ ▪

Brems- und charakteristische Röntgenstrahlung, Energieniveaus, Fluoreszenzausbeute, Halbleiterenergiedetektoren, Vielkanalanalysatoren.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo expert Physik Handbuch Energiedispersive Röntgenfluoreszenzanalyse 01190-01 Deutsch

Auflösung bis 4001 Kanäle Eingang: negative Impulse; Ausgang: positive Impulse 0 bis 5 V

Handbücher in dt. und engl. mit 14 Experimentbeschreibungen: ▪ ▪ ▪

Lernziel

Energiebereich 2 ... 60 keV; Auflösung FWHM < 400 eV aktive Detektorfläche 0,8 mm²

▪ ▪ ▪

Eigenschaften des Energiedetektors Qualitative und Quantitative Röntgenfluoreszenzanalyse zu Metallen, Legierungen, Pulverproben, Flüssigkeiten, Schichtdicken Energiedispersive Experimente zu Comptoneffekt, Duane-Hunt, Absorptionskanten, Gitterkonstanten Software zur Steuerung, Datenaufnahme und Analyse Proben zur Kalibrierung des Röntgenenergiedetektrors Datenkabel Stecker/Buchse, 9 polig

09058-87

Demo expert Physik Handbuch Energiedispersive Röntgenfluoreszenzanalyse

P2544600

Qualitative Röntgenfluoreszenzanalyse an Pulverproben P2544700 Qualitative Röntgenfluoreszenzspektroskopie an Metallen P2544500 Qualitative Röntgenfluoreszenzanalyse an Flüssigkeiten P2544800

Probensätze für Röntgenfluoreszenzanalyse Beschreibung Probensatz Metalle, Satz von 7 Stück 09058-31 Probensatz Legierungen, Satz von 5 Stück 09058-33

14 Experimentbeschreibungen zum Röntgenenergiedetektor in Kombination mit dem Vielkanalanalysator und dem Röntgengerät 35 kV. Themenfelder: Eigenschaften des Röntgenenergiedetektors; Qualitative Röntgenfluoreszenzanalysen; Quantitative Röntgenfluoreszenzanalysen; weitere energiedispersive Experimente DIN A4, Spiralbindung, farbig, 66 Seiten 01190-01

excellence in science 698

3.6 Geowissenschaften 3.6.1 Geologie und Geomorphologie

X-ray Röntgenenergiedetektor

Härteskale nach Mohs

Funktion und Verwendung Mit dem neuen Röntgenenergiedetektor können Sie die Energie einzelner Röntgenquanten direkt messen.

Vorteile Zusammen mit dem Vielkanalanalysator (USB) bestimmen und analysieren Sie das komplette Röntgen-Energiespektrum des untersuchten Materials., einfache 2 bzw. 3 Punktkalibrierung, charakteristische Röntgenlinien für alle Elemente des Periodensystems sind Teil der Software, direkt auf dem Goniometer des Röntgengerätes montierbar, die volle Funktionalität des Goniometers bleibt erhalten, direkter Anschluss an den Vielkanalanalysator (USB), der die Versorgungsspannungen bereitstellt, sofort einsetzbar, Bereitschafts-LED, parallele Darstellung der Röntgensignale auf dem Oszilloskop, kompaktes Design , keine aktive Kühlung notwendig Ausstattung und technische Daten Energiebereich: 2-60 keV; Auflösung: FWHM < 400 eV, aAktive Detektorfläche 0,8 mm², rRatenunabhängige Auflösung bis 20 Kcps, max.

4001 Kanäle, keine aktive Kühlung notwendig

Funktion und Verwendung Zur Bestimmung der Härte eines Minerals nach international eingeführtem Standardsatz von Mineralien der Härte 1...10.

Ausstattung und technische Daten Mineralien der Härte 1...10: 1 Talk, 2 Gips, 3 Calcit/Kalkspat, 4 Fluorit, 5 Apatit, 6 Feldspat, 7 Quarz, 8 Topas, 9 Korund, 10 Diamant Für weitere Bestimmungsversuche: Magnet, Stift, Feile, Spaltmesser und Strichtafel, In Holzkasten mit Deckel, Maße (mm): 230 x 130 39784-00

Geiger-Müller-Zähler Gamma-Scout®

09058-30

Vielkanalanalysator, erweiterte Version

Funktion und Verwendung

Funktion und Verwendung Der Vielkanalanalysator dient der Analyse energieproportionaler Spannungsimpulse sowie zur Impulsraten- / Intensitätsbestimmung in Verbindung mit einem Röntgenenergiedetektor, Alpha-Detektor oder Gamma-Detektor.

Das Handmessgerät misst und protokolliert permanent radioaktive (alpha-, beta-, gamma-) Strahlung. Die einzelnen Strahlenarten sind mit einer Wahlblende wählbar. Die Messwerte werden vom internen Speicher erfasst.

Vorteile Die Messwerte können mit der beiliegenden Windows-Software auf einen Computer übertragen und ausgewertet werden.

Ausstattung und technische Daten

Ausstattung und technische Daten

Offsetfunktion zur Steigerung der Energieauflösung, Analogausgang zur Beobachtung des Impulshöhenspektrums mit Hilfe eines Oszilloskops, einen USB-Ausgang zum Anschluss an den Computer, integrierte Spannungsversorgung für den Alpha-Vorverstärker (909100-00) und für den Röntgenenergiedetektor, Inklusive: 1,5 m langes Netzgerätkabel, USB-Kabel Typ A/B , Auflösung (je Spektrum): bis 4096 Kanäle (12 Bit), Speichertiefe: beliebig, Totzeit: 60 µs, Koinzidenz-Fenster: 1 µs, Analog-Eingang: negative Impulse; Impedanz: 3,3 kOhm; 150 pF, Verstärkung: in drei Stufen ca. 6, 12 und 24 digital einstellbar, Impulshöhe: max. 4 V , Analog-Ausgang: positive Impulse 0 bis 4 V- , Impulslänge: ca. 15 µs Offset, Digital mit 12 bit Auflösung, Maximaler Offset: 4 V Disable Eingang / Koinzidenzeingang, Logikeingang (TTL) für Koinzidenzmessungen, Spannungsausgänge, Diodenbuchse: ± 12 V / max. 30 mA, BNC-Buchse (Bias-Spannung): -33, -66, -99 V, Kunststoffgehäuse: mit Traggriff , Anschlussspannung: 115/230 V~, Netzfrequenz: 50/60 Hz , Abmessungen H × B × T (mm): 90 x 140 x 130 , Masse: 1550 g

Eingebaute Batterie mit einer Lebensdauer von min. 10 Jahren (laut Hersteller), inklusive USB-Schnittstelle, USB-Verbindungskabel, Windows-Software und Gebrauchsanleitung , Display: LCD, vierstellig, numerisch mit Benennung., Quasi-analoges logarithmisches Balkendiagramm, Betriebsartenanzeige, Messgrößen: Sievert / h (µSv / h, mSv / h), Impulse / s, Impulse / einstellbarem Zeitintervall, Strahlendetektor: Endfensterzählrohr nach dem Geiger-Müller-Prinzip, Edelstahlgehäuse mit Neon-Halogen Füllung, Messlänge: 38,1 mm, Messdurchmesser: 9,1 mm, Glimmerfenster: 1,5 bis 2 mg/cm2, Gamma-Empfindlichkeit: 95 Impulse pro Minute bei Co-60-Strahlung = 1µSv/h im Energieband der Umweltstrahlung, Nullrate: < 10 Impulse pro Minute bei Abschirmung durch 3 mm Al und 50 mm Pb, Betriebstemperatur: -20 bis +60°C, Betriebsspannung ca. 450 V, Kalibrierter Messbereich von 0,01µSv / h bis 1.000 µSv / h, Strahlenarten : alpha ab 4 MeV, beta ab 0,2 MeV, gamma ab 0,02 MeV, Interner Speicher: 2 Kbyte, Die gemessenen Impulse werden ständig in einstellbaren Zeitintervallen gespeichert, Uhrzeit, Datum: einstellbar, wird per Tastendruck angezeigt, Abmessungen (mm): 163 x 72 x 30, Masse: 0,15 kg

Zubehör (erforderlich) Software Vielkanalanalysator (14452-61).

13727-99

13608-00

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 699

3.6 Geowissenschaften 3.6.1 Geologie und Geomorphologie

Bodenkunde und Kartierung

Der pH-Wert verschiedener Böden

Geländekartierung

Prinzip

Prinzip Mit der Höhenmess-Funktion der Cobra4 Sensor-Unit Weather steht ein einfach zu bedienendes Werkzeug zur Verfügung, mit dem Höhenlinien eingezeichnet werden können.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS und Demo advanced Handbuch Cobra4 Physik, Chemie, Biologie, Alltagsphänomene 01330-01 Deutsch TESS advanced Applied Sciences Handbuch Cobra4 Umwelt und Freiland 12622-01 Deutsch P1520662

Die Kenntnis der Böden ist für die Landwirtschaft von großer Bedeutung. Um die Schüler mit diesem Thema vertraut zu machen, wird in zwei Teilversuchen anhand von pH-Bestimmungen gezeigt, wie verschieden Böden (Teilversuch "Charakteristische pH-Werte von Böden") und wie groß die Unterschiede selbst innerhalb eines Bodens sind (Teilversuch "Bodenprofil").

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS und Demo advanced Handbuch Cobra4 Physik, Chemie, Biologie, Alltagsphänomene 01330-01 Deutsch TESS advanced Applied Sciences Handbuch Cobra4 Umwelt und Freiland 12622-01 Deutsch P1521062

TESS Applied Sciences Cobra4 Umwelt und Freiland, Set für 4 Arbeitsgruppen mit Handbuch

Cobra4 Mobile-Link

Funktion und Verwendung Dieses Geräte-Set ist optimal geeignet für arbeitsteiliges Experimentieren mit Schüler- und Studentengruppen zum Thema Umwelt und Ökologie, insbesondere im Freiland.

Vorteile Bis zu 4 Arbeitsgruppen können parallel interessante Themengebiete erarbeiten und untersuchen. Alle Daten können auf SD-Speicherkarten gespeichert werden. Die Auswerte-Software "measure" ist GRATIS dabei und darf selbstverständlich auch von jedem Schüler bzw. Studenten privat genutzt werden. Das enthaltene Handbuch bietet zahlreiche Experimente und bedient sich zum Teil besonderer Methodik wie dem Lernen an Stationen.

TESS Applied Sciences Cobra4 Umwelt und Freiland, Set für 4 Arbeitsgruppen mit Handbuch 12622-88

excellence in science 700

Cobra4 Mobile-Link 12620-00 Cobra4 Sensor-Unit Weather: Luftdruck, Luftfeuchte, Lufttemperatur, Helligkeit, Höhe 12670-00 Cobra4 Sensor-Unit Conductivity: Leitfähigkeit mit fest angeschlossener Sonde 12633-00 Cobra4 Sensor-Unit Chemistry: pH, 2 x Temperatur NiCr-Ni 12630-00

3.6 Geowissenschaften 3.6.1 Geologie und Geomorphologie

TESS Applied Sciences Set Bodenuntersuchung

Bodenanalytik, Exkursionskoffer

Funktion und Verwendung

Funktion und Verwendung

Der Koffer dient der Untersuchung von 18 wichtigen Bodenparametern. Er kann von 6 parallel arbeitenden Schülergruppen genutzt werden. Eine ausführliche Bedienungsanleitung (Best.-Nr. 30836-01, 65 Seiten) ist enthalten.

Exkursionskoffer zur Bodenanalytik

30836-88

TESS advanced Applied Sciences Handbuch Bodenuntersuchungen

Ausstattung und technische Daten Reagenzien und Geräte zur Bestimmung von Stickstoff, Phosphor, Nitrit, Kalium, Ammonium, pH-Wert; Extraktionslösungen; Waage; Bodensieb; 2 Schaufeln; Sedimentationsrohr; 3 Spritzen; Faltenfilter; Spritzflasche; 5 Probenbehälter; 2 Messzylinder; 2 Trichter; Spatel; Messlöffel 30346-00

Feuchtigkeitsbestimmungskoffer CM

Funktion und Verwendung Literaturwerk zum Bodenkoffer.

Themenfelder: Bodenkundliche Grundlagen, Boden als Standortfaktor im Wald, Faktoren der Bodenfruchtbarkeit, Veränderung der Belastungen des Bodens, Bodenuntersuchungen im Gelände DIN A4, Spiralbindung, s/w, 64 Seiten 30836-01

Erdbodenthermometer

Zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgehaltes des Bodens. Diese Methode kann insbesondere bei ökologischen Schulversuchen durchgeführt werden, dass sie sehr schnelle und zuverlässige Ergebnisse liefert.

Ausstattung und technische Daten CM Druckflasche, Manometer, 3 Manometerdichtungen, 3 Flaschendichtungen, Präzisions-Federwaage, Prüfmittel für das Manometer, Zerkleinerungsschale aus Metall, 4 Edelstahlkugeln in Kunststoffdose, 20 Calciumcarbid-Ampullen in Kunststoffdose, Fäustel, Meißel, Flaschenbürste, Kunststoffschaufel, 5 Wägeschalen, Einfache Gebrauchsanweisung, Aufbewahrung im Metallkoffer Feuchtigkeitsbestimmungskoffer CM 64203-02 Calciumcarbid für CM-Gerät, 100 Ampullen 64203-10

Funktion und Verwendung Zur Messung der Bodentemperatur kann das Thermometer mit Hilfe der Handgriffe leicht in den Boden eingestochen werden.

Ausstattung und technische Daten Temperaturfühler aus Normalglas in stabiler Metallfassung mit Einstechspitze; Skalenträger Milchglas, Messbereich: -38 °C ... +50 °C, Skalenteilung: 1°C, Einstechtiefe: bis 300 mm 64219-00

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 701

3.6 Geowissenschaften 3.6.1 Geologie und Geomorphologie

Abhängigkeit der Bodentemperatur von Struktur und Wassergehalt des Bodens

Bodensiebe, Satz von 6 Stück

Funktion und Verwendung Zur Bestimmung der Korngröße des Bodens.

Ausstattung und technische Daten Aufeinandersetzbar, mit Deckel und Auffangboden, Rahmen aus Kunststoff, Durchmesser 166 mm, Höhe 62 mm., Siebe aus Edelstahlbzw. Messing, Drahtgewebe, Maschenweiten (mm): 4 / 2 / 0,5 / 0,25 / 0,125 / 0,063 Prinzip Dieser Versuch dient der Trennung und Bestimmung der feinen Bodenbestandteile Sand, Ton und Humus. Diese sind in verschiedenen Bodenarten in unterschiedlichen Anteilen enthalten und beeinflussen in starkem Maße die Bodeneigenschaften. Sand-, Tonund Humusanteil werden durch Abschlämmen mit Hilfe des Schlämmzylinders einer durch Sieben gewonnenen Fein-Erdenprobe bestimmt. Die Versuchsanleitung widmet sich außerdem der Ermittlung des Wärmespeicherungsvermögens lufttrockener und feuchter Bodenproben sowie der Ermittllung des Bodenwassergehalts.

65855-00

Bodendichte-Messsonde, l = 58 cm

Hinweis Der Versuch wird auf Basis des Feuchtebstimmungskoffers CM (64203-02) durchgeführt. Weiteres Zubehör siehe Literatur.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Biologie Handbuch Praktikumseinheiten Ökologie 1 16704-01 Deutsch

Funktion und Verwendung Messfühler mit angespitzter Edelstahlstange und Öse zum Einhänhgen eines Kraftmessers. Die aufzubringende Kraft beim Eindrücken in die Erde ist ein Maß für die Bodendichte.

Technische Daten Durchmesser: 5 mm, Länge der Sonde: 58 mm

P0911000

64244-00

Schlämmzylinder Bohrstock

Funktion und Verwendung Funktion und Verwendung

Stabiler einteiliger Hohlbohrer zur schonenden Entnahme von Bodenproben und zum Stechen von Bodenprofilen.

Zur Bestimmung der abschlämmbaren Bestandteile des Bodens

Ausstattung und technische Daten

Ausstattung und technische Daten

Länge des Bohrkerns 50 cm, Durchmesser 30 mm, ein Spatelmesser zum Entfernen des Bohrkerns gehört zum Lieferumfang

Aus Duran®; mit Graduierung und Normschliffhülse NS 34/35 inklusive passendem Schliffstopfen aus Polyethylen; Inhalt: 500 ml; Durchmesser: 54 mm; Höhe: 395 mm 34252-00

excellence in science 702

64221-01

3.6 Geowissenschaften 3.6.1 Geologie und Geomorphologie

Erdbohrer, klein

Digitalmikroskop Leica DM500 mit Digitalkamera (3,1 Megapixel)

Funktion und Verwendung Zur Bodenentnahme bis zu einer Tiefe von 25 cm.

Ausstattung und technische Daten Gesamtlänge 48 cm, Durchmesser 13 mm, ein Dornschaber zum Entfernen des Bohrkerns gehört zum Lieferumfang 64222-00

pH-Meter nach Hellige

Funktion und Verwendung Digitalmikroskop Leica DM500 mit Digitalkamera.

Vorteile: Mikroskop: ▪ ▪ ▪ ▪

Integrierte Kabelaufwicklung für platzsparende Lagerung.

Die spezielle Form des Mikroskopstativs schützt die Bedienelemente vor Beschädigung.

Einhandobjektivhalter zum schnellen Wechseln von Objektträgern. Ergonomisch geformter Objektivtisch ohne scharfe Kanten und Ecken.

Oberflächenbehandlung mit Silberionen zur aktiven Unterdrückung von Bakterienwachstum.

Kamera: ▪ ▪ Funktion und Verwendung

▪

Zur kolorimetrischen pH-Wert-Bestimmung von Bodenproben.

Ausstattung und technische Daten Kunststoffplatte mit Farbskale, Tropfflasche mit Spezialindikator für 50-60 Untersuchungen, Tropfpipette und Meßlöffel, Arbeitshinweise pH-Meter nach Hellige 39351-00 Indikator für Hellige pH-Meter 39352-00

▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Ausstattung und technische Daten: Mikroskop:

Binokulares Mikroskop DM750 mit Köhlerbeleuchtung

▪ ▪

Funktion und Verwendung

▪

Modernes Lehrer-, Hochschulkurssaal- und Einstiegsmikroskop für die Forschung, optional ausbaubar für Phasenkontrast.

▪

Vorteile: Integrierte Kabelaufwicklung, Integrierter Haltegriff und Griffmulde an Stativvorderseite, Objektivtisch mit abgerundeter Kante 185 x 140 mm, Selbstjustierende Forkussiervorrichtung, Unterdrückung von Keimwachstum durch AgTreat, Aufrüstmöglichkeit: Dunkelfeld, Phasenkontrast, Polarisation

▪

Binokular, mit 4 Plan-Objektiven FOV 18: 4x, 10x, 40x, 100x Öl.

4-fach-Revolver, Kreuztisch, vorzentrierter, sofort einsatzbereiter Abbe-Kondensor Koaxialtrieb Langlebige und energiesparende LED Beleuchtung, integrierter Fixkondensor zur einfachen und intuitiven Benutzung der Beleuchtung zwei 10x/18 Okulare, 45°-Binokulartubus mit festen Okularen 10x/20mm und Zeiger.

Inkl. Staubschutzhülle und Immersionsöl.

Digitale Kamera: ▪ ▪ ▪

62243-99

passt zwischen Beobachtungstubus und Stativ und ermöglicht daher eine optimale Systemintegration und Ausrichtung Integrierter SD-Kartenslot zum Speichern der Bilder auf einer Speicherkarte Digital-Zusatzpaket: Netzteil, Videokabel zum Anschluss an Beamer ohne Anbindung an einen Computer möglich, SD-Karte zum Speichern der Bilder im JPG-Format Software, deutsch, mit sehr intuitiver Benutzeroberfläche Datenformate: JPG, TIF, BMP Betriebssysteme Windows und MacOSX Vielfältige Editiermodi: (Belichtung, Verstärkung, Gammastufen, Farbtiefe, Bildgröße) Kamera- und Mikroskopeinstellungen durch Software auswählbar Konfigurationsspeicherung für spätere Wiederverwendung

3,1 Megapixel (2048 x 1536), USB 2.0,, Belichtungszeit 2msec...2s Live-Bild, farbig, in Echtzeit bis 15 fps (1024 x 768 Pixel)., Sensor: Halbzoll-CMOS, Verstärkung 1x...20x, 24 Bit. Diebstahlsicheres Design, Stromversorgung über USB oder über Digital-Zusatzpaket.

Digitalmikroskop Leica DM500 mit Digitalkamera 62240-99 Durchlichtmikroskop Leica DM500 62241-99 Durchlichtmikroskop Leica DM500 mit 100x Trockenobjektiv 62242-99

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 703

3.6 Geowissenschaften 3.6.1 Geologie und Geomorphologie

Anschauungsmaterial und Modelle

Globus, geographisch und politisch, engl., Durchmesser 26 cm, beleuchtet, 230 V

Erzsammlung, 40 Stück

Funktion und Verwendung 40 ausgesuchte Roherze zur Metallerzeugung. Auswahl besonders reichhaltiger Erzstücke.

Ausstattung und technische Daten Auswahl der Erze: Aluminium-Erz: Bauxit, Magnesium-Erze: Manesit, Dolomit, BeryliumErz: Beryll, Cer-Erz: Bastnäsit, Uran-Erz: Carnotit, Calcium-Erz: Calcit, Strontium-Erz: Strontianit, Barium-Erz: Baryt, Lithium-Erz: Amblygonit, Natrium-Erz: Halit, Kalium-Erz: Sylvin, Rudidium-, Cäsium-Erz: Carnallit, Bor-Erz: Ulexit, Eisen-Erze: Mangetit, Hämatit, Mangan-Erze: Limonit, Siderit, Pyrolusit, Mangannomelan, Nickel-Erz: Nickelin, Kobalt-Erz: Skutterudit, Chrom-Erz: Chromit, Vanadium-Erz: Descloizit, Titan-Erz: Zemenit, Molybdän-Erz: Molybdänit, Wolfram-Erze: Wolframit, Scheelit, Zirkonium-Erz: Zirkon, Kupfer-Erze: Chalkosin, Chalkopyrit, Blei-Erze: Bornit, Tetraedrit, Zink-Erz: Galanit, Zinn-Erze: Sphalerit, Smithsonit, Quecksilber-Erz: Cassiterit, Antimon-Erz: Zinnober, Silizium-Erze: Antimonit, Quarz

Das politische DUPLEX®-Kartenbild (unbeleuchtet) dokumentiert in klarer, farblicher Abgrenzung alle Staaten und die verwalteten Gebiete unseres Planeten. Sichtbar sind Flug-, Schifffahrts- und Eisenbahnlinien. Durch den speziellen Eindruck von Schummerungen sind bereits hier die Höhenstrukturen der Erde erkennbar. Das physische Kartenbild (beleuchtet) zeigt detailliert die Landschaftsformen sowie die Gebirgszüge und Gebirgsregionen, die Tiefebenen, das Hochland, die Wüsten und in einer plastischen Deutlichkeit durch Farbabstufungen die Meerestiefen.

88050-93

Modell des Erdinneren, bestehend aus 7 Teilen, Durchmesser 23 cm

Format der Stücke ca. 45 mm x 60 mm, in Holzkasten mit Deckel, Maße (mm): 260 x 495, inkl. Beschreibung

39782-00

Basissammlung von 20 Fossilien

Erdmodell aus Plastik zur Darstellung der Struktur des Erdinneren, 7-teilig, Durchmesser 23 cm.

88051-00

Modell eines Vulkans

Funktion und Verwendung Nach dem geologischen Alter gibt die Sammlung einen Überblick über die Entwicklung des Lebens.

Ausstattung und technische Daten: Die Stücke sind nummeriert, Inhaltsliste mit genauer Bezeichnung der Stücke, Fundortangabe und Alter.

87946-01

Einführung in die Geologie, DVD, ca. 18 min.

87011-34

88055-00

excellence in science 704

Modell aus Plastik eines Schichtvulkans (Stratovulkan) mit typischer konischer Struktur erzeugt durch abwechselnde explosive Phasen mit Stein- und Ascheablagerungen und Phasen mit ruhigem Lavafluss. Der senkrechte Schnitt zeigt die schrägen Schichten des Vulkans auf horizontalem Grund ebenso wie Magmafluss durch Sekundärkrater. Maße 45 x 42 cm.

3.6 Geowissenschaften 3.6.1 Geologie und Geomorphologie

Modell: Fluss- und Gletschertal

Meeresbodenmodelle

Modell aus Plastik: Fluss- und Gletschertal. Diese beiden typischen Talformen werden in diesem Modell veranschaulicht. Einerseits sieht man ein Flusstal in typischer V-Form, das wenig von Erosion beinflusst wurde während andererseits ein weites Gletschertal zu sehen ist. Maße: 45 x42 cm.

Modelle des Meeresbodens, 2-teilig, aus Plastik. Diese Modelle zeigen die Grabenbrüche und Kontinentalplatten. Auf dem oberen abnehmbaren Teil befinden sich Reliefs der kontinentalen Gebirgszüge.

88057-00

Modell: Meeresboden des Pazifiks, 50 x 65 x 9 cm 88053-00 Modell: Meeresboden des Atlantiks, 65 x 50 x 7 cm 88052-00

Modell: Gletscher Modell: Konturlinien

Modell aus Plastik: Gletscher und Gletschertal. Dieses Modell zeigt eine typische Hochgebirgslandschaft mit Schneefeldern und einem Gletscher mit Nährgebiet, Zehrgebiet und Gletscherzunge. Im Gletschertal in seiner typischen U-Form sind die Seitenmoränen zu sehen. Maße: 45 x 42cm.

88058-00

Modell aus Plastik: Konturlinien. Dieses Modell zeigt äquidistante Schnitte einer Hügellandschaft , die, auf ein Zeichenpapier gelegt, den Höhenlinien einer Landkarte entsprechen. Maße: 26 cm x 42 cm.

88061-00

Modell: Lagerstätten

Modell: Karst, Grotten und Aktivität des Wassers

Modell aus Plastik: Karste, Grotten und die Aktivität des Wassers. Dieses Modell zeigt die Wassererosion, Grundwasser, Quellen, Karste und Grotten. Maße: 30 x50 x 30 cm.

88059-00

Modelle: Faltungen und Verwerfungen

Modell: Faltungen und Verwerfungen, aus Plastik. Serie von 8 Modellen, die die verschiedenen Typen von Faltungen und Verwerfungen der Erdkruste zeigen. Maße jeweils 12 x 8 x 10 cm.

88056-00

Modell aus Plastik: Lagerstätten. An den 4 Seiten des Modells befinden sich geologische Schnitte verschiedener Lagerstätten (Ölfelder, Salzlagerstätten und ein Kohleflöz) sowie Darstellungen der Abbausysteme (Ölfördertürme und Stollen). Maße: 45 cm x 42 cm.

88060-00

Modell: Plattentektonik

Modell: Plattentektonik, 3-teilig, aus Plastik. Dieses Modell zeigt die unter der Erde ablaufenden Vorgänge, die die Oberfläche der Erde verändern. Maße: 26 cm x 42 cm x 14 cm.

88054-00

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3.6 Geowissenschaften 3.6.2 Klimatologie und Meteorologie

Klimatologie und Meteorologie Ein Teilgebiet der Geowissenschaften ist die Meteorologie mit Schwerpunkt Klimatologie. Sie konzentriert sich unter anderem auf die Dynamik der unteren Erdatmosphäre und das dadurch hervorgerufene Wetter. Daraus ergeben sich Konsequenzen für Methodik und Berufspraxis in beiden Feldern.

Neben Experimenten zu den physikalischen Grundlagen von Druck, Temperatur und damit verknüpften Phänomenen liegt der Fokus in diesem Kapitel auf dem Aufzeichnen von wetterrelevanten Daten.

Vergleich der Wärmekapazität von Wasser/Land

Grundlagen

Barometrische Höhenformel

Prinzip Prinzip Glas bzw. Stahlkugeln werden mit Hilfe einer vibrierenden Platte beschleunigt und erreichen dadurch verschiedene Geschwindigkeiten (Temperatur-Modell). Die Teilchendichte der Kugeln wird in Abhängigkeit von der Höhe und der Schwingungsfrequenz der Platte gemessen.

Aufgabe Die Messung der Teilchendichte in Abhängigkeit von der Höhe, bei fester Frequenz der Erregerplatte und in Abhängigkeit von der Frequenz bei fester Höhe.

Lernziel Kinetische Gastheorie , Druck , Zustandsgleichung , Temperatur , Gaskonstante Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch

Es wird aufgezeigt, wie sich Wärmeeinstrahlung unterschiedlich auf die Temperaturerhöhung von Land- und Wasserzonen auswirkt. Da Wasser eine größere Wärmekapazität als Sand besitzt, kommt es nur sehr langsam zu einer Temperaturerhöhung und abkühlung. Darüberhinaus kühlt sich Sand schneller ab, da seine Termperatur höher ist und die Differenz zur Umgebungstemperatur somit größer. Die Kenntnis über die unterschiedliche Wärmekapazität von Land- und Wassermassen ist für die Interpretation von Klimadaten von Bedeutung, sowie für die Erklärung der Entstehung von See- bzw. Landwinden.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie / Biologie Handbuch Cobra3 (C3BT) 01320-01 Deutsch P1350900

Cobra3 Halbleitersensor -20..110 °C

P2140700

Gerät zur kinetischen Gastheorie

Funktion und Verwendung Kompaktgerät für quantitative und qualitative Versuche mit einem Modellgas zur Wärmebewegung, zur Verdampfung und Destillation, zur barometrischen Höhenformel sowie zum Druck-Volumen-Gesetz.

09060-00

excellence in science 706

Cobra3 Halbleitersensor -20..110 °C 12120-00 Cobra3 BASIC-UNIT, USB 12150-50 Netzgerät 12 VDC/2 A 12151-99 Software Cobra3 Temperatur 14503-61

3.6 Geowissenschaften 3.6.2 Klimatologie und Meteorologie

Eigenschaften des Luftdrucks

Relative Luftfeuchtigkeit

Prinzip An der Innenseite von Fensterscheiben kann es zu Tau- oder Reifbildung kommen, während man das Gefühl hat, dass die Zimmerluft ziemlich trocken ist. Im Sommer kann ein Keller nicht entfeuchtet werden, wenn man bei heißem Wetter einfach nur das Kellerfenster öffnet. Warum das so ist, zeigt dieser Versuch.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS und Demo advanced Handbuch Cobra4 Physik, Chemie, Biologie, Alltagsphänomene 01330-01 Deutsch Prinzip Druck spielt im täglichen Leben eine wichtige Rolle, auch wenn er sich selten bemerkbar macht. Er ist jedoch immer vorhanden. In diesem Versuch wird behandelt was Druck eigentlich ist, welche Eigenschaften er hat und wie er zustande kommt.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

P1520560

Cobra4 Sensor-Unit Weather: Luftdruck, Luftfeuchte, Lufttemperatur, Helligkeit, Höhe

TESS und Demo advanced Handbuch Cobra4 Physik, Chemie, Biologie, Alltagsphänomene 01330-01 Deutsch P1500460 Funktion und Verwendung

Messung der Höhe eines Turms

Zur Erfassung folgender Messgrößen: Luftdruck, relative Luftfeuchte, Lufttemperatur, Helligkeit, Höhe.

12670-00

TESS und Demo advanced Handbuch Cobra4 Physik, Chemie, Biologie, Alltagsphänomene

Prinzip Mit Hilfe des Wettersensors lässt sich die Höhe eines Turms aus der Luftdruckänderung unter Zuhilfenahme der barometrischen Höhenformel ermitteln.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS und Demo advanced Handbuch Cobra4 Physik, Chemie, Biologie, Alltagsphänomene 01330-01 Deutsch

Beschreibung

TESS advanced Applied Sciences Handbuch Cobra4 Umwelt und Freiland 12622-01 Deutsch

120 Eindrucksvolle Versuchsbeschreibungen aus den Bereichen Physik, Chemie und Biologie, die insbesondere auf die Vorteile der drahtlosen Übertragung von Messwerten eingehen.

P1520362

DIN A4, Ringordner, farbig, 350 Seiten 01330-01

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3.6 Geowissenschaften 3.6.2 Klimatologie und Meteorologie

Wetterdaten mit Cobra4

Cobra4 Mobile-Link, Set inkl. Akkus, SD-Speicherkarte, USB-Kabel und Software measure

Cobra4 Sensor-Unit Weather: Luftdruck, Luftfeuchte, Lufttemperatur, Helligkeit, Höhe

Funktion und Verwendung

Funktion und Verwendung Die Cobra4 Sensor-Unit Wetter kann gleichzeitig folgende Messgrößen erfassen: Luftdruck, relative Luftfeuchte, Lufttemperatur, Helligkeit, Höhe (berechnet aus dem Luftdruck).

Vorteile ▪ ▪ ▪

Kann an den Cobra4 Wireless-Link, den Cobra4 Mobile-Link oder den Cobra4 USB-Link durch einen sicheren und zuverlässigen Steck-Rast-Verschluss angeschlossen werden. alle wichtigen Wetterdaten in einer Sensor-Unit Optimal einsetzbar im Freilandversuch, für Untersuchungen zu Wetter etc.

Ausstattung und technische Daten

Der Cobra4 Mobile-Link ist ein modernes und leistungsfähiges Handmessgerät zur mobilen Datenerfassung, an das alle Cobra4 SensorUnits durch einen sicheren Steck-Rast-Verschluss angeschlossen werden können.

Vorteile bis zu 1.000 Messwerte pro Sekunde, Daten auf SD-Speicherkarte speicherbar, automatische Erkennung aller Cobra4 Sensor-Units, kinderleichte Navigation dank zentralem Navigationskreuz, AuswerteSoftware "measure" GRATIS nutzbar, spritzwassergeschützt: sicheres und zuverlässiges Arbeiten im Freien möglich.

Inkl. SD-Speicherkarte 2 GB, USB-Anschlußkabel, Bedienungsanleitung, CD-ROM mit Auswerte-Software "measure" (mit Versuchsbeschreibungen und Konfigurationseinstellungen für Experimente) 12620-55

Temperatur ▪ ▪

Messbereich -40...+125 °C Genauigkeit ± 0,5 °C

Cobra4 Sensor-Unit CO2, KohlenstoffdioxidKonzentration

Luftdruck: ▪ ▪

Messbereich: 10...1100 mbar Genauigkeit: ± 1,5 mbar

Relative Luftfeuchte: ▪ ▪

Messbereich: 0...100% Genauigkeit: ± 5%

Helligkeit: ▪ ▪ ▪

Messbereich: 0...10.000 lx Genauigkeit: ± 5% Wellenlängenbereich; 320...1050 nm

Höhe: ▪ ▪

Barometrische Berechnung, Nullpunkt setzbar Datendurchsatzrate pro Kanal: 1 Hz

Allgemein: ▪ ▪ ▪

Anschluss: D-Sub, 15-polig Maße (mm): 64 x 70 x 35 Gewicht: 60 g

Funktion und Verwendung Sensor der Cobra4 Familie zur Messung der CO2-Konzentration in der Luft. Die Sensor-Messwerte können zum Beispiel in Verbindung mit dem universellen Handmessgerät Cobra4 Mobile-Link angezeigt und aufgezeichnet werden.

Ausstattung und technische Daten Messbereich: 0 ... 6000 ppm, Auflösung: 50 ppm, Datenübertragungsrate: 1 Hz, Anschluss: Sub-D-15-polig, Abmessungen (L x B x H) (mm): 60 x 70 x 30, Masse: 60 g

12670-00

12671-00

excellence in science 708

3.6 Geowissenschaften 3.6.2 Klimatologie und Meteorologie

Wetterbeobachtung mit dem Cobra4 Mobile-Link

24-Stunden-Wetterbeobachtung

Prinzip Der kompakte Cobra4 Wetter-Multisensor ermöglicht die Einrichtung einer eigenen Wetterstation mit wenigen Mitteln, mit der die Zusammenhänge zwischen Luftdruck, Luftfeuchte, Lufttemperatur und Helligkeit verständlich gemacht werden können.

Beispielhaft werden die Schwankungen über einem Zeitraum von 24 Stunden gezeigt, allerdings erlaubt derselbe Aufbau auch Langzeitmessungen.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Prinzip Der kompakte Cobra4 Wetter-Multisensor ermöglicht die Einrichtung einer eigenen Wetterstation mit wenigen Mitteln, mit der die Zusammenhänge zwischen Luftdruck, Luftfeuchte, Lufttemperatur und Helligkeit verständlich gemacht werden können.

Mit der Messkombination Cobra4 Mobile-Link / Wetter-Multisensor können Einzel- oder Dauermessungen dieser Wetterparameter durchgeführt werden. Bei Einzelmessungen wird der Wert vom Display abgelesen und protokolliert, bei Dauermessungen werden die Messwerte auf eine SD-Karte gespeichert und können danach mit der Software measure für Cobra4 veranschaulicht und untersucht werden.

TESS und Demo advanced Handbuch Cobra4 Physik, Chemie, Biologie, Alltagsphänomene 01330-01 Deutsch P1520461

Cobra4 Wireless-Link

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS und Demo advanced Handbuch Cobra4 Physik, Chemie, Biologie, Alltagsphänomene 01330-01 Deutsch TESS advanced Applied Sciences Handbuch Cobra4 Umwelt und Freiland 12622-01 Deutsch P1520462

Funktion und Verwendung Interface-Modul zur funkbasierten Übertragung von Sensor-Messwerten an den PC, in Verbindung mit dem Cobra4 Wireless-Manager.

Ausstattung und technische Daten Spannungsversorgung: 2x Mignon Akkus; Stromaufnahme: < 300 mA; Ausg.leistung Funk: 1 mW; max. Datenrate (burst): 125.000 Werte/s; Reichweite, ohne Hindernisse: 20 m; Maße (mm): 125 x 65 x 35; Gewicht: 200 g; 2 Hochleistungs-Akkus, 2.700 mAh ; Bedienungsanleitung Cobra4 Wireless-Link 12601-00 Cobra4 Wireless Manager 12600-00 Software measure Cobra4, Einzelplatz- und Schullizenz 14550-61

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3.6 Geowissenschaften 3.6.2 Klimatologie und Meteorologie

Einfluss der Waldart auf Luftfeuchtigkeit, Temperatur und Helligkeit

TESS Applied Sciences Cobra4 Umwelt und Freiland, Set für 4 Arbeitsgruppen mit Handbuch

Prinzip Verschiedene Waldtypen weisen unterschiedliche Klimadaten auf.

Temperatur, Luftfeuchtigkeit, sowie Lichtstärke sind sowohl von meteorologischen Faktoren als auch von der Vegetation abhängig.

Die Dichte des Kronenraumes eines Waldes bestimmt den Lichteinfall und beeinflusst somit auch die Temperatur. Die geringe Vegetationsdichte eines bewirtschafteten Hochwaldes wiederum beeinflusst Windbewegungen im Wald und damit die Luftfeuchtigkeit. In diesem Freilandversuch führen wir Messungen von verschiedenen Waldtypen am selben Tag sowie zur selben Zeit durch, um große meteorologische Abweichungen auszuschließen.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS und Demo advanced Handbuch Cobra4 Physik, Chemie, Biologie, Alltagsphänomene 01330-01 Deutsch P1521762

Funktion und Verwendung Dieses Geräte-Set ist optimal geeignet für arbeitsteiliges Experimentieren mit Schüler- und Studentengruppen zum Thema Umwelt und Ökologie, insbesondere im Freiland.

Vorteile Ob im drinnen, im Freiland oder bei Projekttagen, in diesem robusten Aluminiumkoffer finden Sie immer die richtigen Geräte, um ein faszinierendes Experimentieren mit Schüler- und Studentengruppen umzusetzen. Bis zu 4 Arbeitsgruppen können parallel interessante Themengebiete erarbeiten und untersuchen. Alle Daten können auf SDSpeicherkarten gespeichert werden. Die Auswertung kann z.B. zu Hause als Hausaufgabe erfolgen. Die Auswerte-Software "measure" ist GRATIS dabei und darf selbstverständlich auch von jedem Schüler bzw.

Studenten privat genutzt werden. Das enthaltene Handbuch bietet zahlreiche Experimente und bedient sich zum Teil besondere Methodik wie dem Lernen an Stationen.

TESS Applied Sciences Cobra4 Umwelt und Freiland, Set für 4 Arbeitsgruppen mit Handbuch 12622-88 TESS und Demo advanced Handbuch Cobra4 Physik, Chemie, Biologie, Alltagsphänomene 01330-01

Cobra Windsensor

TESS advanced Applied Sciences Handbuch Cobra4 Umwelt und Freiland

Funktion und Verwendung zur Messung von Windgeschwindigkeiten. Dafür kann der Cobra Windsensor z. B. an die Cobra4 Sensor-Unit Timer/Counter angeschlossen werden.

Ausstattung und technische Daten: Messbereich: 1 ... 40 m/s bzw. 4 ... 140 km/h; Betriebstemperatur: 0 ... +70 °C; Max. Schaltleistung: 0,6 V; Gewicht: 0,3 kg; Maße (mm): 112 x 162 x 140 Beschreibung Cobra Windsensor 12124-00 Cobra4 Sensor-Unit Timer/Counter 12651-00

excellence in science 710

Versuchsbeschreibungen aus den Bereichen Umwelt und Freiland, die insbesondere auf die Vorteile der Aufzeichnung von Messwerten mit dem Cobra4 Mobile-Link eingehen. Mehr als 15 Versuche sind ausführlich beschrieben.

12622-01

3.6 Geowissenschaften 3.6.2 Klimatologie und Meteorologie

Wetterdaten mit Cobra3

Tagesverlauf der Helligkeit

Cobra3 Hygrometer

Funktion und Verwendung Zur Messung der relativen (RL) und absoluten Luftfeuchte und der Temperatur an der BASIC-UNIT. Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Messbereich: 5 ... 95% RL Genauigkeit: +/- 5% Antwortzeit: 15 s in bewegter Luft Temperaturbereich: -40 ... +85 °C Genauigkeit: ± 1 °C bei 25 °C Auflösung: ± 0,1 °C.

Prinzip In einer 24-Stunden-Langzeitmessung wird der Verlauf der Helligkeit in unmittelbarer Nähe eines Fensters registriert. Als Ergebnis ist ersichtlich, dass die Helligkeit stark von der Jahreszeit, dem geographischen Standort und der aktuellen Bewölkung abhängt.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie / Biologie Handbuch Cobra3 (C3BT) 01320-01 Deutsch P1332500

12121-00

Cobra Windsensor Cobra3 Messmodul Druck

Funktion und Verwendung Windgeschwindigkeitsmess-Sensor Ausstattung und technische Daten: ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ Funktion und Verwendung

Betriebstemperatur: 0 ... +70 °C Messbereich: 1 ... 40 m/s bzw. 4 ... 140 km/h Max. Schaltleistung: 0,6 V Gewicht: 0,3 kg Maße (mm): 112 x 162 x 140

12124-00

Steckmodul für Cobra3 BASIC-UNIT. ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

frontseitiger Aufnahmestutzen für Druckschlauch.

Messbereich: 0...2 bar Auflösung: 0,5 mbar Linearität: 0,25 % Überlastbarkeit: bis 4 bar Kunststoffgehäuse m. rückseitigem D-Sub-Stecker, 25-polig Maße (mm): 100 x 50 x 40

Cobra3 Messmodul Druck 12103-00 Cobra3 BASIC-UNIT, USB 12150-50 Software Cobra3-Wetterstation 14518-61 Netzgerät 12 VDC/2 A 12151-99

Demo advanced Chemie / Biologie Handbuch Cobra3 (C3BT) Beschreibung 58 ausführlich beschriebene Experimente für die Fachbereiche Chemie und Biologie mit dem Interface-System Cobra3.

Themenfelder: Lebensmittelchemie, Ökologie und Umwelt, Biochemie, Nervenphysiologie, Humanphysiologie, Pflanzenphysiologie, Elektrochemie, Chemisches Gleichgewicht, Gasgesetze Ringordner DIN A4, s/w, 218 Seiten 01320-01

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3.6 Geowissenschaften 3.6.2 Klimatologie und Meteorologie

Wetterstation mit Funkübertragung

Zubehör

Wetterbeobachtungsbogen, 50 Stück

Funktion und Verwendung Zur Eintragung der Wetterdaten über einen Zeitraum von 1 Monat. Es werden eingetragen: Lufttemperatur, Luftdruck, Niederschlag, Windrichtung, Windstärke, Bewölkung 64152-05

Regenmesser nach Diem

Funktion und Verwendung Übertragung der Außenwerte kabellos über Sender (max. 100 m) Ausstattung und technische Daten Datenspeicher für 3000 Wetteraufzeichnungen, PC-Schnittstelle mit Auswertungssoftware, LED Hintergrundbeleuchtung mit Lichtsensor (im Dauerbetrieb mit Netzadapter), Messbereich Temperatur außen: -40...+80 °C, innen: -10...+60 °C, umschaltbar °C/F, Messbereich Luftfeuchtigkeit 1...99 %, zum Hängen oder Stellen, Inkl. Zubehör: Thermo-Hygro-Sender, Windsensor, Regensensor, CD-ROM (Deutsch/ Englisch), USB-Kabel, Netzadapter 7,5 V AC/DC, Batterien: 4 x 1,5 V AA Basisstation, 2 x 1,5 V AA Thermo-Hygro-Sender, 2 x 1,5 V AA Windsensor, 2 x 1,5 V AA Regensensor, erweiterbar auf insgesamt bis zu 5 Thermo-Hygro-Sensoren , Maße (mm): 220 x 165 x 32 , Gewicht: 2670g 04854-00

Elektronische Wetterstation, 7 Zeilen LCD, 433 Mhz Funktion und Verwendung Zur Messung der Niederschlagshöhe (NH).

Ausstattung und technische Daten Konischer Messzylinder aus Klarsichtkunststoff mit verzinkter Halterung, Messbereich: 400 mm NH 04855-00

Windmessgerät (Schalenanemometer) ANEMO Windmesser WP 4

Funktion und Verwendung Vollelektronische Wetterstation mit LCD-Display mit 7 Zeilen zur Anzeige von Zeit, Datum, Wettervorhersage, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit, Temperatur innen, Temperatur außen (über Funksensor), Mondphasen.

Vorteile

Zur präzisen Messung von Windgeschwindigkeit und Windstärke.

Zur Tischaufstellung oder Wandbefestigung., Inkl. zusätzlichem Funksensor für die Außentemperatur, Luftdruckentwicklung der letzten12 Stunden, Speicherung der Min/Max-Werte, Außentemperatur Alarmfunktion, Mondstand mit Gezeitenanzeige, Anzeige für Batteriewechsel für Außensensor, Luftdruck mbar, hPa oder Hg

Ausstattung und technische Daten

Ausstattung und technische Daten

Mit Zeigerarretierung zur Fixierung des beobachteten Messwertes, Komplett mit Schutzhaube und Handgriff, Skalierung in m/s, km/h, knots und Beaufort, Messbereich: 0...120 km/h, Gesamthöhe: 275 mm

Thermometer (in °C/F): 0... +50 °C (innen); -50 ... +70 °C (außen), Hygrometer: 2... 90 % rel. Luftfeuchte, Symbolanzeige für Wettervorhersage, Maße Basisstation (mm): 188 x 95 x 24, Maße Sensor (mm): 75 x 113 x 20 , Inkl. Batterien und Anleitung.

Funktion und Verwendung

03085-10

87997-10

excellence in science 712

3 Applied Sciences 3.7 Medizin

Medizin 3.7.1 3.7.2 3.7.3 3.7.4 3.7.5 3.7.6 3.7.7 3.7.8 3.7.9 3.7.10 3.7.11

Biomechanik Strömungsmechanik - Blutkreislauf Elektrische Leitung, Potentiale und Elektrophysiologie Ultraschalldiagnostik Röntgenstrahlung - Röntgendiagnostik und Dosimetrie Absorptionsspektrometrie und Photometrie Geometrische Optik - Auge Humanphysiologie Neurophysiologie - Nervensystem Biochemie Modelle

714 716 720 727 730 733 737 740 753 757 766

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 713

3.7 Medizin 3.7.1 Biomechanik

Biomechanik Der menschliche Körper besteht zum größten Teil aus Weichgewebe. In seiner natürlichen Umgebung und unter dem Einfluss der Schwerkraft könnte der Körper weder seine Form bewahren noch Kräfte auf seine Umgebung ausüben. Die stützende Funktion übernimmt das Skelett, dessen starre Strukturen durch Gelenke und Bänder verbunden sind. Muskeln, die über Sehnen mit einzelnen Knochen verbunden sind, erlauben es, Körperteile relativ zueinander zu bewegen und damit Kräfte auf die Umgebung auszuüben.

Es ist eine Aufgabe der Biomechanik, das komplexe Zusammenspiel von Muskelgruppen zu modellieren und die bei Bewegungsabläufen auftretenden Kräfte und Drehmomente zu analysieren. Diese Kenntnisse werden in vielen Gebieten benötigt, wie Sportmedizin, Orthopädie, Rehabilitationstherapien nach Unfällen, und nicht zuletzt in der Entwicklung geeigneter Prothesen.

Passende Experimente sind neben den Experimenten zu Kräften, Momenten und Deformationen aus der Statik und allgemeine Bewegung aus der Dynamik, Experimente, mit denen man auf Basis von Vidoeanalyse Bewegungsabläufe analysieren und verstehen kann.

Videoanalyse-Software "measure Dynamics"

Geeignete Produkte aus der Cobra4-Familie

Funktion und Verwendung Zur automatischen Videoanalyse von Bewegungen / bewegten Objekten mit einer einfachen USB-Kamera, bspw. sportmedizinisch relevante Analyse von zyklischen und azyklischen Bewegungen im Zusammenhang mit Sportarten und Alltag.

Vorteile ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Automatische Analyse bewegter Objekte auf einen KLICK (Erkennung von Farbe, Form und Größe - auch bei rotierenden Objekten): hohe Zeitersparnis vor allem bei langen Videos dialog-gestützte Erstellung von Trajektorien sowie Bewegungs(s/t), Geschwindigkeits-(v/t) und Beschleunigungs-(a/t) Diagrammen, oder auch Energie- und Kraftdiagrammen Diagramme in Echtzeit, synchron zum ablaufenden Video für schnelles Verständnis: Verknüpfung von Video/Bild und Diagramm für höhere Lerneffizienz gleichzeitige Analyse von bis zu 12 Objekten: Bewegung von Gelenken, Schwerpunkt, Einzelnen Gliedmaßen, ...

Einblendung von Vektoren (angeheftet oder ortsfest): schnelle Klarheit wohin Kraft und Beschleunigung wirken Serien- und Stroboskopbilder: leichtes Verständnis auch von komplexen Bewegungsabläufen einfaches Anlegen eigener Projekte Inklusive zahlreicher Beispielprojekte aus dem Bereich Physik, aber auch Sport und Bewegung: Weitsprung, Fussball, Drehwürfe: Diskuswurf, Hammerwurf, Schleuderball, Stabhochsprung, ... einfacher Datentransfer aller Messwerte nach MS Excel®, PHYWE measure oder andere Anwendungen

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪

DVD-ROM mit Einzelplatz oder Schullizenz zur Installation auf Windows-Betriebssystemen (ab Windows XP) Zahlreiche vorbereitete Projekte inklusive Video und Auswertungen mit verschiedenen Schwerpunkten aus dem Bereich Physik, Sport und Alltag inklusive ausführlichem Handbuch im pdf--Format

Software "measure Dynamics", Einzellizenz 14440-61 Software "measure Dynamics", Schullizenz 14440-62

excellence in science 714

Sensor-Unit Acceleration zur 3D-Beschleunigungsmessung Cobra4 Sensor-Unit Acceleration: 3D-Beschleunigung, ± 2 g, ± 6 g 12650-00 Cobra4 Sensor-Unit Force, Kraft ± 4 N 12642-00 Cobra4 Sensor-Unit Force, Kraft ± 40 N 12643-00 Cobra4 Mobile-Link, Set inkl. Akkus, SD-Speicherkarte, USBKabel und Software measure 12620-55

Web-Cam CCD USB VGA PC Kamera Philips Ausstattung und technische Daten Abmessungen 40 x 56 x 12 mm, Fotoauflösung 1,3 MPixel, Video-Auflösung VGA, 1,3 MPixel, max. Bildrate: 60 Bilder pro Sekunde, Farben 24 Bit, Kabellänge 2,1m, PC Anschluss: USB 1.1, USB 2.0, Sensor VGA C, CD Software Cam Suite , Weißabgleich 2600 - 7600K, Gewicht 174 g 88040-01

Ich bin von der Software measure Dynamics total begeistert.

Gerade in Bezug auf mein Thema "Biomechanik als fächerübergreifendes Bindeglied zwischen Sport und Physik", eröffnet es einem so viele Möglichkeiten!

Denis Stutz, Student, Pädagogische Hochschule Freiburg

3.7 Medizin 3.7.1 Biomechanik

Elastizitätsmodul

Mechanische Hysterese

Prinzip Ein dünner, flacher Balken wird horizontal mit seinen beiden Enden auf gehärtete Schneiden gelegt. In seiner Mitte angehängte Massen bewirken eine material- und geometriespezifische Verformung, die mit einer empfindlichen Messuhr registriert wird. Aus den Messwerten lassen sich die Verformungsparameter der Testsubstanz berechnen.

Lernziele Young´s modulus, E-Modulus, Stress, Deformation, Querkontraktionszahl, Hooksches Gesetz Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch

Prinzip Bei der Torsion von Metallstäben wird der Zusammenhang zwischen dem Drehmoment und dem Drehwinkel bestimmt. Die Hysterese-Kurve wird für verschiedene Metalle aufgenommen.

Lernziele Mechanische Hysterese, Elastizität, Plastizität, Entspannung, Torsions-Modul, Fließen, Drehmoment, Hooksches Gesetz Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

P5110200

Drehmomente

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5110300

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences

Prinzip An der Momentenscheibe greifen beiderseits des Drehpunktes koplanare Kräfte an (Gewicht, Kraftmesser). Im Gleichgewicht werden die Drehmomente als Funktion der Größe und Richtung der Kräfte sowie des Bezugspunktes bestimmt.

Lernziele Moment, Kräftepaar, Gleichgewicht, Statik, Hebe , koplanare Kräfte Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5110100

Beschreibung Mehr als 200 Versuchsbeschreibungen zu Themenbereichen der Angewandten Naturwissenschaften (Applied Sciences).

Themenfelder: Angewandte Mechanik, Photonik, Elektrotechnik, Erneuerbare Energie, Geowissenschaften, Materialwissenschaften inkl.

Nanotechnologie, Landwirtschaft inkl. Ernährung und Ökologie, Medizin DIN A4, Ringordner, in Farbe, über 1000 Seiten, in englischer Sprache 16508-02

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3.7 Medizin 3.7.2 Strömungsmechanik - Blutkreislauf

Strömungsmechanik - Blutkreislauf Die Strömungsmechanik beschreibt das Strömungsverhalten von Flüssigkeiten. Auf ihr beruht die Beschreibung der Funktion des Blutkreislaufs im menschlichen Körper. Neben Experimenten zum Blutdruck sind Experimente zum Strömungsverhalten von Flüssigkeiten und zur Herzfunktion mit Ultraschalltechnik aufgeführt.

Blutdruckmessung

Blutdruckmessung

Prinzip und Aufgaben Aufzeichnen eines Blutdruckdiagramms und bestimmen von systolischem und diastolischem Blutdruck.

Lernziel

Prinzip und Aufgaben

Systolischer Blutdruck, Diastolischer Blutdruck, Messmanschette, Blut-Pulse-Wellen.

Aufzeichnen eines Blutdruckdiagramms und bestimmen von systolischem und diastolischem Blutdruck.

Lernziel

P4020360

Systolischer Blutdruck, Diastolischer Blutdruck, Messmanschette, Blut-Pulse-Wellen

Cobra4 Sensor-Unit Thermodynamics, Druck absolut 2 bar und2 x Temperatur NiCr-Ni

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5980211

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences Funktion und Verwendung Die Cobra4 Sensor-Unit Thermodynamics ist ein microcontroller-gesteuerter Messaufnehmer für Druck- und Temperaturmessungen.

Ausstattung und technische Daten Temperatur: Messbereich: -200..+1200 °C, Auflösung: 0,1 K, Messgenauigkeit: entspricht der Genauigkeit der verwendeten Fühler Druck: Messbereich: 0...2000 hPa, Auflösung: 0,1 hPa, Messgenauigkeit: ± 0,5% Allgemein: Datendurchsatzrate: max. 5 Hz, Maße (mm): ca. 62 x 63 x 35, Gewicht: ca. 190 g Cobra4 Sensor-Unit Thermodynamics, Druck absolut 2 bar und2 x Temperatur NiCr-Ni 12638-00 Cobra4 Wireless Manager 12600-00 Cobra4 Wireless-Link 12601-00 Software measure Cobra4, Einzelplatz- und Schullizenz 14550-61

excellence in science 716

Beschreibung Mehr als 200 Versuchsbeschreibungen zu Themenbereichen der Angewandten Naturwissenschaften (Applied Sciences).

Themenfelder: Angewandte Mechanik, Photonik, Elektrotechnik, Erneuerbare Energie, Geowissenschaften, Materialwissenschaften, Landwirtschaft, Medizin DIN A4, Ringordner, in Farbe, über 1000 Seiten, in Englisch 16508-02

3.7 Medizin 3.7.2 Strömungsmechanik - Blutkreislauf

Veränderung der Durchblutung beim Rauchen

Prinzip und Aufgaben Aufzeichnen der Veränderungen der Hauttemperatur während des Rauchens und Diskussionen unterschiedlicher Verläufe im Hinblick auf die Rauchgewohnheiten der Testperson.

Lernziel Hauttemperatur, Starke und mittelstarke Raucher, Gelegenheitsraucher, Nichtraucher Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5980311

Cobra3 BASIC-UNIT, USB

Strömungsgesetze

Prinzip Mithilfe des Ultraschall-Doppler Effektes werden die für eine Vielzahl technischer Anwendungen grundlegenden Gesetzmäßigkeiten stationär laminar strömenden Flüssigkeiten untersucht.

Aufgaben 1.

2.

3.

Messung der mittleren Geschwindikeit für 3 verschiedene Flüsse mithilfe des Ultraschall-Doppler Sonographes und der Dopplerprismen. Bestimmung des Flusses.

Messung des Druckabfalles an den Messpunkten und Bestimmung des Strömungswiderstandes.

Berechnung der Viskosität und Fluidität und Vergleich mit anderen Flüssigkeiten

Lernziele Ultraschall-Doppler Effekt, laminare und turbulente Strömung, Kontinuitätsgleichung, Bernouillische Gleichung, Gesetz von Hagen-Poiseuille, Viskosität und Fluidität Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5140100

Basisset: Doppler Ultraschalltechniken Funktion und Verwendung Kompaktes Interface zum Messen, Steuern und Regeln in Physik, Chemie, Biologie und Angewandte Wissenschaften.

Cobra3 BASIC-UNIT, USB 12150-50 Netzgerät 12 VDC/2 A 12151-99 Cobra3 Messmodul Druck 12103-00 Software Cobra3 Druck 14510-61

Blutdruck-Messkombination

Funktion und Verwendung Dieser Basissatz enthält alle Geräte und Kleinteile für einleitende Versuche zum Thema Ultraschall-Sonographie. Die mitgelieferte Software erlaubt sowohl das vom Echoskop empfangene Primärsignal als auch Sekundärdaten darzustellen. Erweiterungssätze für die Bereiche Hydraulik und medizinische Diagnostik sind verfügbar.

Ausstattung 1 x Ultraschall-Doppler-Gerät, 1 x Zentrifugalpumpe, 1 x Ultraschallgel, 1 x Sonographieflüssigkeit, 1 l; 1 x Ultraschallsonde 2 MHz, 1 x Dopplerprisma 3/8, 1 x Schlauchsatz Technische Daten (Ultraschall Doppler-Gerät) Frequenz: 2 MHz, Verstärkung: 10 - 40 dB, Anzeige: LED-Säule, akustischen Signal, laustärkengeregelt, PC Anschluss : USB, Größe : 256 x 185 x 160 mm, Netzversorgung : 90-230 V, 50/60 Hz, Leistungsaufnahme : 100 VA

Funktion und Verwendung Blutdruckmessgerät mit Stethoskop.

64234-00

Basisset: Doppler Ultraschalltechniken 13923-99 Ultraschall Gel 250 ml 13924-25

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3.7 Medizin 3.7.2 Strömungsmechanik - Blutkreislauf

Doppler Sonographie

Ergänzungssatz: medizinische Doppler Sonographie

Prinzip Blutflussuntersuchungen können mit Hilfe von Doppler-Ultraschall durchgeführt werden (Doppler-Sonografie). An einem realistischen Armmodell werden die Unterschiede zwischen kontinuierlichem (venösem) und pulsatilem (arteriellem) Fluss sowie zwischen normalem Blutfluss und einer Stenose gezeigt.

Aufgaben Analysieren Sie den Fluss auf positive und negative Komponenten und erläutern Sie die Unterschiede., Lokalisieren Sie eine eingebaute Stenose und vergleichen Sie dazu die Spektralbilder vor und nach der Stenose., Untersuchen und vergleichen Sie die drei Puls Modi der Pumpe.

Lernziele Venöser Blutfluss, Arterieller Blutfluss, Stenose, Geschwindigkeit und Blutfluss Kurven, Frequenzverschiebung, Doppler-Effekt, Dopplerwinkel, Doppler-Sonographie, Farb-Doppler, Kontinuitätsgleichung Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

Funktion und Verwendung Ein realistisches Arm-Modell wird zur Simulation der Anwendung des Doppler Effekts in der Medizin benutzt. Mit der Doppler-Sonographie wird der Einfluss einer Stenose auf das Blutströmungsprofil untersucht. Eine Pumpe erzeugt verschiedene Flüsse (kontinuierlich und gepulst) und kann den menschlichen Blutkreislauf simulieren. Die gemessenen Doppler Signale können akustisch oder visuell dargestellt werden, so dass die Ergebnisse vergleichbar sind mit Messungen mit klinischen Instrumenten am lebenden Patienten.

Vorteile Durch den durch die Pumpe generierten Fluss können verschiedene Strömungsverhältnisse simuliert werden, sowie einige Krankheitsbilder, die nicht am realen Patienten demonstriert werden können.

Ausstattung 1x Arm-Dummy, 1x Doppler Sonde 2 MHz 13923-02

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch

Programmierbare Kreiselpumpe P5950100

Ergänzungssatz: Strömungsgesetze

Funktion und Verwendung Diese Kreiselpumpe erzeugt eine kontinuierliche und eine pulsierende Strömung. Diese Pumpe befindet sich im Set 13923-99, eine zusätzliche Pumpe ist nützlich, wenn die beiden Sets 13923-01 und 13923-02 zusammen bestellt werden. In Kombination mit 13923-99 können Versuche im Bereich der Strömungsmechanik, Durchflussmessungen und Doppler-Messung realisiert werden. Für weiterführende Medizin-Versuche kann die Pumpe im Puls Modus zusammen mit dem Dummy-Arm eingesetzt werden. Mit dieser Ausrüstung können die Grundlagen der klinisch relevanten Doppler-Diagnostik (DurchflussMessungen, Diagnose einer Stenose, arterielle und venöse Strömung) in umfassender Weise vermittelt werden.

Ausstattung und technische Daten Vorteile Durch den geschlossenen Strömungskreislauf kann der Versuch in jedem beliebigen Klassenraum/Labor durchgeführt werden. Kein Wasseranschluss wird benötigt.

Ausstattung 1x Prismensatz mit Schläuchen und Rohren, 1x Manometerrohre (4) auf Tafel mit Stativ 13923-01

excellence in science 718

Geschwindigkeit: max. 15000 U/min; Durchfluss: max. 10 l/min; Pulslänge: min. 0,25 s / max. 9,00 s; Netzspannung: 90 - 230 V DC; 50-60 Hz; Stromaufnahme: max. 1A Programmierbare Kreiselpumpe 64569-99 Doppler Dummy Flüssigkeit 1l 13925-70

3.7 Medizin 3.7.2 Strömungsmechanik - Blutkreislauf

Ultraschall Time Motion Modus

Basisset Echographie Ultraschall

Prinzip

Funktion und Verwendung

An einem einfachen Herz-Modell, ist die Herzwand Bewegung mit Ultraschall Verfahren aufgezeichnet (M-Modus oderauch TM-Modus). Die Herzfrequenz und das Herzzeitvolumen (HZV) werden aus der aufgezeichneten TM-Modus Kurve abgeleitet.

Mit dem Ultraschallechoskop können die Grundlagen der UltraschallWellen und ihre Eigenschaften untersucht werden. Begriffe wie Amplitude, Frequenz, Schallgeschwindigkeit oder Time GainControl TGC werden erläutert.

Durch Erweiterung mit dem Ergänzungsset medizinische Ultraschalldiagnose kann das Set für Experimente im Bereich der medizinischen Ausbildung genutzt werden.

Aufgaben Simulation der Herzwand Bewegung mit dem Herz-Modell und Aufzeichnung eines TM-Bildes, Berechnung von Herzfrequenz und Herzzeitvolumen auf Basis des TM-Bildes Lernziel Pulslänge Herzfrequenz, Endsystolischer Durchmesser ESD, Endsystolisches Volumen ESV, Herzzeitvolumen (HZV), Herz Wandbewegung, Echokardiographie, Time-Motion-Modus, Darstellung von Bewegungsabläufen, Ultraschall Echographie Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch

Vorteile ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

P5950200 ▪

Ergänzungssatz: medizinische Ultraschalldiagnose

Das Ultraschall Echoskop ist ein hochempfindliches UltraschallMessgerät in Verbindung mit einem PC oder alternativ mit einem Oszilloskop.

Die mitgelieferte Software ermöglicht eine sehr umfangreiche Signalverarbeitung (HF-Signal-, Amplituden-Signal, B-Bild, M-Mode, Spektralanalyse).

Die Ultraschall-Sonden sind durch einen robusten Snap-In-Stecker angeschlossen. Die Sonden Frequenz wird automatisch vom Messgerät erfasst.

Das Echoskop kann fast jeden beliebigen Gegenstand vermessen.

Die Dämpfung des Ultraschall-Signals, das aus tieferen Schichten reflektiert wird, kann durch einen zeitabhängigen Anstieg der Verstärkung (TGC time-gaincontrol) ausgeglichen werden.

Wichtige Signale (Trigger, TGC, RFSignal und Amplitude) können an BNC-Buchsen abgegriffen werden.

Lieferumfang ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Ultraschallechoskop Ultraschallsonde 1MHz Ultraschallsonde 2 MHz Ultraschalltestblock Ultraschalltestzylinder-Set Ultraschall-Reflexionsplatten Ultraschallgel

Technische Daten (Ultraschallechoskop)

Funktion und Verwendung Satz von medizinischen Modellen zur Durchführung von Hochschulexperimenten zum Thema der medizinischen Diagnostik (Echokardiographie, Brusttumordiagnose und Ophthalmologie (Messung von Entfernungen und Dicken im Auge)) Vorteile Die Modelle erlauben auf didaktisch wertvolle Art die Annäherung an reale medizinische Anwendungen der Ultraschall-Echographie Ausstattung und technische Daten

▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Maße: 220 x 300 x 400 mm Frequenz: 1 - 5 MHz PC-Anschluss: USB Messbetrieb: Reflexion und Durchschallung Sendesignal: 10-300 Volt Sendeleistung: 0-30 dB Verstärkung: 0-35 dB TGC: 0-35 dB, Schwelle, Anstieg, Breite Ausgänge: Trigger, TGC, HF, NF Netzspannung: 115.230 V, 50.60 Hz Leistungsaufnahme: ca. 20 VA

13921-99

1 x vereinfachtes Herzmodell, 1 x Brustmodell mit Tumor, 1 x Augenmodell 13921-04

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3.7 Medizin 3.7.3 Elektrische Leitung, Potentiale und Elektrophysiologie

Elektrische Leitung, Potentiale und Elektrophysiologie Die Grundbegriffe der Elektrizitätslehre werden in der Medizin in den verschiedensten Bereichen benötigt, unter anderen zum Verständnis wichtiger physiologischer Zusammenhänge. Dabei geht es insbesondere um zwei wichtige Bereiche. Zum einen die Ionenleitung/ Ionenleitung/Elektrolyte Elektrolyte: Es werden Leitungsmechanismen untersucht, die auch im menschlichen Körper eine große Rolle spielen. Andererseits Elektrische Potentiale (EKG) (EKG): Ein wichtiger Grundbegriff der Elektrizitätslehre ist der des elektrischen Potentials bzw. der Potentialverteilung. Er ist Grundlage für die Erklärung der Entstehung von Signalen in Elektrokardiogrammen (EKG) und Elektroenzephalogrammen (EEG) und der Nervenleitung,, also im allgemeinen Elektrophysiologie Elektrophysiologie.

Ionenwanderungsgeschwindigkeit

Elektrokinetisches Potential

Prinzip

Prinzip In Elektrolytösungen ist die Ionenbeweglichkeit verantwortlich für die Leitung elektrischen Stroms. Die Bewegungen von farbigen Ionen können leicht beobachtet werden, wenn man die Wanderung der Farblinie in einem elektrischen Feld verfolgt.

Aufgaben Zeige die Ionenbeweglichkeit der Permanganatanionen in einem elektrischen Feld und miss die Ionenwanderungsgeschwindigkeit bei fünf verschiedenen Konzentrationen.

An der Phasengrenze fest/flüssig kommt es zur Ausbildung eines elektrokinetischen Potentials (Zeta-Potential), das die Ursache für elektrokinetische Erscheinungen ist. Es wird die Elektroosmose an einer feinteiligen Feststoffsuspension in Wasser nachgewiesen. Bei Einwirkung einer hohen elektrischen Feldstärke kommt es zu einer Flüssigkeitsströmung, die mit Hilfe eines Feinmanometers beobachtet werden kann.

Aufgaben

Lernziel

In Abhängigkeit der Zellspannung ist die Zeit zu ermitteln, die zu einer Druckänderung von 0,1 hPa führt.

Ladungstransport, Ionenbeweglichkeit, Leitfähigkeit

Lernziele

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch

Elektrochemische Doppelschicht, Phasengrenze, Helmholtzsche Doppelschicht, Diffuse Doppelschicht, Zeta-Potential, Helmholtz(Smoluchowski-) Gleichung, Elektroosmose, Phasengrenzschicht Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

P3060301

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch

Flachkammer für Ionenwanderung

P3040601

Feinmanometer

Funktion und Verwendung Zur Demonstration der Wanderung farbiger Ionen in einem Elektrolyten und zur Bestimmung der absoluten Ionenbeweglichkeit.

06605-00

Flüssigkeitsmanometer für Unter- und Überdruckmessungen.

03091-00

excellence in science 720

Funktion und Verwendung

3.7 Medizin 3.7.3 Elektrische Leitung, Potentiale und Elektrophysiologie

Leitfähigkeit starker und schwacher Elektrolyte

Prinzip Durch Messungen der elektrischen Leitfähigkeit kann zwischen starken und schwachen Elektrolyten unterschieden werden. Während starke Elektrolyte dem Kohlrauschen Gesetz folgen, werden schwache Elektrolyte durch das Ostwaldsche Verdünnungsgesetz beschrieben. Die Untersuchung der Konzentrationsabhängigkeit der Leitfähigkeit ermöglicht die Bestimmung molarer Leitfähigkeiten bei unendlicher Verdünnung von Elektrolyten, sowie die Berechnung von Dissoziationsgraden und von Dissoziationskonstanten schwacher Elektrolyte.

Aufgaben 1.

2.

3.

Bestimmen Sie die Konzentrationsabhängigkeit der elektrischen Leitfähigkeit von Kaliumchlorid- und Essigsäurelösungen.

Berechnen Sie die molare Leitfähigkeit aus den Meßdaten und bestimmen Sie die molare Leitfähigkeit bei unendlicher Verdünnung durch Extrapolation.

Bestimmen Sie die Dissoziationskonstante der Essigsäure.

Lernziele Kohlrausches Gesetz, Äquivalentleitfähigkeit, Temperaturabhängigkeit von Leitfähigkeit, Ostwaldsches Verdünnungsgesetz

Cobra3 CHEM-UNIT

Funktion und Verwendung Kompaktes Interface zum Messen, Steuern und Regeln, abgestimmt auf Anforderungen in den Angewandten Wissenschaften mit Schwerpunkt Biologie und Chemie.

Ein- und Ausgänge: Spannung, pH/Potential, Leitfähigkeit, 3x Temperatur NiCr-Ni, TTL in/out für Tropfenzähler bzw. Motorkolbenbürette, Temperatur Pt1000, Spannungsausgang z.B. für Tropfenzähler, außerdem sind parallel dazu Sartoriuswaagen mit RS232-Schnittstelle ansteuerbar.

Cobra3 CHEM-UNIT 12153-00 Netzgerät 12 VDC/2 A 12151-99 Software Cobra3-CHEM-UNIT 14520-61 Leitfähigkeits-Temperatur-Sonde Pt1000 13701-01

Netzgerät, 0...600 V-, geregelt

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch P3060640

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry

Funktion und Verwendung Elektronisch stabilisiertes Netzgerät mit 5 kurzschlussfesten und galvanisch getrennten Ausgängen geringer Restwelligkeit.

Ausstattung und technische Daten Ausgänge: 1: 0...12 V-/0,5 A; 2: 0...50 V-/50 mA; 3/4: 300 V-/0...300 V-/50 mA; 5: 6,3 V~/2 A 13672-93

Beschreibung Mehr als 80 Versuchsbeschreibungen zu unterschiedlichen Themenbereichen der Chemie.

Themenfelder: Kinetische Theorie, Kalorimetrie, Chem. Gleichgewicht, Grenzflächenchemie, Chem. Kinetik, Elektrochemie, Photochemie DIN A4, Ringordner, s/w, über 300 Seiten 16504-12

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 721

3.7 Medizin 3.7.3 Elektrische Leitung, Potentiale und Elektrophysiologie

Bestimmung des Diffusionspotentials

Modellversuch zur Entwicklung eines Ruhepotentials

Prinzip An der Grenze zwischen zwei Lösungen mit unterschiedlicher Ionenkonzentration tritt ein elektrochemisches Potential auf, dessen Größe durch das Konzentrationsverhältnis und durch die Überführungszahlen der beteiligten Ionen bestimmt wird. Die Potentialdifferenz kann für verschiedene Ionen als Funktion der Konzentration an semipermeablen und anionenselektiven Membranen gemessen werden.

Aufgaben 1.

2.

Messen Sie das Diffusionspotential als eine Funktion des Konzentrationsgradienten an einer Cellophan-Membran und an einer kationenselektiven Membran.

Bestimmen Sie die Überführungszahlen für die Ionen in HCl, NaCl und KCl.

Lernziele

Prinzip und Aufgaben Der Potentialunterschied zwischen zwei verschiedenen Elektrolytkonzentrationen, die durch eine Membran getrennt sind, wird mit einer Silberchloridelektrode gemessen. Die gemessenen und berechneten Werte werden miteinander verglichen.

Lernziel Selektive Ionenpermeabilität von Membranen, Ruhepotenzial , Diffusionspotential, Asymmetriepotential, Silberchloridelektroden, Ionenpumpe Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

Konzentrationszellen mit Transport, Überführungszahlen, semipermeable Membran, selektiv-permeable Membran, Nernstsche Gleichung Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Biology 16506-02 Englisch P4010462

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch

Ussing-Kammer P3061101

Osmose- und Elektrochemie-Kammer

Funktion und Verwendung Austattung und technische Daten 2 durchsichtige Glaskörper mit Flansch und je 1 Stutzen mit GL25/8 zum Einführen einer Kapillare; 1 Flanschhalter aus Kunststoff, 1 Satz Flanschdichtungen, 10 St; Es können beliebige Membranen zwischen den beiden Kammern eingespannt werden.

35821-00

2 zusammenflanschbare Gefässhälften, Gefäßinhalt je ca. 120 ml, Messfläche ca. 7 cm², 2 Öffnungen, Durchmesser 13 mm, zum Einführen von Elektroden bzw. Glasröhrchen 65977-00

Zusatzkammer für Osmose und Elektrochemie

Membranen zur Demonstration osmotischer Vorgänge Zubehör Ussing- und Osmosekammer 31504-02 Cellophan 300 mm x 200 mm, 5 Bogen 32987-00 Schweinsblase, 3 Stück 64856-01

35821-10

excellence in science 722

Als Osmometer oder Porometer einsetzbar zur Untersuchung biologischer Membranen sowie zur Demonstration osmotischer Vorgänge.

3.7 Medizin 3.7.3 Elektrische Leitung, Potentiale und Elektrophysiologie

Cobra4 Sensor-Unit Chemistry, pH und 2 x Temperatur NiCr-Ni

Das Potentialfeld einer elektrisch geladenen Kugel

Prinzip

Funktion und Verwendung Die Cobra4 Sensor-Unit pH und 2x Temperatur NiCr-Ni ist ein microcontroller gesteuerter Messaufnehmer für pH-, Potenzial- und Temperatur-Messungen. Zum Anschluss an alle Grundgeräte von Cobra4.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

T:-200..+1200 °C, ΔT= 0,1 K pH: 0...14 pH, ΔpH = 0,01 pH, ± 0,5% Potenzial: -2000..+2000 mV, Δ = 0,1 mV, ± 0,5% Datendurchsatzrate: 5 Hz Maße (mm): ca. 62 x 63 x 35 Gewicht: 95 g

Mit Hilfe der Potential Messsonde und dem Elektrofeldmeter können die Äquipotentiallinien einer geladenen Kugel untersucht werden. Gehalten in der Radial Einspannvorrichtung kann die Sonde auf Kreisen um den Kugelmittelpunkt geschwenkt werden. Es zeigt sich, dass alle diese Kreise Äquipotentiallinien sind.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Physik Handbuch elektrisches Feld (EFT) 16003-01 Deutsch P1293801

Elektrofeldmeter

Cobra4 Sensor-Unit Chemistry, pH und 2 x Temperatur NiCr-Ni 12630-00 Cobra4 Mobile-Link, Set inkl. Akkus, SD-Speicherkarte, USBKabel und Software measure 12620-55 Silberchlorid-Bezugselektrode, nachfüllbar, 4-mm-Stecker 18475-00

TESS Set Äquipotentiallinien

Funktion und Verwendung Zur ableitungsfreien und vorzeichenrichtigen Messung elektrostatischer Felder sowie zur hochohmigen Potentialmessung.

Ausstattung und technische Daten Feldstärkemessber. 1/10/100 kV/m, Spannungsmessber. 10/100/1000 V, Eingangswiderstand 10 Tera-Ohm, Genauigkeit 3%, Versorgungsspannung 14...18 VDC, Analogausgang +/- 10 V, Metallgehäuse auf Stiel, Chopperrad und zugehöriger Spannungsmessvorsatz vergoldet, Maße (mm) 70 x 70 x 150, PC Schnittstelle (RS 232)

Zur einfachen Bestimmung von Potentiallinien verschiedener Elektrodenkonfigurationen ohne Zuhilfenahme von Elektrolyten. 11-teiliger Schülersatz in Aufbewahrungsbox (275 x 180 x 8) mm. Inkl. Versuchsanleitung.

TESS Set Äquipotentiallinien 13029-88 TESS advanced Physik Handbuch Äquipotentiallinien 13029-01 Kohlepapier, Äquipotential, für 30 Blatt 13027-29 Elektrodensatz mit Halter, Äquipotential 13027-24

Elektrofeldmeter 11500-10 Software zum Elektrofeldmeter 14406-61

Potentialmesssonde

Funktion und Verwendung In Verbindung mit dem Elektrofeldmeter (11500-10) zur Messung elektrostatischer Raumpotentiale.

11501-00

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 723

3.7 Medizin 3.7.3 Elektrische Leitung, Potentiale und Elektrophysiologie

Experimente zur Elektrophysiologie mit Cobra4

TESS Set Elektrophysiologie EP

Wir untersuchen unseren Herzschlag Elektrokardiographie Funktion und Verwendung Grundgeräteset zur Durchführung von computergestützten Standardversuchen zu den Themen: Herzschlag (Elektrokardiographie), Herzfrequenz, körperliche Fitness (Herz unter Belastung), Muskelkraft (Elektromyographie), Augenbewegungen (Elektrookulographie), Lesegeschwindigkeit (Lesekompetenz), Elektronystagmographie Vorteile Vollständiges Geräteset, Experimentierliteratur für Schüler und Lehrer, abgestimmt auf die Bildungspläne, drahtloses Messen ermöglicht auch sportmedizinische Anwendungen, Langzeitmessungen möglich, z.B. für Fitness-Tests Prinzip

Ausstattung und technische Daten

Das Herz ist ein muskuläres Hohlorgan, das aus verschiedenen Teilmuskeln besteht. Diese Teilmuskeln ziehen sich nacheinander zusammen und entspannen sich wieder, wodurch das Blut wie bei einer Pumpe durch das Herz geleitet wird. Die Muskelaktivitäten können in Summe an der Hautoberfläche elektrisch gemessen werden, und zwar mit Hilfe eines sogenannten Elektrokardiogramms (EKG). Dabei wiederholt sich das selbe Muster von Herzschlag zu Herzschlag. Ein Herzschlag entsteht durch die regelmäßige Abfolge von elektrischen Erregungen (Aktionspotentialen). Mit einem Elektrokardiogramm können die verschiedenen, aufeinander folgenden Teilaktivitäten des Herzmuskels erkannt (abgeleitet) werden.

Aufbewahrungsbox mit gerätegeformtem Schaumstoffeinsatz, Drahtlose Sender- und Empfängereinheit zum Anschluss an den Elektrophysiologie-Sensor für EKG, EMG und EOG mit Anschlüssen für drei Messleitungen, drei getrennte und geschirmte Einzelmessleitungen, farbkodiert (rot, gelb, grün) mit 3,5 mm Klinkensteckern zum Anschluss an die Sensor-Unit und 2 mm-Steckern für den Anschluss an Dauer und Einwegelektroden drei EKG-Elektroden aus Edelstahl, Kontaktfläche 30 x 80 mm mit Anschlussbuchsen für Einzelmessleitungen, drei EMG-Hütchen-Elektroden mit Kabel und 2 mm-Miniaturkupplungen, Einwegelektroden (100/Pkg.), drei Krokodilklemmen für Einwegelektroden, Elektroden-Gel zur Verbesserung des Kontakts zwischen Elektroden und Hautoberfläche, Software "measure Cobra4" Einzelplatz- und Schullizenz inkl. Auswerte-Software "measure", Versuchsbeschreibungen und Konfigurations-Einstellungen für Experimente, 70-seitiges Handbuch mit Schülerarbeitsblättern und Lehrerbegleitblättern zu 7 Versuchen, Aufbewahrungsbox für Zubehör

Aufgabe Erstelle ein Elektrokardiogramm von deinem Herzschlag im Ruhezustand und bestimme die verschiedenen Phasen der Herzaktivität, Einige Menschen benötigen einen Herzschrittmacher. Vergleiche das EKG einer „normalen" Herzkontraktion mit dem EKG einer Herzkontraktion, die durch einen Herzschrittmacher angeregt wurde Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS und Demo advanced Handbuch Cobra4 Physik, Chemie, Biologie, Alltagsphänomene 01330-01 Deutsch

Cobra4 Sensor-Unit Electrophysiology, Elektrophysiologie: EKG, EMG, EOG

P1332760

Wir untersuchen unsere körperliche Fitness - das Herz unter Belastung P1522160 Wir bestimmen unsere Herzfrequenz P1522060 Wir messen unsere Augenbewegungen - Elektrookulographie P1350460 Wir messen unsere Lesegeschwindigkeit - Messen der Lesekompetenz P1522260 Wir untersuchen unsere Muskelkraft - Elektromyographie P1350360 Elektronystagmographie P0873560

excellence in science 724

TESS Set Elektrophysiologie EP 12673-88 TESS advanced Biologie Handbuch Cobra4 Elektrophysiologie: EKG, EMG, EOG 12673-11

Cobra4 Wireless Manager 12600-00 Cobra4 Wireless-Link 12601-00 Cobra4 Sensor-Unit Electrophysiology, Elektrophysiologie: EKG, EMG, EOG 12673-00 Software measure Cobra4, Einzelplatz- und Schullizenz 14550-61

3.7 Medizin 3.7.3 Elektrische Leitung, Potentiale und Elektrophysiologie

Experimente zur Elektrophysiologie mit Cobra3

Cobra3-Set Elektrophysiologie

Elektrookulographie (EOG) des Menschen Funktion und Verwendung Kompletter Gerätesatz zur Durchführung von computergestützten Versuchen im Bereich Human- und Tierphysiologie.

Ausstattung und technische Daten Computerinterface mit USB-Anschluss, mit sieben Messeingängen (5 analog und 2 digital), Spannungsausgang (5V und 0.2A) mit 4mmSteckern, Datenrate 500kHz, online Frequenzanalyse, USB Anschlusskabel, Universalschreiber-Software, Bioverstärker mit 100- und 1000-facher Signalverstärkung, Messarteinstellung für EKG, EMG, EOG, radialer Reflexhammer, mit Radialschalter im Hammerkopf zum Starten der Messung, Elektrodensammelkabel zum Anschluss der Elektroden für EKG- und EMG Elektroden mit Schutzwiderständen, farbcodierte Kabel (rot, gelb, grün), drei EKG-Elektroden aus Edelstahl, Kontaktfläche 30 x 80 mm mit Anschlussbuchse für Elektrodensammelkabel, drei EMG-Hütchen-Elektroden mit Kabel, Elektroden-Gel, Aufbewahrungsbox für Zubehör.

65981-66 Prinzip und Aufgaben Aufzeichung der durch Augenbewegungen hervorgerufenen Spannungsänderungen an der Gesichtshaut. Aufnehmen und Vergleichen eines Elektrookulogramm (EOG) von einem geübten Lesenden, einem weniger geübten (sechsjährigen) Schulkind und, wenn möglich, einer Testperson, die eine Schnellleseverfahren beherrscht.

Untersuchung der schnellen, horizontalen Augenbewegung (Saccaden) und der Fixierungsperioden.

Lernziel ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Elektrische Feldmessungen Augenbewegungen Dipole Saccaden Fixierungsperiode Geübter Lesender gegenüber Schulkind Schnellleseverfahren

Bio-Verstärker

Funktion und Verwendung Bio-Verstärker zur Durchführung elektrophysiologischer Experimente an Menschen (EKG, EMG, EEG, EOG, ENG) und an Tieren (Aktions- und Muskelpotentiale).

Ausstattung und technische Daten Eingangswiderstand 10 MOhm, Eingangsspannung 10 µV-100 mV, Verstärkungsstufen 100x/1000x

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5960811

Elektromyographie (EMG) am Oberarm (mit der Cobra3 BASICUNIT) P4030111 Elektrokardiographie (EKG) des Menschen (mit der Cobra3 BASICUNIT) P5960311 Muskeldehnungsreflex und Bestimmung der Leitungsgeschwindigkeit (mit der Cobra 3 BASIC-UNIT) P5960511

65961-93

Cobra3 BASIC-UNIT, USB

Funktion und Verwendung Kompaktes Interface zum Messen, Steuern und Regeln in Physik, Chemie, Biologie und Angewandten Wissenschaften.

Cobra3 BASIC-UNIT, USB 12150-50 Netzgerät 12 VDC/2 A 12151-99 Software Cobra3 Universalschreiber 14504-61

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 725

3.7 Medizin 3.7.3 Elektrische Leitung, Potentiale und Elektrophysiologie

Experimente zur Reizleitung mit Cobra3

Reizborste, triggernd

Ableitung von Nerven- und Muskelpotentialen durch mechanische Reizung am hinteren Ende eines Regenwurms Funktion und Verwendung Zum Auslösen von Aktionspotentialen beim Regenwurm (mechanischer Reiz).

65981-21

Regenwurm-Messkammer Prinzip und Aufgaben Ableitung von Nerven- und Muskelpotentialen zur Erarbeitung folgender Themen: Den Verlauf eines biphasischen Aktionspotenzials, Abschätzung der Leitungsgeschwindigkeit, Kodierung der Reizstärke als Frequenzmodulation Lernziele Nerven- und Muskelpotenzial, Mechanische Reizung, Biphasisches Aktionspotenzial, Frequenzmodulation, Mediane und laterale Nervenfaser, Leitungsgeschwindigkeit Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Biology 16506-02 Englisch P4010111

Funktion und Verwendung Zur Durchführung nervenphysiologischer Untersuchungen am intakten Regenwurm. Die Regenwürmer bleiben im Versuch völlig intakt und können anschließend wieder ihrem Habitat zugeführt werden. Manche Phänomene lassen sich erst messen, wenn der Wurm leicht elektrisch gereizt wird, wobei das Tier zuvor reversibel betäubt wird. Für diese Versuche wird der Reizgenerator 65962-93 benötigt.

65981-20

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Biology Ableitung von Nerven- und Muskelpotentialen durch mechanische Reizung am Vorderende eines Regenwurms P4010211 Ableitung von Nervenpotentialen durch elektrische Reizung eines betäubten Regenwurms P4010311

Reizgenerator

Beschreibung 54 Versuchsbeschreibungen zu unterschiedlichen Themenbereichen der Biologie.

Funktion und Verwendung Zur Erzeugung von Rechteckimpulsen variabler Amplitude und Impulsbreite (Einzel- u. Doppelimpulse) Einsatz in elektrophysiologischen Versuchen z.B. zur Auslösung von (Muskel-)Aktionspotentialen beim Regenwurm.

Ausstattung und technische Daten Amplitude 0-9 V, Impulsbreite 0-1 ms, Doppelimpulsabstand 0-10 ms, Impulsauslösung manuell, Betriebsspannung 230 V,50-60 Hz 65962-93

excellence in science 726

Themenfelder: Nervensystem, Herz-Kreislaufsystem, Muskulatur, Gehörsinn, Gravitationssinn, Temperatursinn, Gesichtssinn, Verhalten, Atmung, Ökologie und Umwelt, Pflanzenphysiologie, Biochemie DIN A4, Spiralbindung, s/w, 190 Seiten 16506-02

→ Weitere Artikel, Sets und Versuche zu Neurophysiologie und Nervenleitung finden sie in Kapitel Neurophysiologie.

3.7 Medizin 3.7.4 Ultraschalldiagnostik

Ultraschalldiagnostik Zwei der Standard-Methoden in der medizinischen Diagnostik sind die Ultraschall-Echoskopie und Ultraschall-(Doppler)-Sonographie. Zu beiden Methoden gibt es zwei Basissets, die je nach Anwendungsfeld mit Erweiterungssets ergänzt werden können. Ziel der darauf aufbauenden Experimente ist die Verbindung eines grundsätzlichen Verständnis der Möglichkeiten der Messmethodik mit möglichst realitätsnahen Szenarien. Ein Beispiel sind Blutflussuntersuchungen an einem realistischen Armmodell, um die Unterschiede zwischen kontinuierlichem (venösem) und pulsatilem (arteriellem) Fluss sowie zwischen normalem Blutfluss und einer Stenose zu erkennen und zu verstehen. Ein anderes Beispiel ist die Diagnose und Vermessung eines gutartigen Tumors an einem realistischen Brustmodell. Außerdem kann die Bildgebung bei der Computertomographie behandelt werden

Doppler Sonographie

Prinzip Blutflussuntersuchungen können mit Hilfe von Doppler-Ultraschall durchgeführt werden (Doppler-Sonografie). An einem realistischen Armmodell werden die Unterschiede zwischen kontinuierlichem (venösem) und pulsatilem (arteriellem) Fluss sowie zwischen normalem Blutfluss und einer Stenose gezeigt.

Aufgaben Analysieren Sie den Fluss auf positive und negative Komponenten und erläutern Sie die Unterschiede, Lokalisieren Sie eine eingebaute Stenose und vergleichen Sie dazu die Spektralbilder vor und nach der Stenose, Untersuchen und vergleichen Sie die drei Puls Modi der Pumpe.

Lernziel Venöser Blutfluss, Arterieller Blutfluss, Stenose, Geschwindigkeit und Blutfluss-Kurven, Frequenzverschiebung, Doppler-Effekt, Dopplerwinkel, Doppler-Sonographie, Farb-Doppler, Kontinuitätsgleichung

Basisset: Doppler Ultraschalltechniken

Funktion und Verwendung Dieser Basissatz enthält alle Geräte und Kleinteile zur Durchführung von einleitenden Versuchen zum Thema Ultraschall-Sonographie. Die mitgelieferte Software erlaubt sowohl das vom Echoskop empfangene Primärsignal als auch Sekundärdaten darzustellen. Erweiterungssätze für die Bereiche Hydraulik und medizinische Diagnostik sind verfügbar.

Ausstattung 1 x Ultraschall-Doppler-Gerät, 1 x Zentrifugalpumpe, 1 x Ultraschallgel, 1 x Sonographieflüssigkeit, 1 l, 1 x Ultraschallsonde 2 MHz, 1 x Dopplerprisma 3/8, 1 x Schlauchsatz Technische Daten (Ultraschall Doppler-Gerät) Frequenz: 2 MHz, Verstärkung: 10 - 40 dB, Anzeige: LED-Säule, akustisches Signal, laustärkengeregelt, PC Anschluss: USB, Größe: 256 x 185 x 160 mm, Netzversorgung: 90-230 V, 50/60 Hz, Leistungsaufnahme: 100 VA 13923-99

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch

Ergänzungssatz: medizinische Doppler Sonographie

P5950100

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences

Funktion und Verwendung Ein realistisches Arm-Modell wird zur Simulation der Anwendung des Doppler Effekts in der Medizin benutzt. Mit der Doppler-Sonographie wird der Einfluss einer Stenose auf das Blutströmungsprofil untersucht. Die gemessenen Doppler Signale können akustisch oder visuell dargestellt werden, so dass die Ergebnisse vergleichbar sind mit Messungen am lebenden Patienten.

Ausstattung 1x Arm-Dummy, 1x Doppler Sonde 2 MHz 16508-02

13923-02

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 727

3.7 Medizin 3.7.4 Ultraschalldiagnostik

Ultraschalluntersuchungen am Brust Dummy

Ultraschall Time Motion Modus

Prinzip

Prinzip

Dieser Versuch beschreibt eine typische Anwendung in der medizinischen Diagnostik. An einem realistischen Brustmodell soll ein gutartiger Tumor diagnostiziert und mit dem Ultraschall-Schnittbildverfahren lokalisiert und vermessen werden.

An einem einfachen Herz-Modell, ist die Herzwand Bewegung mit Ultraschall Verfahren aufgezeichnet (M-Modus oder auch TM-Modus). Die Herzfrequenz und das Herzzeitvolumen (HZV) werden aus der aufgezeichneten TM-Modus Kurve abgeleitet.

Aufgaben

Aufgaben

Untersuchung des Brustmodells durch Abtasten auf etwaige pathologische Veränderungen und Charakterisierung dieser, Anfertigung eines Ultraschall-Bildes der Brust und Abschätzung der Lage und der Größe der Veränderungen anhand des Bildes.

Simulation der Herzwand Bewegung mit dem Herz-Modell und Aufzeichnung eines TM-Bildes, Berechnung von Herzfrequenz und Herzzeitvolumen auf Basis des TM-Bildes

Lernziel Mamma-Sonografie, Tumor Größe, Gutartiger Tumor, Bildgebende Ultraschall Verfahren, Ultraschall Echographie, A-Mode, B-Mode Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch

Lernziel Pulslänge Herzfrequenz, Endsystolischer Durchmesser ESD, Endsystolisches Volumen ESV, Herzzeitvolumen (HZV), Herz Wandbewegung, Echokardiographie, Time-Motion-Modus, Darstellung von Bewegungsabläufen, Ultraschall Echographie Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch

P5950300 P5950200

Basisset Echographie Ultraschall Ultraschalluntersuchungen am Augenmodell P5950400 Schallgeschwindigkeit in Festkörpern P5160100

Funktion und Verwendung

Ergänzungssatz: medizinische Ultraschalldiagnose

Zur Untersuchung der Grundlagen der Ultraschall-Wellen und ihrer Eigenschaften. Durch Erweiterung mit dem Ergänzungssatz medizinische Ultraschalldiagnose kann das Set für Experimente im Bereich der medizinischen Ausbildung genutzt werden.

Vorteile Das Ultraschall Echoskop ist ein hochempfindliches Ultraschall-Messgerät in Verbindung mit einem PC oder alternativ mit einem Oszilloskop, Die mitgelieferte Software ermöglicht eine sehr umfangreiche Signalverarbeitung, Das Echoskop kann fast jeden beliebigen Gegenstand vermessen, Wichtige Signale (Trigger, TGC, RFSignal und Amplitude) können an BNC-Buchsen abgegriffen werden.

Lieferumfang Ultraschallechoskop, Ultraschallsonde 1MHz, Ultraschallsonde 2 MHz, Ultraschalltestblock, Ultraschalltestzylinder-Set, Ultraschall-Reflexionsplatten, Ultraschallgel Technische Daten (Ultraschallechoskop) Maße: 220 x 300 x 400 mm, Frequenz: 1 - 5 MHz, PC-Anschluss: USB, Messbetrieb: Reflexion und Durchschallung, Sendesignal: 10-300 Volt, Sendeleistung: 0-30 dB, Verstärkung: 0-35 dB, TGC: 0-35 dB, Schwelle, Anstieg, Breite, Ausgänge: Trigger, TGC, HF, NF, Netzspannung: 115.230 V, 50.60 Hz, Leistungsaufnahme: ca. 20 VA 13921-99

Satz von medizinischen Modellen zur Durchführung von Hochschulexperimenten zum Thema der medizinischen Diagnostik (Echokardiographie, Brusttumordiagnose und Ophthalmologie (Messung von Entfernungen und Dicken im Auge)) Vorteile Die Modelle erlauben auf didaktisch wertvolle Art die Annäherung an reale medizinische Anwendungen der Ultraschall-Echographie Ausstattung und technische Daten 1 x vereinfachtes Herzmodell, 1 x Brustmodell mit Tumor, 1 x Augenmodell 13921-04

excellence in science 728

Funktion und Verwendung

3.7 Medizin 3.7.4 Ultraschalldiagnostik

Mechanische Scanverfahren

Ultraschall- Computertomographie

Prinzip

Prinzip

Mit einem computergesteuerten Scanner wird das B-Bild eines Proben-Körpers mit 2 Sonden unterschiedlicher Frequenz (1 MHz und 2 MHz) und verschiedenen Ortsauflösungen aufgenommen und die Auswirkungen auf das Auflösungsvermögen verglichen.

Die Grundlagen der Bildentstehung beim CT-Algorithmus werden erklärt. An einem einfachen Testobjekt werden ein Dämpfungsund Schallgeschwindigkeitstomogramm erstellt und die Unterschiede diskutiert.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5161100

Ergänzungssatz: CT Scanner

Funktion und Verwendung Dieses Set ist eine Erweiterung des Ultraschall-Impuls-Echo-Verfahrens und umfasst automatisierte bildgebende Verfahren wie CT-SCAN und B-Modus. Mit diesem Set kann der Aufbau eines CT-Bildes Schritt um Schritt demonstriert werden. Mit diesem Set können auch automatisierte B-Scan-Bilder aufgenommen werden. Die gescannten Objekte können in axialer und seitlicher Richtung gemessen und ausgewertet werden. Die Ergebnisse der automatischen Messungen mit Scanner haben eine bessere Qualität verglichen zu handgeführten bildgebenden Verfahren.

Vorteile Für einen eher niedrigen Invest verglichen zu Routinesystemen, können die Vorteile der mechanischen Abtastung in einer sehr verständlichen Art und Weise demonstriert werden.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5161200

Ultraschallsonde 2 MHz

Funktion und Verwendung: Die 2 MHz Sonden sind für ein besonders breites Einsatzgebiet geeignet. Insbesondere eignen sich diese Sonden für Untersuchungen an medizinischen Objekten und als Ultraschall Doppler-Sonden, da sie auf Grund der höheren Frequenz ein höheres Auflösungsvermögen als die 1 MHz-Sonden besitzen.

Ultraschallsonde 2 MHz 13921-05 Ultraschall Gel 250 ml 13924-25

Programmierbare Kreiselpumpe

Ausstattung: 1x CT Scanner, 1x CT Steuergerät, 1x Wasser tank, 1x CT Probe Technische Daten CT Scanner: Lineare Achse: ca. 400 mm, Auflösung <10 µm, Maximale Geschwindigkeit: 18 cm/min, Rotation: 360°, Auflösung 0.225°, Maximale Geschwindigkeit: 1 Umdrehung/s, Größe: 500 x 400 x 200 mm CT Steuergerät: Ausgänge: 3x Schrittmotor-Steuerung, 5 V, max .2 A , 6 x Endschalter, Interface: USBGröße : 250 x 180 x 170 mm, Spannungsversorgung : 90-230 V, 50/60 Hz, Leistungsaufnahme : < 50 VA 13922-99

Programmierbare Kreiselpumpe 64569-99 Doppler Dummy Flüssigkeit 1l 13925-70

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 729

3.7 Medizin 3.7.5 Röntgenstrahlung - Röntgendiagnostik und Dosimetrie

Röntgendiagnostik und Dosimetrie Neben der Ultraschalldiagnostik gehört die Röntgendiagnostik ebenfalls zu den Standarduntersuchungsmethoden in der Medizin. Auf Basis der beschriebenen Versuche lassen sich Grundlagen der Röntgenstrahlung, Röntgenfotographie und Dosimetrie erarbeiten und weiterentwickeln.

Grundlegende Experimente zur Röntgenstrahlung

X-ray Röntgengerät 35 kV

Absorption von Röntgenstrahlen

Funktion und Verwendung Prinzip

Schul-/ Vollschutzgerät mit Röntgenröhren-Schnellwechseltechnik für:

Mit monochromatischer Röntgenstrahlung wird das Absorptionsverhalten verschiedener Metalle in Abhängigkeit von der Dicke des Absorbers und der Wellenlänge der Strahlung untersucht.

Durchstrahlung und Röntgenfotos, Ionisations- und Dosimetrieversuche, Laue- und Debye-Scherrer Aufnahmen, Röntgenspektroskopie, Bragg-Reflexion, Bremsspektrum/charakteristische Linien verschiedener Anodenmaterialien, Moselye-Gesetz, Bestimmung von h- und Rydbergkonstante, Duane-Hunt-Gesetz, Materialdicken- und energieabhängige Absorption, K- und L Kanten, Kontrastmittelexperimente, Comptonstreuung, Röntgendiffraktometrie.

Aufgaben 1.

2.

3.

Ermittlung des Massenabsorptionskoeffizienten von Aluminium und Zink aus der Intensitätsabnahme bei Durchstrahlung unterschiedlicher Materialstärken.

Bestimmung des Massenabsorptionskoeffizienten für Aluminium-, Zink- und Zinn-Folien von konstanter Dicke in Abhängigkeit der Wellenlänge.

Bestimmung des Absorptionskoeffizienten für Kupfer und Nickel in Abhängigkeit der Wellenlänge.

X-ray Röntgengerät 35 kV 09058-99 Software für Röntgengerät 35 kV 14407-61

Lernziel Bremsstrahlun , Charakteristische Strahlun , Bragg-Streuung, Gesetz der Absorptio , Massenabsorptionskoeffiziente , Absorptionskant , Halbwertdick , Photoeffek , Compton-Streuun , Paarbildung

X-ray Goniometer für 35 kV Röntgengerät

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo expert Physik Handbuch Experimente mit Röntgenstrahlung (XT) 01189-01 Deutsch P2541100

Charakteristische Röntgenstrahlung von Kupfer P2540100 Charakteristische Röntgenstrahlung von Molybdän P2540200 Intensität der charakteristischen Röntgenstrahlung als Funktion des Anodenstroms und der Anodenspannung P2540400 Monochromatisierung von Molybdän-Röntgenstrahlung P2540500 Monochromatisierung von Kupfer-Röntgenstrahlung P2540600

Funktion und Verwendung Das Gerät eigent sich in Verbindung mit Röntgengerät zur Energieanalyse von Röntgenstrahlen und für den Comptoneffekt.

Ausstattung und technische Daten Winkelschrittweite 0,1°..10°, Geschwindigkeit 0,5..100s/Schritt, Probendrehbereich 0...360°, Zählrohrdrehbereich -10°...+170°, Drehbereich wählbar, 4mm-Ausgang 10 mV/°;20 mV/°, Anschluss über SubDKabel, Trägermaße (28,5x14x20,8) cm, Masse 4,1 kg X-ray Goniometer für 35 kV Röntgengerät 09058-10 Zählrohr Typ B 09005-00

excellence in science 730

3.7 Medizin 3.7.5 Röntgenstrahlung - Röntgendiagnostik und Dosimetrie

Bestimmung der Länge und Lage eines nicht sichtbaren Objekts

Kontrastmittelversuch mit einem Blutgefäßmodell

Prinzip Prinzip Die Länge und die räumliche Position eines Metallstiftes, der nicht gesehen werden kann, soll durch Röntgenaufnahmen von zwei verschiedenen Ebenen, die im rechten Winkel zueinander sind, bestimmt werden.

Aufgaben 1.

2.

Die Länge und die räumliche Position eines Metallstiftes, der nicht gesehen werden kann, soll durch Röntgenaufnahmen von zwei verschiedenen Ebenen, die im rechten Winkel zueinander sind, bestimmt werden.

Mit Hilfe der Vergrößerung, die sich aus der Divergenz der Röntgenstrahlen ergibt, sollen die wahre Länge und die räumliche Lage des Stiftes bestimmt werden.

Lernziel Röntgenstrahlung, Bremsstrahlung, Charakteristische Strahlung, Absorptionsgesetz, Massenabsorptionskoeffizient, Stereografische Projektion Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5150100

Ein flüssiges Kontrastmittel wird in ein Modell eines Blutgefäßes injiziert, welches von einer Seite verdeckt ist und der Röntgenstrahlung ausgesetzt wird, um die innere Struktur des Modells durch Röntgenfotographie abzubilden.

Aufgaben 1.

2.

Eine 50%- ige Kaliumiodid-Lösung wird in das Blutgefäßmodell injiziert.

Der Fluoreszenzschirm wird beobachtet, um den Verlauf der injizierten Lösung im Blutgefäßmodell zu verfolgen.

Lernziel Röntgenstrahlung, Bremsstrahlung, Charakteristische Strahlung, Absorptionsgesetz, Massenabsorptionskoeffizient, Kontrastmittel Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo expert Physik Handbuch Experimente mit Röntenstrahlung (XT) 01189-01 Deutsch P2541900

X-ray Modellader für Konstrastmittel

X-ray Implantatmodell für Röntgenfotos

Funktion und Verwendung In Verbindung mit einem Röntgengerät zur demonstrativen Leuchtschirmbeobachtung der Wirkungsweise von flüssigen Kontrastmitteln.

Funktion und Verwendung

Vorteile

Lackierter Holzquader mit einem eingesetzten und von außen nicht sichtbaren Metallstift, dessen Länge und räumliche Lage mit Hilfe von Röntgenaufnahmen bestimmt wird.

Kunststoffplatte mit einem von außen nicht sichtbarem Röhrensystem und mit Zu-und Auslaufleitungen.

Ausstattung und technische Daten Incl. eingelassener Referenzmetallplatte (d=30mm) zur Bestimmung eines Vergrösserungsfaktors Quadermaße: (59 x 59 x 140) mm, Gewicht: 0,4 kg

Ausstattung und technische Daten magnetisch haftender Standfuß , Incl. Sicherheitswanne, Plattenfläche (11,5 x 14) cm, Leitungslänge 70 cm, Gewicht: 0,3 kg 09058-06

09058-07

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 731

3.7 Medizin 3.7.5 Röntgenstrahlung - Röntgendiagnostik und Dosimetrie

Röntgendosimetrie

X-ray Plattenkondensator für Röntgengerät

Funktion und Verwendung Prinzip Luftmoleküle in einem Plattenkondensator werden von Röntgenstrahlung ionisiert. Die Ionen-Dosis, die Ionen-Dosisleistung und die lokale Ionen-Dosisleistung werden aus dem Ionisationsstrom und der Menge der durchstrahlten Luft berechnet.

Aufgaben 1.

2.

3.

4.

5.

Metallplatten mit Steckbügeln zur Durchführung von Ionisations-und Dosimetrieexperimenten.

Ausstattung und technische Daten Plattenfläche (90 x 90) mm 09058-05

Der Ionenstrom wird für zwei unterschiedliche strahlbegrenzte Blenden bei maximaler Anodenspannung gemessen und grafisch in Abhängigkeit von der Kondensatorspannung aufgezeichnet.

Aus den Werten des Sättigungsstroms und der durchstrahlten Luftmenge soll die Ionen-Dosisleistung soll bestimmt werden.

Die Energiedosisleistung und die verschiedenen lokalen lonen-Dosisleistungen sollen berechnet werden.

Mittels der 5-mm-Blende ist der Ionisationsstrom zu bestimmen und grafisch bei verschiedenen Anodenströmen, aber mit maximaler Anoden- und Kondensatorspannung aufzuzeichnen.

Der Sättigungsstrom soll in Abhängigkeit von der Anodenspannung dargestellt werden.

X-ray Einschübe

Lernziel Röntgenstrahlen, invers-quadratisches Absorptionsgesetz, Ionisationsenergie, Energie-Dosis, Äquivalenzdosis und lonendosis und leistung, Q-Faktor, lokale Ionendosisleistung, Dosimeter Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo expert Physik Handbuch Experimente mit Röntenstrahlung (XT) 01189-01 Deutsch

Funktion und Verwendung Justierte Kupfer- oder Wolfram-Röntgenröhre in Stahlblechgehäuse mit Traggriff zum betriebsbereiten Einsatz in Röntgengrundgerät.

Vorteile Gehäuse mit Klinkensperre und 2 Sicherheitskontaktstiften, die nur bei korrektem Einbau des Einschubs den Röhrenbetrieb freigeben.

Ausstattung und technische Daten Röntgenröhren

P2541800

Charakter. Röntgenlinien:K-α: 8,03 keV; (154,2 pm) K-ß: 8,90 keV; (139,2 pm), Anodenwinkel 19°, Max. Betriebswerte 1 mA/35 kV-DC, Prüfspannung 50 kV, Maße (26,7x14,8x20,3) cm, Masse 4,3 kg, Incl.

Staubschutzhaube.

X-ray Einschub mit Kupfer-Röntgenröhre 09058-50 X-ray Einschub mit Wolfram-Röntgenröhre 09058-80

excellence in science 732

3.7 Medizin 3.7.6 Absorptionsspektrometrie und Photometrie

Absorptionsspektrometrie und Photometrie Die Absorptionsspektrometrie und Photometrie stellen grundlegende Analysetechniken in der medizinischen Labordiagnostik dar. Sie werden in der Regel in Lösung durchgeführt, deren Absorptionsverhalten Rückschlüsse auf die Zusammensetzung insbesondere von Blutbestandteilen gibt. Angefangen von Grundlagen der Absorptionsspektrometrie über Konzentrationsbestimmungen (Extinktionsmessungen) und Messungen mit hochauflösenden Spektrometern können Methoden der Labordiagnostik thematisiert werden.

Glasfaser-Spektrometer mit Küvettenhalter und Lichtquelle

Funktion und Verwendung Komplettpaket aus dem Set Glasfaser-Spektrometer (35610-00) und dem Küvettenhalter mit Lichtquelle (35610-99) zur Messung von Emissions- als auch Absorptionsspektren.

Das zu untersuchende Licht wird über eine Glasfaser auf ein Gitter geleitet, wo es spektral zerlegt und über ein CCD-Array komplett erfasst wird. Somit lassen sich auch schnelle Änderungen in einem Spektrum sicher erfassen. Zur Aufnahme, Speicherung und Auswertung der Spektren dient die mitglieferte Software measure spec mit vielfältigen Funktionen.

Der Küvettenhalter mit eingebauter Lichtquelle ermöglicht die Aufnahme von Absorptionsspektren in Lösungen. Die Faser für Fluoreszens-Messungen kann auch 90° versetzt zum Strahlengang des eingestrahlten Lichtes befestigt werden.

Glasfaser-Spektrometer

Funktion und Verwendung Kompaktes und robustes Lichtwellenleiter-Spektrometer zum Vermessen von Emissionsspektren. Das zu untersuchende Licht wird über eine Lichtwellenleiter-Faser auf ein im Spektrometer fest angebrachtes Gitter geleitet, wo es spektral zerlegt wird. Die Aufzeichnung des Spektrums erfolgt mit Hilfe eines CCD-Array, sodass das vollständige Spektrum auf einen Schlag erfasst wird, was es ermöglicht, auch schnelle Änderungen in einem Spektrum sicher zu erfassen. Zur Darstellung und Speicherung der Spektren dient eine mitglieferte Software mit vielfältigen Funktionen. Das Spektrometer wir über eine USBSchnittstelle mit dem PC verbunden. Über diese Schnittstelle erfolgt auch die Energieversorgung des Spektrometers, sodass keine weitere externe Spannungsquelle nötig ist.

35610-00

Küvettenhalter mit Lichtquelle für GlasfaserSpektrometer

Vorteile Spektrometer: robustes Aluminimumgehäuse, schnelle Messung des vollständigen spektralen Bereichs, flexible Zuleitung des zu untersuchenden Lichts über Lichtwellenleiter-Faser, keine zusätzliche Spannungsversorgung nötig, Messung von Emissionsspektren und Absorptionsspektren, intuitve measure-Software zur Steuerung des Geräts und zur Spektrenaufnahme Küvettenhalter: robustes Aluminimumgehäuse; langlebige Wolframlampe; flexible Leitung des zu untersuchenden Lichts über Lichtwellenleiter-Faser; universelle Spannungsversorgung über Steckernetzteil; Messung von Absorptionsspektren, Fluoreszensspektren, Kinetiken Ausstattung und technische Daten Spektrometer: inklusive Software, USB-Kabel und Lichtwellenleiter; Wellenlängenbereich: 350...850 nm; Detektor: Silizium CCD-Array; Auflösung: 2 nm; USB-Anschluß, keine externe Stromversorgung notwendig; Lichtwellenleiter-Faser-Anschluss: SMA 905; Abmessungen (mm): 170 x 126 x 55 Küvettenhalter: Lieferung erfolgt inklusive Stechernetzteil und Lichtwellenleiter; Lampentyp: Wolfram (Lebensdauer ca. 2.000 Stunden); Lichwellenleiter-Faser: 50 µm x 2 m; 2 Lichtwellenleiter-Faser-Anschlüsse: SMA 905; Küvettengröße: 1 cm x 1 cm (handelsüblich); Stromversorgung: 100...240 V / 50...60 Hz; Abmessungen (mm): 95 x 51 x 46 35610-88

Funktion und Verwendung Zur Ergännzung des Glasfaser-Spektrometers. In den Küvettenhalter passen handeslübliche Küvetten mit einem Außenmaß von 1 cm x 1 cm. Die eingebaute Lichtquelle ermöglicht die Aufnahme von Absorptionsspektren in Lösungen. Die hohe Messgeschwindigkeit des Spektrometers erlaubt sogar die Messung der Geschwindigkeiten bei Reaktionen mit Farbänderungen (Kinetik von Reaktionen). Das Licht, das die Küvetten passiert hat, wird von der Faser in das Spektrometer eingekoppelt. Die Faser für Fluoreszensmessungen kann 90° versetzt zum Strahlengang des eingestrahlten Lichtes befestigt werden.

Küvettenhalter mit Lichtquelle für Glasfaser-Spektrometer 35610-99 Makro-Küvette, PS, 4 ml, 100 Stück 35663-10 Küvette für Spektralphotometer, 2 Stück 35664-02

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 733

3.7 Medizin 3.7.6 Absorptionsspektrometrie und Photometrie

Verteilungsgleichgewicht

Spektralphotometer S800, 330...800 nm

Prinzip Bei konstanter Temperatur und konstantem Druck verteilt sich eine gelöste Substanz zwischen zwei mischbaren Flüssigkeiten in einem konstanten Konzentrationsverhältnis. Dieses Verhältnis entspricht dem Verteilungskoeffizienten (Distributionskoeffizient) der untersuchten Substanz in dem gegebenen Zweiphasensystem.

Funktion und Verwendung

Aufgaben

Vorteile

1.

Messen Sie die Extinktionen unterschiedlich konzentrierter Lösungen von trans-Azobenzol in Acetonitril bei konstanter Wellenlänge.

2. Bestimmen Sie anschließend die Gleichgewichtskonzentrationen (Extinktionen) von trans-Azobenzol im System n-Heptan/Acetonitril nach einzelner und wiederholter Verteilung bei konstanter Temperatur.

3. Berechnen Sie die Verteilungskoeffizienten und die Effektivität der Extraktionen aus den experimentellen Daten und vergleichen sie.

Dieses kompakte moderne Spektralphotometer für den sichtbaren Bereich wurde speziell für Ausbildungszwecke entwickelt.

▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Lernziele Grundlagen der Thermodynamik, Partielle molare freie Enthalpie (Chemisches Potential), Phasengleichgewicht , Distribution und Extraktion, Nernstsches Verteilungsgleichgewicht, Lambert-Beersches Gesetz, Photometrie

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch P3030701

Quantitative Bestimmung von Sudanrot in einem Farbstoffgemisch mittels Photometer P1303200

▪ ▪ ▪ ▪

Es wird von einem Mikroprozessor gesteuert großes, gut ablesbares zweizeiliges alphanumerisches Display misst die Absorption, Transmission und Konzentration von Lösungen serielle RS232-Schnittstelle, die es erlaubt, das Photometer an einen PC anzuschließen Übertragung von Daten von Spektren sowie die Messung zeitlicher Veränderungen der Absorption (Absorptions/Zeit-Kurven) können über diese Schnittstelle ausgegeben werden Im Lieferumfang enthalten ist sowohl das Anschlusskabel für die Verbindung mit dem PC als auch die Software "Grafico"mit der sich die Messwerte am PC erfassen, darstellen und speichern lassen Export der Daten in andere Programme, wie etwa Tabellenkalkulationen, ist ebenfalls möglich In den Küvettenhalter des Gerätes passen die üblichen 10-mm Standardküvetten aus Glas und Kunststoff Dem Photometer liegen einige Kunststoffküvetten bei Bei Bedarf kann der Küvettenhalter zur Reinigung aus dem Gerät entfernt werden

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

optisches System: Einstrahlgerät mit Monochromator Lichtquelle: Halogen-Glühlampe, Wolfram Wellenlängenbereich: 330...800 nm Wellenlängengenauigkeit: ± 2 nm spektrale Bandbreite: 7 nm photometrischer Bereich:-0,300...2,500 Abs photometrischer Reproduzierbarkeit:±0,002 Abs bei 0...0,5 Abs und 546 nm photometrischer Genauigkeit:±0,01 Abs bei 1 Abs Küvettenhalter: für Rechteckküvetten mit Außenmaß: 12 mm x 12 mm Ausgang: RS232 digital Maße; B x T x H (mm): 215 x 270 x 120 Masse: ca. 2 kg Netzanschluss: 230 V~, 50/60 Hz Kunststoffküvetten Verbindungskabel zum PC Software und Betriebsanleitung

Spektralphotometer S800, 330...800 nm 35600-99 Ersatzlampe für Spektrometer S800 und S1200 35600-01

excellence in science 734

3.7 Medizin 3.7.6 Absorptionsspektrometrie und Photometrie

Diodenarrayspektrometer S1200, 330...800 nm

Molekülanregung

Prinzip und Aufgaben

Funktion und Verwendung Dieses kompakte VIS-Spektralphotometer mit moderner DiodenarrayTechnologie wurde für den Einsatz in der Ausbildung und Industrie entwickelt.

Vorteile ▪ ▪ ▪ ▪

▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Spektren können über den gesamten Bereich von 330 nm...830 nm innerhalb von etwa 5 Sekunden aufgenommen und auf dem großen hinterleuchteten LCD-Bildschirm dargestellt werden.

Das Gerät misst nicht nur die Absorption, Transmission und Konzentration von Lösungen sondern es ist auch möglich, kinetische und Multi-Wellenlängen-Messungen durchzuführen. Über die eingebaute serielle RS232-Schnittstelle kann das Photometer an einen PC angeschlossen und die Messwerte können vom PC aufgezeichnet werden.

Im Lieferumfang enthalten ist sowohl das Anschlusskabel für die Verbindung mit dem PC als auch die Software "Grafico" mit der sich die Messwerte am PC erfassen, darstellen und speichern lassen.

Ein Export der Daten in andere Programme, wie etwa Tabellenkalkulationen, ist ebenfalls möglich.

In den Küvettenhalter des Gerätes passen die üblichen 10-mmStandardküvetten aus Glas und Kunststoff.

Dem Photometer liegen einige Kunststoffküvetten bei.

Bei Bedarf kann der Küvettenhalter zur Reinigung aus dem Gerät entfernt werden.

Umfangreiche Messmöglichkeiten: Absorption/ Transmission; Konzentration; einfache kinetische Untersuchungen (Absorptions/ Zeitkurven)

Die Lage der langwelligsten π-π*-Absorptionsbande im UV-VISSpektrum organischer Verbindungen mit chromophoren Systemen kann nach verschiedenen Verfahren näherungsweise berechnet werden. Für Farbstoffe mit ausgedehnten konjugierten π-Systemen liefert das Modell des Elektrons im eindimensionalen Potentialkasten hinreichende Übereinstimmungen mit den experimentellen Ergebnissen.

Das Absoptionsspektrum des Polyenfarbstoffs Carotin ist im sichtbaren Bereich der elektromagnetischen Strahlung aufzunehmen.

Die daraus zu ermittelnde Wellenlänge des Absorptionsmaximums ist mit dem nach der Modellvorstellung des Elektrons im eindimensionalen Kasten berechneten Wert zu vergleichen und zu diskutieren.

Lernziele Modell des Elektrons im eindimensionalen Potentialkasten, Grundzustand und angeregter Zustand von Molekülen, Elektronenanregungsspektroskopie (UV-VIS-Spektroskopie), Lambert-Beersches Gesetz, Photometrie, Chromatographie Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch P3070301

Absorption von Licht (UV/VIS-Spektroskopie) P3070101 Absorptionsspektren und pKa-Werte von p-Methoxyphenol P3070401

Ausstattung und technische Daten optisches System: ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Einstrahlgerät mit Diodenarray Scan-Geschwindigkeit < 5 Sekunden für vollen Scan Lichtquelle: Halogen-Glühlampe, Wolfram Wellenlängenbereich: 330...800 nm Wellenlängengenauigkeit: ± 2 nm spektrale Bandbreite: 7 nm photometrischer Bereich: 0,300...2,500 Abs photometrischer Reproduzierbarkeit: ±0,002 Abs bei 0...0,5 Abs und 546 nm photometrischer Genauigkeit: ±0,01 Abs bei 1 Abs Küvettenhalter: für Rechteckküvetten mit Außenmaß: 12 mm x 12 mm Ausgang: RS232 digital Maße: B x T x H (mm): 215 x 270 x 120 Masse: ca. 2 kg Netzanschluss: 230 V~, 50/60 Hz Spektralphotometer Kunststoffküvetten Verbindungskabel zum PC Software und Betriebsanleitung

35601-99

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry

Beschreibung Mehr als 80 Versuchsbeschreibungen zu unterschiedlichen Themenbereichen der Chemie.

DIN A4, Ringordner, s/w, über 300 Seiten 16504-12

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 735

3.7 Medizin 3.7.6 Absorptionsspektrometrie und Photometrie

UV-VIS-Spektralphotometer mit Monitor 190 - 1100 nm

Spektralphotometer SPEC 5000, 335 - 1000 nm

Funktion und Verwendung Modernes UV-VIS-Spektralphotometer mit Monitor

Funktion und Verwendung

Vorteile

Dieses Spektralphotometer ist ein einfach zu bedienendes Gerät mit gut lesbarer LED-Digitalanzeige zur Messung von Absorptions- bzw.

Transmissionswerten flüssiger Proben im sichtbaren Bereich (335...1000 nm).

Integrierter hintergrundbeleuchteter LCD-Bildschirm in platzsparendem und kompaktem Design, Bedienung über Folientastatur mittels Bildschirmdialog, Die Ausstattung ermöglicht u.a. die automatische Registrierung und grafische Darstellung von Spektren mit automatischer Null-Linienkorrektur Ausstattung und technische Daten eingebaute Centronix- bzw. RS232-Schnittstelle zum Anschluss eines Druckers bzw. Computers, inklusive Küvettenhalter für Rechteckküvetten mit Außenmaß 12 x 12 mm, Wellenlängenbereich: 190-1100 nm, spektrale Bandbreite: 5 nm, Wellenlängengenauigkeit: +/- 1 nm, photom. Bereich: -0,3...3 Abs. 0,0...200% Transmission, Netzanschluss: 230 V, Lichtquellen: 1 Halogenlampe, 1 Deuteriumlampe, Maße (mm): 420 x 380 x 275 35655-93

Makro-Küvette, PS, 4 ml, 100 Stück

Vorteile Die Anzeige erlaubt die Darstellung der Wellenlänge, der Absorptionsund Transmissionwerte bzw. der Konzentration und des Konzentrationsfaktors , Die Einstellung der Wellenlängen erfolgt mit einem Stellrad , Die Küvetten werden in einen speziellen Halter eingesetzt und mit diesem in den Küvettenschacht geschoben.

Ausstattung und technische Daten 2 LED-Displays mit je 4 Zeichen; Zeichenhöhe: 15 mm, 4 Folientastaten zur Einstellung der Messgröße und zum Nullpunktabgleich, 1 Stellrad zur Einstellung der Wellenlängen, 1 Küvettenhalter für eine Standardküvette (Innenmaß: 10 x 10 mm), 1 serielle (RS232) und USB Schnittstelle zur Übertragung der Resultate auf einen Drucker bzw.

PC, mehrere Messmöglichkeiten: Absorption/Transmission; FaktorKonzentration, Lichtquelle: Halogen-Glühlampe, Wolfram, Wellenlängenbereich: 335 ... 1000 nm, Wellenlängengenauigkeit: ± 2 nm, Wellenlängenreproduzierbarkeit: ± 1 nm, spektrale Bandbreite: 10 nm, photometr. Ber.: -0,300..2,500 Abs., Küvettenhalter: für Rechteckküvetten mit Außenmaß: 12 x 12 mm, Maße (mm): 385 x 310 x 190, Netzanschluss: 230 V~, 50 Hz, 2 Rechteckküvetten aus Glas (Außenmaß: 12 x 12 mm), 1 Datenkabel zum Anschluss des Gerätes an einen PC, 2 Ersatzsicherungen 35667-93

Funktion und Verwendung 10-mm-Rechteckküvetten für Spektralphotometer. Aus Polystyrol für Messungen im VIS-Bereich (360...2500 nm)

Küvette für Spektralphotometer, 2 Stück

Ausstattung und technische Daten Optische Weglänge bei allen Küvetten 10 mm, Außenmaße (mm): 12 x 12 x 44, Inhalt: ca. 4 ml 35663-10

Küvettenständer, PE, 12-plätzig Funktion und Verwendung 10-mm-Rechteckküvetten für Spektralphotometer. Aus optischem Glas für Messungen im VIS-Bereich (360...2500 nm) Ausstattung und technische Daten Funktion und Verwendung Küvettenständer aus Polyethylen (PE) für bis zu 12 Stück 10-mmRechteckküvetten.

35661-00

excellence in science 736

▪ ▪ ▪

optische Weglänge bei allen Küvetten 10 mm.

Außenmaße (mm): 12 x 12 x 45 Inhalt : ca. 4 ml

Küvette für Spektralphotometer, 2 Stück 35664-02 Küvette für Spektralphotometer, Quarzglas, 2 Stück 35665-02

3.7 Medizin 3.7.7 Geometrische Optik - Auge

Geometrische Optik - Auge Die geometrische Optik spielt beim Verständnis der Funktionsweise des Auges eine grundlegende Rolle. Mit deren Kenntnis lassen sich unter anderem die Bildentstehung auf der Netzhaut und die Entstehung von Sehfehlern erklären.

Augenfunktionsmodell

Menschliches Auge, physiologisches Modell

Funktion und Verwendung Zur anschaulichen Demonstration von Kurz- und Weitsichtigkeit sowie deren Korrektur.

Ausstattung und technische Daten Augapfel, schematisch nachgebildet mit abnehmbarem, als Projektionsfläche ausgebildetem hinterem Teil, Zwei Abstandsringe zur Veränderung der Länge des Augapfels, Zwei Vorsatzlinsen zur Korrektur der Sehfehler, Modelldurchmesser: 110 mm 66650-00

Experimente zum Augenfunktionsmodell

Funktion und Verwendung Das Modell verdeutlicht die physikalischen Vorgänge beim Sehen: Bilder eines Gegenstandes erscheinen auf der Netzhaut umgekehrt, Vorführung der Kurzsichtigkeit und deren Korrektur, Vorführung der Weitsichtigkeit und deren Korrektur, Korrektur von Sehfehlern durch vorgesetzte Optik Ausstattung und technische Daten stilisierter Augapfel, Linsen- und Kerzenhalter, verschiebbar, Vorsatzlinsen Ein ausführlicher Text liegt bei.

87043-00

Fehlsichtigkeit (Modellversuch) P1054300 Kurzsichtigkeit - Weitsichtigkeit P0872100 Bildumkehrung und Akkommodation P0872000

Auge mit variabler Linse, großes Funktionsmodell

Demo advanced Biologie Handbuch Praktikumseinheiten Sinnesphysiologie 1

Funktion und Verwendung Auge mit variabler Linse als Funktionsmodell für: Akkomodation der Linse, Kurz- und Weitsichtigkeit, Presbyopia, Korrektur durch Brillengläser Ausstattung und technische Daten Funktionsmodell auf Holzsockel, Maße (mm): 450 x 300 Beschreibung 22 Versuche zum Thema Lichtsinn bei Mensch, Tier und Pflanze.

Ringbindung, DIN A4, s/w, 60 Seiten.

Auge mit variabler Linse, großes Funktionsmodell 87037-00 Auge mit variabler Linse, kleines Funktionsmodell 87038-00

16703-01

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 737

3.7 Medizin 3.7.7 Geometrische Optik - Auge

Nachweis der Akkommodation mit dem Optometer

Experimente zum Aufbau und zur Funktion des Auges an der Hafttafel

Prinzip Mithilfe der geometrischen Optik auf der Hafttafel wird auf anschauliche Weise das Prinzip der Bildentstehung und die Anpassung des menschlichen Auges an unterschiedliche Gegenstandsweiten demonstriert. Ebenso werden Sehfehler und deren Korrektur mit durchschaubaren Experimenten durchgeführt.

Blickt man durch eine Blende mit zwei winzigen, nahe beieinander liegenden Löchern (Optometer-Blende), so erscheinen nahe am Auge gelegene Objekte ohne Akkommodation auf die jeweilige Entfernung zwar relativ scharf, aber doppelt. So lässt sich einfach nachweisen, ob richtig akkommodiert wurde (einfaches Bild) oder nicht (Doppelbild). Beim Fixieren der entfernteren Nadel erscheint die nähere Nadel doppelt. Beim Fixieren der näheren Nadel erscheint die entferntere Nadel doppelt.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Biologie Handbuch Praktikumseinheiten Sinnesphysiologie 1 16703-01 Deutsch

Aufbau und Funktion des Auges P1105200 Kurzsichtigkeit und ihre Korrektur P1105300 Weitsichtigkeit und ihre Korrektur P1105400

Demo Physik Haftoptik Gesamtgerätesatz ohne Tafel und Buch

P0872200

Optometer nach Scheiner 65986-00

Demo advanced Physik Handbuch Optik auf der Tafel Funktion und Verwendung Demo Physik Haftoptik Gesamtgerätesatz zur Durchführung von 60 Demonstrationsversuchen zu den Themen: Lichtausbreitung, Spiegel, Brechung, Linsen, Farben, Auge und optische Geräte.

Ausstattung und technische Daten 12V/50W-Halogenhaftleuchte, 12V/20W-Leuchtbox mit Magnetboden, Plexiglasmodellkörper wie Halbkreis, 2 Konvexlinsen, Konkavlinse, Trapez, rechtwinkl. Dreieck und Lichtleitermodell, Plan- und Konkav/ Konvexspiegel, optische Scheibe, 2 Blendenhalter, Küvette und Erde/ Mond-Modell, Zubehör für Farbmischungsexperimente, stapelbare Aufbewahrungsbox mit Deckel und gerätegeformten Schaumstoffeinsätzen.

Beschreibung 60 Versuchsbeschreibungen für Demonstrationsexperimente zur Optik.

Themenfelder: Lichtausbreitung, Spiegel, Brechung, Linsen, Farben, Auge und optische Geräte DIN A4, Spiralbindung, s/w, 132 Seiten.

01151-01

excellence in science 738

Demo Physik Haftoptik Gesamtgerätesatz ohne Tafel und Buch 08271-88 Haftoptik, Grundgerätesatz 08270-55 Haftoptik, Ergänzungsgerätesatz 08270-66

3.7 Medizin 3.7.7 Geometrische Optik - Auge

Linsengesetze und optische Instrumente

Reiter für optische Profilbank, h = 30 mm

Funktion und Verwendung Prinzip

Zur Halterung optischer Komponenten auf optischen Bänken.

Die optischen Eigenschaften einer Linse kann man durch ihre Brennweite f beschreiben. In diesem Versuch werden durch Bestimmung von Bild- und Gegenstandsweiten sowie nach dem Bessel-Verfahren Linsenbrennweiten bestimmt. Mit Hilfe der geprüften Linsen werden einfache optische Instrumente aufgebaut.

Ausstattung und technische Daten

Aufgaben Bestimmung der Brennweite der beiden unbekannten konvexen Linsen durch Messung der Entfernung von Bild und Objekt Bestimmung der Brennweite einer konvexen Linse und einer Kombination aus einer konvexen und konkaven Linse mit der Bessel Methode.

Aufbau der folgenden optischen Instrumente: Dia-Projektor, Mikroskop, Kepler-Fernrohr

Schwarz eloxierter Metallfuß mit 30 mm-Edelstahlsäule mit 10 mmAufnahmebohrung und mittiger Positionsmarke, Maße (mm): 50 x 84 x 30 Reiter für optische Profilbank, h = 30 mm 08286-01 Reiter für optische Profilbank, h = 80 mm 08286-02

Experimentierleuchte 5, mit Stiel

Lernziele Gesetz von Linsen, Vergrößerung, Brennweite, Entfernung zum Objekt, Teleskop, Mikroskop, optischer Strahlengang, Konvexe Linse, Konkave Linse, Reales Bild, Virtuelles Bild Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch P2210200 Funktion und Verwendung

Optische Profilbank, I = 1000 mm

Lichtquelle für optische Bänke.

Ausstattung und technische Daten Kunststoffgehäuse mit vertikal u. horizontal verstellbarer Lampenfassung, Gehäuseboden mit 6mm-Gewinde u. zusätzlichen Haltemagneten, inkl. 12V/10W-Halogenglühlampe u.Haltestiel (l=100 mm, d=10 mm), Maße (mm): 140 x 93 x 110 11601-10

Funktion und Verwendung Zum Aufbau optischer Strahlengänge.

Ausstattung und technische Daten Verwindungssteifes Spezialprofil aus AlMoSi-Leichtmetalllegierung, mit Korrosionsschutz und mm-Skalierung, Breite/Höhe: 81/32 mm, I = 1000 mm Optische Profilbank, I = 1000 mm 08282-00 Fuß für optische Profilbank, justierbar 08284-00

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3.7 Medizin 3.7.8 Humanphysiologie

Humanphysiologie Die Humanphysiologie ist ein wichtiger Bestandteil der medizinischen Ausbildung und befasst sich mit der Physiologie des Menschen sowie den physiologischen Grundlagen der Humanmedizin. Humanphysiologische Kurse und Praktika sind meist in folgende Teile (Labors) gegliedert, für die es eine Vielzahl leicht verständlicher Experimente gibt: EKG, Muskel- und Nervenphysiologie, Säure- und Basenhaushalt, Kreislauf und Durchblutung, Ventilation, Niere, Gesichtssinn, Reflexe, Sensorik und Okulomotorik, Gehörsinn.

TESS Set Elektrophysiologie EP

Cobra3-Set Elektrophysiologie

Funktion und Verwendung Funktion und Verwendung Vollständiges Grundgeräteset zur einfachen Durchführung von computergestützten Standardversuchen zu den Themen: Wir untersuchen unseren Herzschlag (Elektrokardiographie), Wir bestimmen unsere Herzfrequenz, Wir untersuchen unsere körperliche Fitness (Das Herz unter Belastung), Wir untersuchen unsere Muskelkraft (Elektromyographie), Wir messen unsere Augenbewegungen (Elektrookulographie), Wir messen unsere Lesegeschwindigkeit (Lesekompetenz), Elektronystagmographie TESS Set Elektrophysiologie EP 12673-88 Cobra4 Sensor-Unit Electrophysiology, Set inkl. Messleitungen und EKG Einwegelektroden 12673-77 Cobra4 Wireless Manager 12600-00 Cobra4 Wireless-Link 12601-00

TESS advanced Biologie Handbuch Cobra4 Elektrophysiologie: EKG, EMG, EOG

Kompletter Gerätesatz zur Durchführung von computergestützten Standardversuchen im Bereich Human- und Tierphysiologie, Herz, Muskel, Auge, Nerv.

Ausstattung und technische Daten Computerinterface Cobra 3 mit USB-Anschluss, online Frequenzanalyse, USB-Anschlusskabel, Bioverstärker mit 100- und 1000-facher Signalverstärkung, radialer Reflexhammer zum direkten Anschluss an das Computerinterface, Elektrodensammelkabel zum Anschluss der Elektroden für EKG- und EMG Elektroden mit Schutzwiderständen, drei EKG-Elektroden aus Edelstahl, Kontaktfläche 30 x 80 mm, drei EMG-Hütchen-Elektroden mit Kabel und 2 mm-Miniaturkupplungen, Elektroden-Gel, Aufbewahrungsbox für Zubehör Cobra3-Set Elektrophysiologie 65981-66 Bio-Verstärker 65961-93 Cobra3 BASIC-UNIT, USB 12150-50 Netzgerät 12 VDC/2 A 12151-99

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Biology

Beschreibung 7 Schülerversuche zur Elektrophysiologie (EKG,EMG, EOG) mit dem kabellosen Messwerterfassungssystem Cobra4.

Themenfelder: Elektrokardiographie, Herz unter Belastung, Elektromyographie, Elektrookulographie, Lesekompetenz, Elektronystagmographie.

DIN A5, in Farbe, 68 Seiten.

12673-11

54 Versuchsbeschreibungen zu unterschiedlichen Themenbereichen der Biologie.

Themenfelder: Nervensystem, Herz-Kreislaufsystem, Muskulatur, Gehörsinn, Gravitationssinn, Temperatursinn, Gesichtssinn, Verhalten, Atmung, Ökologie und Umwelt, Pflanzenphysiologie, Biochemie.

DIN A4, Spiralbindung, s/w, 190 Seiten, in Englisch.

16506-02

excellence in science 740

Beschreibung

3.7 Medizin 3.7.8 Humanphysiologie

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences

Demo advanced Biologie Handbuch Strukturen und Funktionen (BT)

Beschreibung

Beschreibung

Mehr als 200 Versuchsbeschreibungen zu Themenbereichen der Angewandten Naturwissenschaften (Applied Sciences).

121 Grundlagenversuche zu 12 Themen: Zellen und Zelldifferenzierung, Wasser- und Mineralhaushalt, Photosynthese, Atmung, Blut und Blutkreislauf, Ernährung und Verdauung, Enzyme, Sinnesleistung bei Mensch und Tier, Neuronen Reizaufnahme und -reaktion bei Pflanzen, Verhalten, Wachstum und Entwicklung, Fortpflanzung.

Themenfelder: Angewandte Mechanik, Photonik, Elektrotechnik, Erneuerbare Energie, Geowissenschaften, Materialwissenschaften inkl.

Nanotechnologie, Landwirtschaft inkl. Ernährung und Ökologie, Medizin

Ringordner DIN A4, s/w, 249 Seiten.

DIN A4, Ringordner, in Farbe, über 1000 Seiten, in Englisch 01139-11 16508-02

Demo advanced Biologie Handbuch Praktikumseinheiten Sinnesphysiologie 1

Demo advanced Biologie Handbuch Praktikumseinheiten Dissimilation

Beschreibung Beschreibung

23 Versuche zur Dissimilation.

22 Versuche zum Thema Lichtsinn bei Mensch, Tier und Pflanze.

Themenfelder: Atmung, Gärung, Blutkreislauf.

Ringbindung, DIN A4, s/w, 60 Seiten.

Ringordner DIN A4, s/w.

16703-01

16700-61

Demo advanced Biologie Handbuch Praktikumseinheiten Sinnesphysiologie 2 Beschreibung 19 Versuche zu den Themenfeldern: Gehör, Mechanischer Sinn, Temperatursinn bei Mensch,Tier und Pflanze.

Ringordner DIN A4, s/w.

16703-11

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 741

3.7 Medizin 3.7.8 Humanphysiologie

Elektrokardiographie

Muskel- und Nervenphysiologie

Wir untersuchen unseren Herzschlag Elektrokardiographie (EKG)

Wir untersuchen unsere Muskelkraft Elektromyographie

Prinzip

Messung der Muskelaktivitäten des Herzens an der Hautoberfläche mit Hilfe eines sogenannten Elektrokardiogramms (EKG). Mit einem Elektrokardiogramm können die verschiedenen, aufeinander folgenden Teilaktivitäten des Herzmuskels abgeleitet werden.

Mit Hilfe eines Elektromyogramms (EMG) kann die elektrische Aktivität eines Muskels oder gleich mehrerer Muskeln über die Hautoberfläche gemessen werden, wenn sie sich zusammenziehen. Für die Durchführung eines Elektromyogramms wird die elektrische Aktivität eines Muskels im entspannten Zustand und bei unterschiedlich starker Kontraktion registriert.

Aufgaben

Aufgaben

Erstelle ein Elektrokardiogramm und bestimme die verschiedenen Phasen der Herzaktivität, Vergleiche das EKG einer „normalen" Herzkontraktion mit dem EKG einer Herzkontraktion, die durch einen Herzschrittmacher angeregt wurde

Erstelle ein EMG von deinem Bizepsmuskel bei mehrfacher Kontraktion, Erstelle ein EMG von deiner Wade bei verschiedenen Bewegungsabläufen

Prinzip

Kann mit dem TESS Set Elektrophysiologie (12673-88) durchgeführt werden.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS und Demo advanced Handbuch Cobra4 Physik, Chemie, Biologie, Alltagsphänomene 01330-01 Deutsch

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS und Demo advanced Handbuch Cobra4 Physik, Chemie, Biologie, Alltagsphänomene 01330-01 Deutsch P1350360

P1332760

Elektrokardiographie (EKG) des Menschen

Elektromyographie (EMG) am Oberarm

Prinzip und Aufgaben

Prinzip und Aufgaben

Aufzeichen eines Elektrokardiogramms. Zuordnung zur Herzfrequenzkurve (P/T Welle, P-Q Segment, QRS Komplex).

Aufnahme eines Elektromyogramms (EMG) eines entspannten oder zusammengezogenen Oberarmmuskels (Bizeps). Messung der Frequenz und der Amplitüde des EMG bei maximaler Kontraktion.

Lernziele Elektrokardiogramm nach Einthoven ll, Herzfrequenz, Entspanntes und belastetes Herz, EKG Segmente, Vorhöfe, Ventrikel, AV-Knoten Kann mit dem Cobra3-Set Elektrophysiologie (65981-66) durchgeführt werden.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Biology 16506-02 Englisch

Lernziele Elektromyogramm, Muskelkontraktion, Bizeps, Muskelpotenzial, Zusammengesetztes Aktionspotenzial Durchführbar mit Cobra3-Set Elektrophysiologie (65981-66).

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Biology 16506-02 Englisch P4030111

P4020111

excellence in science 742

Kann mit dem TESS Set Elektrophysiologie (12673-88) durchgeführt werden.

3.7 Medizin 3.7.8 Humanphysiologie

Muskeldehnungsreflex und Bestimmung der Leitungsgeschwindigkeit

Kreislauf und Durchblutung

Blutdruckmessung

Prinzip und Aufgaben Auslösen eines Dehnungsreflex in der Unterschenkelmuskelatur durch Klopfen auf die Achillessehne (Achillesehnenreflex). Aufzeichnen des zusammengesetzten Aktionspotenzials und Bestimmung der Reflexlatenz sowie der Leitungsgeschwindigkeit.

Lernziele Elektromyogramm, Muskeldehnungsreflex, Achillessehne, Reflexlatenz, Leitfähigkeit, Jendrassik-Effekt Kann mit dem Cobra3-Set Elektrophysiologie (65981-66) durchgeführt werden.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Biology 16506-02 Englisch

Prinzip und Aufgaben Aufnahme eines Diagramms zur Blutdruckmessung und Bestimmung der Werte von systolischen und diastolischen Blutdruck.

Lernziele Systolischer Blutdruck, Diastolischer Blutdruck, Messmanschette, Blut-Puls-Wellen P4020360

Cobra4 Sensor-Unit Thermodynamics, Druck absolut 2 bar und 2 x Temperatur NiCr-Ni

P4030211

Reflexhammer, triggernd

Funktion und Verwendung Messaufnehmer für Druck- und Temperaturmessungen zum Anschluss an alle Cobra4 Grungeräte.

Ausstattung und technische Daten Temperatur: Messbereich: -200..+1200 °C, Auflösung: 0,1 K, Messgenauigkeit: entspricht der Genauigkeit der verwendeten Fühler

Funktion und Verwendung Zur mechanischen Auslösung eines Triggerimpulses beim Messen von Muskeldehnungsreflexen.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪

Reflexhammer zum direkten Anschluss an Messwerterfassungssysteme 2-m-langes Anschlusskabel mit 4-mm-Steckern.

65981-10

Druck: Messbereich: 0...2000 hPa, Auflösung: 0,1 hPa, Messgenauigkeit: ± 0,5% Allgemein: Datendurchsatzrate: max. 5 Hz, Maße (mm): ca. 62 x 63 x 35, Gewicht: ca. 190 g Cobra4 Sensor-Unit Thermodynamics, Druck absolut 2 bar und 2 x Temperatur NiCr-Ni 12638-00 Cobra4 Wireless-Link 12601-00 Cobra4 Wireless Manager 12600-00 Blutdruck-Messkombination 64234-00

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3.7 Medizin 3.7.8 Humanphysiologie

Regulation der Körpertemperatur beim Menschen

Blutdruckmessung

Prinzip und Aufgaben Prinzip und Aufgaben Aufnahme eines Diagramms zur Blutdruckmessung und Bestimmung der Werte von systolischen und diastolischen Blutdruck.

Lernziele Systolischer Blutdruck, Diastolischer Blutdruck, Messmanschette, Blut-Puls-Wellen Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch

Anfertigung von Kurven, die die Regulierung der Körpertemperatur aufzeigen und Diskussion von Gemeinsamkeiten und Unterschieden bei verschiedenen Bedingungen.

Lernziele Körpertemperaturregulation, Strahlung, Evaporation, Hauttemperatur, Erwärmung-/Kühlungseffekte Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Biology 16506-02 Englisch P4060311

P5980211

Cobra3 Messmodul Druck

Funktion und Verwendung Steckmodul zur Druckmessung für die Cobra3 BASIC-UNIT. Ausstattung und technische Daten Messbereich: 0...2 bar, Auflösung: 0,5 mbar, Linearität: 0,25 %, Überlastbarkeit: bis 4 bar, Kunststoffgehäuse m. rückseitigem D-Sub-Stecker, 25-polig, Maße (mm): 100 x 50 x 40.

Cobra3 Messmodul Druck 12103-00 Cobra3 BASIC-UNIT, USB 12150-50 Netzgerät 12 VDC/2 A 12151-99 Blutdruck-Messkombination 64234-00

excellence in science 744

Veränderung der Durchblutung beim Rauchen

Prinzip und Aufgaben Aufzeichen einer Kurve, die die Veränderungen der Hauttemperatur während des Rauchens anzeigt. Diskussion der Kurven im Hinblick auf die Rauchgewohnheiten der Testperson.

Lernziele Hauttemperatur, Starke und gemäßigte Raucher, Gelegenheitsraucher, Nichtraucher Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5980311

3.7 Medizin 3.7.8 Humanphysiologie

Phonokardiographie: Herz- und Gefäßschallmessung (PKG)

Cobra4 Sensor-Unit Pulse, Pulsmessung, inkl. Ohrclip

Funktion und Verwendung Messaufnehmer zur Messung der Pulsrate am menschlichen Ohr bzw.

Finger zum Anschluss an alle Grundgeräte der Cobra4-Familie.

Ausstattung und technische Daten

Prinzip und Aufgaben Kardiale und vaskuläre akustische Messungen an verschiedenen Stellen des Kreislaufsystems. Messungen des Pulsschlags bei verschiedenen Leveln von sportlicher Belastung.

Lernziele Puls, Hals- und Brustgeräuschmessungen, Herz in Ruhe und unter Belastung, Kontraktionsrate, Systole, Klappengeräusch, Diastole

Messbereich: 40 bis 240 Pulsschläge/Min, Genauigkeit: 2%, Inklusive Ohrclip (Kabellänge 1 m), Anzeige der Pulsrate: grafisch und digital, Abmessungen (LxBxH in mm): 60 x 70 x 35, Masse (g): 100, Anschluss: Sub-D-15-polig, Max. Datendurchsatzrate: 20 Hz. Cobra4 Sensor-Unit Pulse, Pulsmessung, inkl. Ohrclip 12672-00 Cobra4 Mobile-Link, Set inkl. Akkus, SD-Speicherkarte, USBKabel und Software measure 12620-55

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch

Ventilation

P5980111

Messung der Atmungsrate beim Menschen Akustische Messsonde

Funktion und Verwendung Hochempfindliches Mikrofon zur Messung des Herz- und Gefäßschalls und zum punktförmigen Ausmessen von Schallfeldern z.B. in den Ohren des Kunstkopfes.

Ausstattung und technische Daten Elektretmikrofon mit Verstärker, 1,5 m Kabel mit Sub-D-Stecker, Frequenzbereich 50 Hz-20 kHz, Anschluss an Cobra3-BASIC-UNIT. Akustische Messsonde 03544-00 Cobra3 BASIC-UNIT, USB 12150-50 Netzgerät 12 VDC/2 A 12151-99 Software Cobra3 Universalschreiber 14504-61

Prinzip und Aufgaben Die Anzahl von Inhalationen per Zeiteinheit ist abhängig von vielen Faktoren wie Lungenkapazität, Gesundheitszustand und Aktivität.

Die Atemfrequenzen vor und nach körperlicher Anstrengung werden gemessen und verglichen.

Lernziele Atemfrequenz, Rumpfdruckmessungen, Atmen im Ruhezustand, bei leichter und schwerer Anstrengung, Diaphragmatischer und thorakaler Atem Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5980911

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 745

3.7 Medizin 3.7.8 Humanphysiologie

Cobra4 Sensor-Unit Spirometry, Atemvolumen

Bestimmung des Gesichtsfeldes beim Menschen

Funktion und Verwendung Die Cobra4 Sensor-Unit Spirometry dient der Messung des atemabhängigen Lungenvolumens.

Vorteile Durch die Möglichkeit der Messwerterfassung erhält man ein Spirogramm, anhanddessen verschiedene Funktionsgrößen des Atemvolumens bestimmt werden können. Die Messung und Anzeige der Messdaten kann sowohl mit oder ohne PC, im Schüler- oder Demonstrationsexperiment erfolgen.

Ausstattung und technische Daten Messbereich (Genauigkeit): -15 ... +15 l/s (3%) Cobra4 Sensor-Unit Spirometry, Atemvolumen 12675-00 Cobra4 Wireless-Link 12601-00 Cobra4 Wireless Manager 12600-00 Software measure Cobra4, Einzelplatz- und Schullizenz 14550-61

Prinzip In diesem Versuch wird das Gesichtsfeld des linken und rechten Auges für die Farben weiß, rot und grün sowie die Lage des blinden Flecks ermittelt. Dazu wird die Fixiermarke langsam von der Peripherie in Richtung des Zentrums der Perimeter-Innenseite bewegt, bis die Versuchsperson die Farbe der Marke gerade wahrnimmt.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Biologie Handbuch Praktikumseinheiten Sinnesphysiologie 1 16703-01 Deutsch P0872900

Perimeter, 60 cm Durchmesser

Gesichtssinn

Augenfunktionsmodell

Perimeter, 60 cm Durchmesser 65984-00 Reizlichtquelle 65985-00

Motor mit Scheibenhalter 12 V

Funktion und Verwendung Zur anschaulichen Demonstration von Kurz- und Weitsichtigkeit sowie deren Korrektur.

Ausstattung und technische Daten Augapfel, schematisch nachgebildet mit abnehmbarem, als Projektionsfläche ausgebildetem hinterem Teil, Zwei Abstandsringe zur Veränderung der Länge des Augapfels, Zwei Vorsatzlinsen zur Korrektur der Sehfehler, Modelldurchmesser: 110 mm 66650-00

excellence in science 746

Motor mit Scheibenhalter 12 V 11614-00 Farbenscheibe, variabel 65987-00

3.7 Medizin 3.7.8 Humanphysiologie

Subjektive Farbmischung mit der Farbenscheibe

Additive Farbmischung und Farbverhüllung

Prinzip Je nach Anzahl, Farbe und Größe der Sektoren der Farbenscheibe kann die Fläche der rotierenden Scheibe in jeder beliebigen Färbung erscheinen. So kann der Farbeindruck Orange (eine der acht Grundfarben der Scheibe) durch Mischung von 130° Gelb und 230° Rot erzeugt werden, der Farbeindruck Violett durch Mischung von 150° Hellblau und 210° Rot. Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Biologie Handbuch Praktikumseinheiten Sinnesphysiologie 1 16703-01 Deutsch P0872500

Nachweis der Akkommodation mit dem Optometer

Prinzip Erzeugung gemischter Farben und weißen Lichts durch überlagernde Projektion von rotem, blauen und grünem Licht (additive Mischung).

Lernziele Additive Farbmischung, subtraktive Farbmischung, Komplementärfarben, Farbsättigung, Weißausblendung, Schwarzausblendung Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Biology 16506-02 Englisch P4070600

Dreifachleuchte

Funktion und Verwendung Für Farbmischungsversuche in Verbindung mit Helligkeitssteller.

Prinzip Blickt man durch eine Blende mit zwei winzigen, nahe beieinander liegenden Löchern (Optometer-Blende), so erscheinen nahe am Auge gelegene Objekte ohne Akkommodation auf die jeweilige Entfernung zwar relativ scharf, aber doppelt. So lässt sich einfach nachweisen, ob richtig akkommodiert wurde (einfaches Bild) oder nicht (Doppelbild). Beim Fixieren der entfernteren Nadel erscheint die nähere Nadel doppelt. Beim Fixieren der näheren Nadel erscheint die entferntere Nadel doppelt.

Dreifachleuchte 13760-00 Helligkeitssteller, Farbmischung 13760-93 Umfeldblende, d 20mm 17556-00

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Biologie Handbuch Praktikumseinheiten Sinnesphysiologie 1 16703-01 Deutsch P0872200

Optometer nach Scheiner 65986-00

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 747

3.7 Medizin 3.7.8 Humanphysiologie

Reflexe

Elektrookulographie (EOG) des Menschen

Test des menschlichen Reaktionsvermögens

Prinzip und Aufgaben Messung der Verzögerungszeit in einem Reaktionstest. Analyse der Beruhigungszeit. Bestimmung des Frequenzbereichs der Reize. Untersuchung der Auswirkung von Lärm und Alkohol auf die Reaktionsleistung. Die Testperson sollte die rechtwinklige Kurve auf einer langsam rotierenden Trommel mithilfe eines Filzstifts, der in einen Schlitz eingesetzt ist, nachzeichnen.

Lernziel Reaktionsleistung, Stroboskopische Trommel, Regelkreis, Rückmeldungsreaktion, Verzögerungszeit, Durchlaufzeit, Frequenzbereich Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Biology 16506-02 Englisch

Prinzip Aufzeichung der durch Augenbewegungen hervorgerufenen Veränderung der elektrischen Spannung an der Gesichtshaut.

Aufgabe Aufnahme eines Elektrookulogramms (EOG) mit einem geübten Lesenden, einem weniger geübten (sechsjährigen) Schulkind und, wenn möglich, einer Testperson, die ein Schnellleseverfahren beherrscht. Untersuchung der schnellen, horizontalen Augenbewegung (Saccaden) und der Fixierungsperioden.

Lernziele Elektrische Feldmessungen, Augenbewegungen, Dipole, Saccaden, Fixierungsperiode, geübter Lesender gegenüber Schulkind, Schnellleseverfahren

P4070400

Kann mit dem Cobra3-Set Elektrophysiologie (65981-66) durchgeführt werden.

Streifentrommel

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Biology 16506-02 Englisch P4070511

Muskeldehnungsreflex und Bestimmung der Leitungsgeschwindigkeit Funktion und Verwendung Zur Erzeugung bewegter Reizmuster zur Bestimmung des Bildauflösungsvermögens des Auges bzw. als Testgerät für das menschliche Reaktionsvermögen, sowie als Zentrifugalapparat zur Untersuchung der Auswirkung von Massenbeschleunigungen auf Pflanzen und Tiere.

Ausstattung und technische Daten Trommel (Umfang 100 cm) drehbar gelagert auf Stativstange, mit Muster an der Innenseite von 180 gleich breiten schwarzen und weißen Streifen, Spaltblende für Reaktionsversuche, Antriebsriemen (115 cm), Antrieb von einem seitlich angeordneten Motor mit Getriebe, Trommel-Drehzahlen 0 ... 150 pro Minute (= 0 ... 12 V am Motor) Streifentrommel 65976-00 Reaktionstestbogen, Satz von 20 Stück 65976-02 Motor mit Scheibenhalter 12 V 11614-00

excellence in science 748

Kann mit dem Cobra3-Set Elektrophysiologie (65981-66) durchgeführt werden.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Biology 16506-02 Englisch P4030211

3.7 Medizin 3.7.8 Humanphysiologie

Wir messen unsere Augenbewegungen Elektrookulographie

Zeitliches Auflösungsvermögen des menschlichen Auges

Prinzip und Aufgaben Prinzip In diesem Versuch lässt sich die elektrische Aktivität nachweisen, die bei der Bewegung der Augen entsteht. Hierbei erfassen mehrere Elektroden an der Gesichtshaut Veränderungen der elektrischen Spannung, die bei Bewegungen der Augen auftreten. Dieses Verfahren wird als Elektrookulographie (EOG) bezeichnet.

Aufgabe Erstelle ein Elektrookulogramm der Bewegung deiner Augen. Bewege hierfür deine Augen abwechselnd von links nach rechts Kann mit dem TESS Set Elektrophysiologie (12673-88) durchgeführt werden.

Bestimmung der Blinkfrequenz einer LED, die den Eindruck von kontinuierlichem Licht erzeugt. Änderung der Einfallrichtung des Lichts mithilfe eines Perimeters. Bestimmung der Blinklichtschwelle des linken und rechten Auges im Verhältnis zur Einfallrichtung des Lichtsreizes und dem Anpassungszustand der Augen.

Lernziele Perimeter, Zeitliche Auflösung, Verschmelzungsfrequenz, Helles/ dunkles und angepasstes Auge Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5980800

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS und Demo advanced Handbuch Cobra4 Physik, Chemie, Biologie, Alltagsphänomene 01330-01 Deutsch

Perimeter, 60 cm Durchmesser

P1350460

Sensorik und Okulomotorik

Bestimmung des Gesichtsfelds beim Menschen Funktion und Verwendung Zur Bestimmung des Gesichtsfeldes für verschiedene Farben und des zeitlichen Auflösungsvermögens des menschlichen Auges.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ Lernziel: Perimeter, Gesichtsfeld (für weiss, blau, rot, grün), Blickfeld, Blinder Fleck, Skotom, Stäbchen und Zapfen Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch

Halbkreisförmige Schiene mit 60 cm Durchmesser, Winkelskale und Stiel zur Befestigung am Stativ 10 Fixiermarken in verschiedenen Farben starker Magnet zum Bewegen einer Marke auf der Innenseite der Schiene von außen her Tiefe: 25 cm Weite: 60 cm

Perimeter, 60 cm Durchmesser 65984-00 Reizlichtquelle 65985-00 Sinusgenerator 65960-93 Digitaler Funktionsgenerator, USB 13654-99

P5980700

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 749

3.7 Medizin 3.7.8 Humanphysiologie

Wir messen unsere Augenbewegungen Elektrookulographie

Biofeedback-System

Funktion und Verwendung Kann mit dem TESS Set Elektrophysiologie (12673-88) durchgeführt werden.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS und Demo advanced Handbuch Cobra4 Physik, Chemie, Biologie, Alltagsphänomene 01330-01 Deutsch P1350460

Dieses Gerät korreliert die Beziehung von Stress zum galvanischen Hautwiderstand, der vom sympathischen Nervensystem kontrolliert wird. Es übersetzt kleine Spannungs-Änderungen der Haut in ein messbares Signal, das auf einem Messgerät dargestellt wird, oder über Kopfhörer akustisch wahrgenommen werden kann (beides im Lieferumfang enthalten). Dieses System erlaubt es auch, die Änderungen von Hauttemperatur darzustellen, die als Ergebnis von Stress auftreten.

Ausstattung und technische Daten Monitor für galvanischen Hautwiderstand, Temperatursensor, doppelter Empfindlichkeitsmeter für visuelles Feedback, Biofeedbackentspannungskassette, 9-V-Batterie, Gebrauchsanweisung, alles in einem Koffer verpackt, Größe des Anzeigegerätes: 9 x 6,8 x 3,9 cm

Elektrookulographie (EOG) des Menschen

87911-00

Gehörsinn

Verschmelzungsfrequenz und obere Hörgrenze des Menschen

Kann mit dem Cobra3-Set Elektrophysiologie (65981-66) durchgeführt werden.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Biology 16506-02 Englisch

Prinzip und Aufgaben Bestimmung der Mischungsfrequenz und des oberen akustischen Grenzbereichs der Testpersonen verschiedenen Alters. Stimulation des Ohrs mit Tönen des unteren und oberen akustischen Grenzbereichs durch Verwendung eines Sinuskurvengenerators und Kopfhörern.

P4070511

Lernziele Akustischer Hörgrenzbereich, Mischungsfrequenz, Hörumfang, Sinuskurvengenerator Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5980400

excellence in science 750

3.7 Medizin 3.7.8 Humanphysiologie

Hörgrenze und Frequenzunterscheidungsschwelle beim Menschen

Digitaler Funktionsgenerator, USB

Funktion und Verwendung Prinzip und Aufgaben 1.

2.

Bestimme den Hörumfang im Hörbereich eines Menschen und stelle eine Hörumfangskurve dar.

Bestimme die Frequenzdifferenz zwischen zwei Tönen der gleichen Intensität, welche noch als zwei verschiedene Töne wahrgenommen werden können. Stelle eine Kurve des Frequenzdifferenzierungsumfangs dar.

Digitaler Signalgenerator zum Einsatz als programmierbare Spannungsquelle für Praktikums- und Demonstrationsexperimente vorallem aus dem Bereich Akustik, Elektrotechnik / Elektronik.

▪ ▪ ▪ ▪

Lernziele Hörumfangskurve, Frequenzdifferenzierungsumfang, Hörumfang Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5980511

▪

▪ ▪ ▪

Sinusgenerator

▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Frequenzbereich: 0,1Hz…1Mhz Klirrfaktor: <0,5% Signalformen: Sinus, Dreieck, Rechteck, Frequenzrampe, Spannungsrampe Verstärkerausgang, kurzschlussfest, auf BNC und 4 mm Buchsen: Ausgangsspannung 0…20Vss an Ra> 40 Ω; DC-Offset: ±10V (Schrittweite 5 mV); Ausgangsleistung: 5W (bei bis zu 1A) an Ra = 20 Ω Kopfhörerausgang, auf 3,5 mm Klinkenbuchse: zuschaltbar; für Standard-Kopfhörer oder Lautsprecherboxen; Ausgangsspannung: 0…1Vss an Ra = 400 Ω Sync-(Trigger) Ausgang, auf BNC: Ausgangswiderstand: 50 Ω; Pegel: CMOS (5V) U=f(f)-Ausgang, auf BNC, kurzschlussfest: zum Auslesen der Frequenz als Spannung 0...10V (0...1MHz) monochromes Grafikdisplay mit kontinuierlicher Einstellung der Hintergrundbeleuchtung: 128x64 Pixel USB 2.0 Anschluss Einstellungen über Tasten und Einstellrad bzw. softwaregestützt über USB Stromversorgung 100 V~ - 240 V~ bei 50/60Hz Schlagfestes Kunststoffgehäuse mit Traggriff Maße (mm): 194 x 140 x 130

Verfügbar ab Ende 2010 13654-99

Schallkopf/Lautsprecher Funktion und Verwendung Zur Erzeugung sinusförmiger Signale für Audiometrie und Akustik.

Vorteile Kopfhörer (Klinkenstecker) und Lautsprecher (4 mm Stecker) anschließbar, 4-stellige Digitalanzeige, automatische Bereichsumschaltung, Kopfhörerausgang abschaltbar Ausstattung und technische Daten 3 Frequenzbereiche: 10...200 Hz; 100...2000 Hz; 1...20 kHz, Ausgangsspannung: 0...6 V für 4 Ohm; 0...10 V für > 20 Ohm, Ausgangsleistung: 1 W für 4 Ohm, Klirrfaktor: < 1% bei 1 kHz, Anschlussspannung: 230 V~, 50...60 Hz, Schlagfestes, stapelbares Kunststoffgehäuse mit Traggriff, Maße (mm): 194 x 140 x 130, Sinusgenerator 65960-93 Kopfhörer, Stereo 65974-00

Funktion und Verwendung Als Schallstrahler in Verbindung mit Frequenzgeneratoren sowie Empfänger in Verbindung mit NF-Verstärker (13625-93). Die Schallwellen können mit Hilfe eines Richtzylinders (03525-00) gebündelt werden.

Ausstattung und technische Daten permanent-dynamisch, 4-mm-Buchsen, Übertragungsbereich: 150 Hz...20 kHz, Nennleistung: 4 W / 10 W Musikbelastbarkeit, Impedanz: 4 Ω, Durchmesser: 60 mm, Stiel: (l=145 mm, d=10 mm).

Schallkopf/Lautsprecher 03524-00 Richtzylinder 03525-00

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 751

3.7 Medizin 3.7.8 Humanphysiologie

Akustische Raumorientierung

TESS Physik Set Akustik

Funktion und Verwendung Geräteset zur Durchführung von 20 Schülerversuchen zu den Themen:

Prinzip und Aufgaben Lokalisieren einer Geräuschquelle mithilfe eines Kunstkopfs. Messung der Zeit- und Intensitätsunterschiede der Schallwelle beim Auftreffen auf das linke und rechte Ohr des Kunstkopfs.

Lernziele Räumliche Orientierung, Kunstkopf, Akustiksonde, Schwellenwinkel, Laufzeitunterschied Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Applied Sciences 16508-02 Englisch P5980611

Was ist Schall? Erzeugung und Ausbreitung, Wahrnehmung, Schall als Welle, Technische Anwendungen, Musik Vorteile Leistungsfähige didaktische Software zur Erzeugung und Analyse von Schallsignalen, Vollständiges Geräteset: Einfache Durchführung der Experimente, Stabile Aufbewahrung, Experimentierliteratur für Schüler und Lehrer erhältlich, Abgestimmt auf die Bildungspläne: Alle Themenbereiche abgedeckt Ausstattung und technische Daten Das Geräteset besteht aus allen für die Versuche notwendigen Komponenten, inkl. Software, Stabile, stapelbare Aufbewahrungsbox mit gerätegeformtem Schaumstoffeinsatz 13289-88

Akustische Raumorientierung (mit der Cobra3 BasicUnit)

Biofeedback-System

87911-00

Das Hören, Schüler-Kit, mit Koffer Funktion und Verwendung Zum Nachweis des beidohrigen, räumlichen Hörens und zur Messung des Schwellenwinkels.

Vorteile In den naturgetreu nachgebildeten Ohren werden hochempfindliche Mikrofone (03544-00) eingesetzt und zur Auswertung am ComputerInterface Cobra3 BASIC-UNIT (12150-50) angeschlossen Ausstattung und technische Daten Kopf aus Styropor, beflockt, anthrazit; Ohren aus Gummi Kunstkopf ohne akust. Messsonden 65975-01 Halbkreis-Skala mit Zeiger 08218-00 Messmikrofon mit Verstärker 03543-00

Ausstattung und technische Daten 3 Spezialstimmgabeln, 1 Anschläger, 2 Tamborine, 1 Styroporkugel am Faden, 1 "lautlose" Hundepfeife, Lehrerbegleitinfo, Lieferung in stabilem Koffer 87047-00

excellence in science 752

3.7 Medizin 3.7.9 Neurophysiologie - Nervensystem

Neurophysiologie - Nervensystem Das Nervensystem bezeichnet die Gesamtheit aller Nervenzellen (und Gliazellen). Es hat die Aufgabe, Informationen über die Umwelt und den Organismus aufzunehmen, zu verarbeiten und Reaktionen des Organismus zu veranlassen, um möglichst optimal auf Veränderungen zu reagieren. Es realisiert damit eine der Grundeigenschaften des Lebens, die Reizbarkeit (Irritabilität). Die Verarbeitung und Leitung der Reize erfolgt in den Nervenzellen (Neuronen) in Form von elektrischen Signalen. Zum Verständnis der unterschiedlichen Mechanismen der Reizung, Reizleitung und Prozessen wie zum Beispiel Lernen sind einfache und durchschaubare Experimente unumgänglich. Sie dienen in erster Line als Basis für das Verständnis von komplexen neurobiologischen Zusammenhänge zu Themen wie zum Beispiel Alzheimer, Parkinson, Demenz, Gedächtnisverlust und Schmerz. Nachdem in Kapitel Elektrische Leitung, Potentiale und Elektrophysiologie und in Kapitel Humanphysiologie bereits Grundlagen wie die Entstehung eines Ruhepotentials oder die Messung von EKG, EMG und EOG vorgestellt wurden, geht es hier in erster Linie um das Verständnis der Verarbeitung von Reizen insbesondere das Zusammenspiel von Nervenzellen und die Reizleitung.

Neurobiologie: Neuronale Netze

Cobra3-Set Neurobiologie, inkl. Handbuch

Prinzip

Funktion und Verwendung

Mit 1 Nervenzelle: Intrazelluläres Potenzial und Aktionspotenzial, Vergleich zwischen niedriger und hoher Feuerschwelle, Vergleich zwischen niedriger und hoher Reizstärke, Membranzeitkonstante und Tiefpassfilterung, Exzitatorische Synapse, Depolarisation, Zeitliche Bahnung, Räumliche Bahnung, Synaptische Verstärkung durch Endverzweigung, Wirkung eines abnehmenden Reizes, Hebbsche Synapse, Synaptisches Lernen und Vergessen, Inhibitorische Synapse, Hyperpolarisation, Räumliche inhibitorischexzitatorische Bahnung, Vetosynapse

Kompletter Gerätesatz zur Durchführung von 13 Versuchen zum Thema "Nervenzelle" bestehend aus Neuronenbaustein, Betriebsgerät zur Erzeugung von "Muskel- und Sinnesreizen" und zur Stromversorgung, Computerinterface, measure-Software, Datenanzeige und -auswertung, verschiedene Kabel, Versuchshandbuch.

Mit 2 Nervenzellen: Renshaw-Hemmung, Motoneuronsignale mit rekurrenter Hemmung mittels Renshawzelle, Motoneuronsignale ohne rekurrente Hemmung, Funktionale Eigenschaft der RenshawHemmung, Laterale Hemmung und Kontrastverbesserung, Laterale Hemmung, Kontrastverbesserung, Neuronale Grundlagen der klassischen Konditionierung, Bedingter Reflex, Umgekehrte Reizabfolge bedingt keine Konditionierung.

Mit 3 Nervenzellen: Transiente (phasische) Antworten, Transiente Antworten: ON Neuron, Transiente Antworten: OFF Neuron, Gleichzeitige Aktivierung von ON und OFF Neuronen, Neuronaler Oszillator (Schrittmacher), Kreisende Erregung (Kurzzeitgedächtnis), Kreisende Erregung Variation 1: Dämpfung, Kreisende Erregung Variation 2: Tetanus, Kreisende Erregung Variation 3: Gleichgewicht, Großhirnrinde und sensorisches Lernen: funktionelle Eigenschaften einer Triade.

Ausstattung und technische Daten Der Neuronenbaustein simuliert eine Nervenzelle mit einem apikalen Dendriten, einem Zellkörper und einer Nervenfaser; Signaleingänge, exzitorische Synapsen, Hebbsche Synapse, inhibitorische Synapsen, Veto-Synapsen als präsynaptische stille Inhibitoren; Signalausgänge für intrazelluläres Potential und für Aktionspotentiale; Akustische Wiedergabe der AP; Einstellung der Feuerschwelle Cobra3-Set Neurobiologie, inkl. Handbuch 65963-11 Zusatz-Nervenzelle 65963-10

Demo advanced Biologie Handbuch Neurosimulator

Weitere Versuche lassen sich mit einer Konfiguration mit 4 Neurosimulatorendurchführen.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo expert Biologie Handbuch Neurosimulator (NST) 01191-01 Deutsch P1087230 Beschreibung Neurobiologie: Die Nervenzelle (13 Versuche) P1087030 Neurobiologie: Nervenzelleninteraktionen P1087130 Neurobiologie: komplexe neuronale Netze P1087330

Umfassende Versuchssammlung ist für den Einsatz von bis zu 4 miteinander verbundenen Neuronenbausteinen.

Themenfelder: Ableitung von intrazellulären und Aktionspotentialen, Erregung und Hemmungvon Synapsen, Reflexe, motorisches Lernen DIN A4, geheftet, farbig, 44 Seiten 01191-01

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 753

3.7 Medizin 3.7.9 Neurophysiologie - Nervensystem

Neurobiologie: Nervenzelle

Neurosimulator

Prinzip Intrazelluläres Potential und Aktionspotential ▪ ▪

Vergleich zwischen niedriger und hoher Reizschwelle Vergleich zwischen niedrigen und hohen Erregungsstärken

Membranzeitkonstante und Tiefpassfilterung ▪ ▪

Membranzeitkonstante Tiefpassfilterung

Erregende Synapse ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Depolarisation Zeitliche Summation Räumliche Summation Synaptische Verstärkung durch Endverzweigungen Effekt abnehmender Erregungsstärke

Hebbsche Synapse ▪

Synaptisches Lernen und Vergessen

Hemmende Synapse ▪ ▪

Hyperpolarisation Räumliche erregend-hemmende Summation

Veto Synapse

Funktion und Verwendung Dieser Neuronenbaustein simuliert eine Nervenzelle mit einem apikalen Dendriten, einem Zellkörper und einer Nervenfaser.

Vorteile Signaleingänge exzitorische Synapsen, Hebbsche Synapse, inhibitorische Synapsen, Veto-Synapsen als präsynaptische stille Inhibitoren.

Signalausgänge für intrazelluläres Potential, für aktionspotentiale AP. Akustische Wiedergabe der AP, Einstellung der Feuerschwelle.

Ausstattung und technische Daten 1 Satz Anschlusskabel, bestehend aus: 2 x Verbindungsleitung, 6 cm, weiß; Verbindungsleitung, 15 cm, weiß; Verbindungsleitung, 50 cm, weiß; Verbindungsleitung, 50 cm, gelb; Signalleitung, 35 cm, grau Erforderliches Zubehör Betriebsgerät zur Erzeugung von Reizen und zur Stromversorgung 65963-00

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Biology 16506-02 Englisch

Neurosimulator, Betriebsgerät

P4010711

Neurobiologie: Interaktion von Nervenzellen

Funktion und Verwendung Zur Spannungsversorgung von max. vier Neuronenbausteinen über Spannungsausgang 9V Signalerzeugung/Reizung über 4 Reizkanäle Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Biology 16506-02 Englisch P4010811

Kanal 1-3: Tastsensoren mit regulierbarer Reizstärke Austattung und technische Daten 4 Signalausgänge zur Übertragung der Reize auf die Neuronenbausteine und zur Signalmessung bzw. Darstellung auf einem Oszilloskop, Stromversorgung 230 V, Impuls-Ausgänge 0...7 V, Offset Ausgang -7 V

Neurosimulator: Membranzeitkonstante und Tiefpassfilterung P4010511 Neurosimulator: Wirkungsweise erregender Synapsen P4010611 Neurobiologie: neurale Netze P4010911 Neurobiologie: komplexe neurale Netze P4011011

excellence in science 754

Kanal 0: Photosensor

Neurosimulator, Betriebsgerät 65963-93 Cobra3 BASIC-UNIT, USB 12150-50 Netzgerät 12 VDC/2 A 12151-99 Software Cobra3 Universalschreiber 14504-61

3.7 Medizin 3.7.9 Neurophysiologie - Nervensystem

Experimente zur Reizleitung

Bio - Verstärker

Ableitung von Nervenpotentialen durch elektrische Reizung eines betäubten Regenwurms

Funktion und Verwendung

Prinzip und Aufgaben Erarbeitung folgender Themen durch Messung von Nerven- und Muskelpotentialen.

Die Wirkung eines Anästhetikums. Die verschiedenen Leitungsfähigkeiten von mittleren und seitlichen großen Fasern.

Lernziele Nerven- und Muskelpotenzial, Elektrostimulation, Betäubung der Muskeln, Elektrischer Widerstand von Nevernfasern, Doppelimpulsstimulation, Refraktärzeit Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

Bio-Verstärker zur Durchführung elektrophysiologischer Experimente an Menschen (EKG, EMG, EEG, EOG, ENG) und an Tieren (Aktions- und Muskelpotentiale).

Ausstattung und technische Daten Eingangswiderstand 10 MOhm, Eingangsspannung 10 µV-100 mV, Verstärkungsstufen 100x/1000x, EKG, ERG 0,5-75 Hz, EEG, ENG, EOG 1-25 Hz, EMG Aktionspotentiale 0,08-5 kHz, Triggereingang < 220 Ohm, Triggerausgang 5 V (TTL) 65961-93

Regenwurm-Messkammer

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Biology 16506-02 Englisch P4010311

Ableitung von Nerven- und Muskelpotentialen durch mechanische Reizung am hinteren Ende eines Regenwurms P4010111 Ableitung von Nerven- und Muskelpotentialen durch mechanische Reizung am Vorderende eines Regenwurms P4010211

Demo advanced Chemie / Biologie Handbuch Cobra3

Funktion und Verwendung Zur Durchführung nervenphysiologischer Untersuchungen am intakten Regenwurm. Die Regenwürmer bleiben im Versuch völlig intakt und können anschließend wieder ihrem Habitat zugeführt werden. Manche Phänomene lassen sich besser oder überhaupt nur messen, wenn der Wurm leicht elektrisch gereizt wird, wobei das Tier zuvor reversibel betäubt wird. Für diese Versuche wird der Reizgenerator (65962-93) benötigt.

65981-20

Reizgenerator

Beschreibung 58 ausführlich beschriebene Experimente für die Fachbereiche Chemie und Biologie mit dem Interface-System Cobra3.

Themenfelder: Lebensmittelchemie, Ökologie und Umwelt, Biochemie, Nervenphysiologie, Humanphysiologie, Pflanzenphysiologie, Elektrochemie, Chemisches Gleichgewicht, Gasgesetze Ringordner DIN A4, s/w, 218 Seiten 01320-01

Funktion und Verwendung Zur Erzeugung von Rechteckimpulsen variabler Amplitude und Impulsbreite für elektrophysiologische Versuche.

Ausstattung und technische Daten Amplitude 0-9 V, Impulsbreite 0-1 ms, Doppelimpulsabstand 0-10 ms, Impulsauslösung manuell, Betriebsspannung 230 V, 50-60 Hz Reizgenerator 65962-93 Reizborste, triggernd 65981-21

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 755

3.7 Medizin 3.7.9 Neurophysiologie - Nervensystem

TESS Set Elektrophysiologie EP

Funktion und Verwendung Grundgeräteset zur Durchführung von computergestützten Standardversuchen zu den Themen: ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Wir untersuchen unseren Herzschlag (Elektrokardiographie) Wir bestimmen unsere Herzfrequenz Wir untersuchen unsere körperliche Fitness (Das Herz unter Belastung) Wir untersuchen unsere Muskelkraft (Elektromyographie) Wir messen unsere Augenbewegungen (Elektrookulographie) Wir messen unsere Lesegeschwindigkeit (Lesekompetenz) Elektronystagmographie

Vorteile ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Vollständiges Geräteset: Einfache Durchführung der Experimente Stabile Aufbewahrung: Langlebig, gut zu lagern (stapelbar), schnelle Kontrolle auf Vollständigkeit (Schaumstoffeinsatz) Experimentierliteratur für Schüler und Lehrer erhältlich: Minimale Vorbereitungszeit Abgestimmt auf die Bildungspläne: Alle Themenbereiche abgedeckt Drahtloses Messen ermöglicht auch sportmedizinische Anwendungen Einfachste Bedienbarkeit (plug & measure), daher auch für Sek. I geeignet Langzeitmessungen möglich, z.B. für Fitness-Tests

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪

▪ ▪

▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Alle für die Versuche notwendigen Komponenten Stabile, stapelbare Aufbewahrungsbox mit gerätegeformtem Schaumstoffeinsatz Drahtlose Sender- und Empfängereinheit zum Anschluss an den Elektrophysiologie-Sensor und an einen PC, verwendbar für andere Sensoren für Messungen im Bereich Physik, Chemie, Biologie und Medizin Elektrophysiologie-Sensor für EKG, EMG und EOG mit Anschlüssen für drei Messleitungen Drei getrennte und geschirmte Einzelmessleitungen, farbkodiert (rot, gelb, grün) mit 3,5 mm Klinkensteckern zum Anschluss an die Sensor-Unit und 2 mm-Steckern für den Anschluss an Dauer und Einwegelektroden Drei EKG-Elektroden aus Edelstahl, Kontaktfläche 30 x 80 mm mit Anschlussbuchsen für Einzelmessleitungen drei EMG-Hütchen-Elektroden mit Kabel und 2 mm-Miniaturkupplungen Einwegelektroden (100 / Pkg.) Drei Krokodilklemmen für Einwegelektroden Elektroden-Gel zur Verbesserung des Kontakts zwischen Elektroden und Hautoberfläche Software "measure Cobra4" Einzelplatz- und Schullizenz 70-seitiges Handbuch mit Schülerarbeitsblättern und Lehrerbegleitblättern zu 7 Versuchen

TESS Set Elektrophysiologie EP 12673-88 TESS advanced Biologie Handbuch Cobra4 Elektrophysiologie: EKG, EMG, EOG 12673-11

Cobra3-Set Elektrophysiologie

Funktion und Verwendung Kompletter Gerätesatz zur Durchführung von computergestützten Standardversuchen im Bereich Human- und Tierphysiologie, Herz, Muskel, Auge, Nerv.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Computerinterface mit USB-Anschluss, mit sieben Messeingängen (5 analog und 2 digital), Spannungsausgang (5 V und 0,2 A) mit 4mm-Steckern Online Frequenzanalyse USB Anschlusskabel Universalschreiber-Software Bioverstärker mit 100- und 1000-facher Signalverstärkung Messarteinstellung für EKG, EMG, EOG Radialer Reflexhammer für die mechanische Auslösung eines Triggerimpulses zum direkten Anschluss an das Computerinterface Mit Radialschalter im Hammerkopf zum Starten der Messung, inkl.

2-m langes Kabel und zwei 4-mm-Stecker Elektrodensammelkabel zum Anschluss der Elektroden für EKGund EMG Elektroden mit Schutzwiderständen zur Vermeidung von Spannungsverschleppungen Farbcodierte Kabel (rot, gelb, grün) Drei EKG-Elektroden aus Edelstahl, Kontaktfläche 30 x 80 mm mit Anschlussbuchse für Elektrodensammelkabel Drei EMG-Hütchen-Elektroden mit Kabel und 2-mm-Miniaturkupplungen Elektroden-Gel zur Verbesserung des Kontakts zwischen Elektroden und Hautoberfläche Aufbewahrungsbox für Zubehör

65981-66

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Biology

Beschreibung 54 englische Versuchsbeschreibungen zu unterschiedlichen Themenbereichen der Biologie.

Themenfelder: Nervensystem, Herz-Kreislaufsystem, Muskulatur, Gehörsinn, Gravitationssinn, Temperatursinn, Gesichtssinn, Verhalten, Atmung, Ökologie und Umwelt, Pflanzenphysiologie, Biochemie DIN A4, Spiralbindung, s/w, 190 Seiten 16506-02

excellence in science 756

3.7 Medizin 3.7.10 Biochemie

Biochemie Die Biochemie ist die Wissenschaft von den chemischen Vorgängen in Lebewesen. Sie bearbeitet den Grenz- bzw. Überschneidungsbereich zwischen Chemie, Biologie und Physiologie. Für den Bereich der medizinischen Ausbildung gibt es eine Vielzahl von Anknüpfungspunkten zu Themen wie Enzymen, Glykolyse, Fettsäuren, Nukleinsäuren (insbes. DNA), Proteine und Vitamine - sowohl in der Demonstration als auch als Praktikumsexperiment.

Enzyme

Cobra4 Sensor-Unit Conductivity+, Leitfähigkeit / Temperatur Pt1000

Experimente mit Cobra4 Enzymhemmung (Vergiftung von Enzymen)

Funktion und Verwendung Die Cobra4 Sensor-Unit Leitfähigkeit, Temperatur (Pt1000) ist ein microcontroller gesteuerter Messaufnehmer mit fünfpoliger Diodenbuchse für den Anschluss von Leitfähigkeitssonden mit einer Zellenkonstante von k = 1,00/cm oder Pt1000 Temperatursonden.

Prinzip Aufgrund der zunehmenden Umweltbelastung nimmt auch der Mensch über die Nahrungsmittel verstärkt Schwermetalle auf. Welche Einflüsse dies auf den menschlichen Stoffwechsel, insbesondere auf die Enzymaktivität haben kann, wird im Versuch auf einfache und eindeutige Weise erarbeitet. Anhand einer Leitfähigkeitsmessung wird die Aktivität von Urease beobachtet. Nach einer Vergiftung mit Silberionen ist keine Enzymaktivität mehr messbar.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

Cobra4 Sensor-Unit Conductivity+, Leitfähigkeit / Temperatur Pt1000 12632-00 Leitfähigkeits-Temperatur-Sonde Pt1000 13701-01 Cobra4 Wireless-Link 12601-00 Cobra4 Wireless Manager 12600-00

Demo advanced Biologie Handbuch Cobra4 Biochemie & Pflanzenphysiologie

TESS und Demo advanced Handbuch Cobra4 Physik, Chemie, Biologie, Alltagsphänomene 01330-01 Deutsch Demo advanced Biologie Handbuch Cobra4 Biochemie & Pflanzenphysiologie 01331-01 Deutsch P1370060

Weitere Experimente - Auswahl Beschreibung Ionenpermeabilität der Zellmembran P1369760 Bestimmung der Michaeliskonstanten P1369860 Substrathemmung von Enzymen P1369960 Enzymaktivität von Katalase P1360760

10 Demonstrationsversuche aus den Bereichen Biochemie und Pflanzenphysiologie Themenfelder: Photosynthese, Transpiration von Blättern, Glycolyse, Ionenpermeabilität der Zellmembran, Bestimmung der Michaeliskonstante, Enzymhemmung, Substrathemmung von Enzymen, Enzymaktivität von Katalase DIN A4, geheftet, farbig, 56 Seiten 01331-01

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 757

3.7 Medizin 3.7.10 Biochemie

Experimente mit Cobra3

Cobra3 Messmodul Leitfähigkeit

Enzymaktivität von Katalase

Funktion und Verwendung Steckmodul für die Cobra3 BASIC-UNIT. Vorteile ▪ Prinzip

Ausstattung und technische Daten

Untersuchung der enzymatischen Aktivität der Katalase.

Aufgaben 1.

2.

Frontseitige 4mm-Sicherheitsbuchsen für Messzellen- oder Elektrodenanschluss.

Untersuchung des enzymatischen Abbaus von Wasserstoffperoxid, eines zellrespiratorischen Gifts, in der Leber.

Untersuchung des Einflusses der Temperatur und des pHWerts auf die metabolische Aktivität.

Lernziele Enzymkatalase, Abbau von H2O2, Gifthaltige Nebenprodukte von Zellrespiration, Einfluss der Temperatur und des pH-Werts Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Biology 16506-02 Englisch

▪ ▪ ▪ ▪ ▪

4 Messbereiche: 0...200 mS Messfrequenz: 4 kHz Zellkonstante: 0,85...1,15/cm Kunststoffgehäuse mit rückseitigem D-Sub-Stecker, 25-polig Maße (mm): 100 x 50 x 40

Cobra3 Messmodul Leitfähigkeit 12108-00 Cobra3 BASIC-UNIT, USB 12150-50 Netzgerät 12 VDC/2 A 12151-99

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Biology

P4120611

Ionenpermeabilität der Zellmembran P4120211 Substrathemmung von Enzymen P4120411 Enzymhemmung (Vergiftung von Enzymen) P4120511 Bestimmung der Michaelis-Konstanten P4120311 Beschreibung 54 Versuchsbeschreibungen zu unterschiedlichen Themenbereichen der Biologie.

Themenfelder: Nervensystem, Herz-Kreislaufsystem, Muskulatur, Gehörsinn, Gravitationssinn, Temperatursinn, Gesichtssinn, Verhalten, Atmung, Ökologie und Umwelt, Pflanzenphysiologie, Biochemie DIN A4, Spiralbindung, s/w, 190 Seiten 16506-02

excellence in science 758

3.7 Medizin 3.7.10 Biochemie

Katalase

Weitere Experimente - Auswahl Im Literaturwerk Praktikumseinheiten Enzyme, Vitamine sind neben dem oben gezeigten Experiment unter anderen folgende Experimente beschrieben: Isolierung von Urease P0906800 Urease P0906000 Wirkung von Schwermetallionen auf die Aktivität von Enzymen P0990100 Einfluss der Enzymkonzentration auf die Enzymwirkung P0906400

Enzym-Grundlagenexperimente, Kit Prinzip Das Enzym Katalase kommt in allen atmenden Zellen vor. Seine biologische Aufgabe besteht darin, das im aeroben Stoffwechsel entstehende giftige Wasserstoffperoxid in Wasser und Sauerstoff zu zerlegen. Diese enzymatische Aktivität kann mit Bäckerhefe eindrucksvoll demonstriert werden. Eine Hefesuspension wird im Versuchsrohr mit Wasserstoffperoxidlösung versetzt. Das Versuchsrohr ist oben mit einem Hahn verschlossen, an der Unterseite befindet sich ein Gummistopfen mit Glasrohr. Darunter steht als Überlauf ein Standzylinder. Eine heftige Gasentwicklung drückt die Flüssigkeit aus dem Versuchsrohr nach unten heraus, das Gas sammelt sich im Rohr. Nach Öffnen des Hahns kann das Gas mit der Glimmspanprobe als Sauerstoff identifiziert werden.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Biologie Handbuch Praktikumseinheiten Enzyme, Vitamine 16706-01 Deutsch

Funktion und Verwendung Das Schüler-Experimentierkit deckt ein weites Spektrum von Themen der Enzymologie ab: Hydrolyse des Harnstoffs, Stärkeabbau, Substratspezifität und Hitzedenaturierung eines Enzyms, Temperaturabhängigkeit und Abhängigkeit vom pH-Wert, Wirkung von Schwermetallen und Jod auf Enzyme, Einfluß der Enzymkonzentrationauf die Enzymreaktion u.a.

Das Kit enthält alle erforderlichen Enzyme, chemischen Substanzen, Geräte sowie eine Bedienungsanleitung.

P0906100 87962-00

Demo advanced Biologie Handbuch Praktikumseinheiten Enzyme, Vitamine

Die Verdauung, Enzym-Kit

Funktion und Verwendung Enzym Kit zum Thema Verdauung:

Beschreibung 16 Versuche zur Wirkungsweise von Enzymen und Vitaminen und zu deren Beeinflussung durch äußere Faktoren.

DIN A4, geheftet, s/w 16706-01

Fettverdauung, Wirkung des Gallensaftes, Nachweise von Stärke und Glucose, Stärkeabbau durch Amylase, Nachweis der Stärke, Abbauprodukte, Eiweißverdauung, Temperaturabhängigkeit des Verdauungsprozesses Ausstattung und technische Daten 16 verschiedene Substanzen, Versuchsanleitung 87963-00

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3.7 Medizin 3.7.10 Biochemie

Glykolyse

Glykolyse (Druckmessung)

Glykolyse (Temperaturmessung)

Prinzip Glykolyse ( Messung der Temperatur) Aufgaben 1.

2.

Darstellung des Temperaturanstiegs, der entsteht, wenn Hefezellen Zucker gären.

Vergleich von Temperaturkurven der Lösungen mit und ohne Hefe.

Prinzip Glykolyse ( Bestimmung des Drucks) Aufgaben

Lernziele

1.

Gykolyse, Hefegärung von Zucker, Temperaturmessungen, Respirationsenergie

2.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Biology 16506-02 Englisch P4110511

Bestimmung der Glykolyse durch Messung der CO2-Produktion und Darstellung der Graphen.

Untersuchung des Einflusses der Temperatur und des pHWerts auf die Stoffwechselaktivität.

Lernziele Gykolyse, Hefegärung von Zucker, CO2-Druckmessung, Einfluss von Temperatur und pH-Wert Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Biology 16506-02 Englisch

Glykolyse (Temperaturmessung)

Prinzip Darstellung des Temperaturanstiegs bei der Vergärung von Zucker durch Hefezellen.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS und Demo advanced Handbuch Cobra4 Physik, Chemie, Biologie, Alltagsphänomene 01330-01 Deutsch Demo advanced Biologie Handbuch Cobra4 Biochemie & Pflanzenphysiologie 01331-01 Deutsch P1351460

excellence in science 760

P4110411

3.7 Medizin 3.7.10 Biochemie

Fettsäuren

Experimente

Nukleinsäuren

DNS-Molekülabschnitt, Modell

Eine Vielzahl von Experimenten zum Thema Fettsäuren, insbesondere in Bezug auf Lebensmittel, finden sie unter anderem in folgenden Literaturwerken: TESS advanced Chemie Handbuch Lebensmittelchemie 01839-01 Demo advanced Chemie Handbuch Versuchseinheiten Lebensmittelchemie (FCT) 01840-01

DC-Materialset Biochemie

Funktion und Verwendung Zur Darstellung von DNS-Molekül-Abschnitten verschiedener Basensequenzen und Veranschaulichung des Vorgangs der identischen Reduplikation.

Vorteile

Funktion und Verwendung Dieses Set ist Voraussetzung für die Durchführung der Trennungen mit den 3 biochemischen Sets: Trennung von Aminosäuren, Fetten und Cholesterin sowie Pharmaka. Gleichzeitig ist es eine Grundausstattung zur selbstständigen Erarbeitung weiterer dünnschichtchromatographischer Versuche.

Der Aufbau der DNS-Doppelhelix wird durch starre Stützwendeln aus durchsichtigem Kunststoff, ohne Stative, ermöglicht. Einzelbausteine aus kontrastreich gefärbtem Kunststoff in der Form ihrer Strukturformeln.

Ausstattung und technische Daten Aufbau der DNS auf Bodenplatte, 2 Stützwendeln, 40 PhosphorsäureMoleküle, 40 Desoxyribose-Moleküle, 10 Cytosin-Moleküle, 10 ThyminMoleküle, 10 Guanin-Moleküle, 10 Adenin-Moleküle

Ausstattung und technische Daten Trennkammern, Auftragschablone, Kapillaren, Zerstäuber und weitere Hilfsmittel 35041-00

65560-00

Demonstrationsset zur DNA-Rekombination

DC-Set Fette und Cholesterin

Funktion und Verwendung Enthält alle Chemikalien zur Analyse von Speisefetten und zur Analyse von Fetten und Cholesterin im Blut.

Ausstattung und technische Daten Das Set enthält verschiedene Laufmittel, Proben, Vergleichssubstanzen und Sprühreagenzien, zusätzlich ist das Materialset Biochemie 35041-00 erforderlich 35043-00

Funktion und Verwendung Das Set demonstriert die Grundlagen der DNA-Rekombinations-Technologie unter Verwendung eines großen Plasmid-Modells. Damit kann der Prozess demonstrieren werden, wie Plasmid-DNA mit Restriktionsenzymen geschnitten wird. Dann wird ein laminiertes ElektrophoreseModell genutzt, um die Trennung der Bruchstücken an einem Gel zu repräsentativ darzustellen.

Ausstattung und technische Daten Alle Bestandteile sind aus robustem Plastik hergestellt; Magnetstreifen zur Montage der Plasmid-Modellstücke sind im Set enthalten, ebenso wie eine Anleitung, ein Anleitungsvideo und Materialien für 15 Gruppen.

87917-00

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3.7 Medizin 3.7.10 Biochemie

Demonstrationsset zu den Prinzipien der DNASequenzierung

DNA Elektrophorese-Kit

Funktion und Verwendung Schüler-Kit für 8 Arbeitsplätze zur elektrophoretischen Trennung von DNA-Fragmenten (Restriktionsenzyme vorverdauter Lambda-DNA) und deren Größenbestimmung.

Funktion und Verwendung Model zur Erklärung der DNA-Sequenzierung und -Analyse. Es wird dargestellt, wie DNA-Sequenzierung benutzt wird um die primäre Struktur von DNA zu bestimmen. Dazu werden aktuelle Autoradiogramme von DNA-Sequenzierungs-Experimenten für Identifizierung von veränderten Nukleotiden zur Verfügung gestellt.

Vorteile Das Set kommt ganz ohne radioaktive Materialien, ElektrophoreseGeräte und verderbliche Reagenzien aus.

Ausstattung und technische Daten DNA-Größenstandard, drei Restriktionsverdaus von Lambda DNA von HindIII, PstI und EcoRI, ungeschnittene Lambda-DNA, ProbenauftragsPuffer, Agarose, Elektrophorese-Puffer, DNA-Anfärbelösung (kein EtBr!), Reaktionsgefäße, Reaktionsgefäß-Ständer, Schalen zum Anfärben der Gele, Anleitung Zubehör Für die Versuchsdurchführung ist außerdem erforderlich: Horizontale Gelektrophorese-Kammer, Stromversorgungsgerät, Mikroliterpipetten für 2-20 µl und 20-200 µl, Pipettenspitzen

Ausstattung und technische Daten Enthält Material für sechs Durchführungen.

35019-01

Zubehör Zur Betrachtung durch einzelne Schüler wird ein Lichtkasten empfohlen. Zur Demonstration im Klassenraum kann ein Overheadprojektor benutz werden.

Elektrophorese-Kammer, horizontal

87918-00

DNA Extraktions-Kit Funktion und Verwendung Zur Durchführung von Agarosegelelektrophorese zur Auftrennung von Nukleinsäuren in Submerged Technik (überschichtet m. Puffer).

Funktion und Verwendung Mit diesem Kit für 36 Schüler lässt sich in wenigen Arbeitsschritten auf einfache Weise aus Mundschleimhaut DNA gewinnen.

Elektrophorese-Kammer, horizontal 35018-10 Elektrophorese-Kammer, vertikal 35018-20 Elektrophorese-Netzgerät 100/200 V 35019-99 PowerPac Basic, 10 - 300 V 35020-93 Stromversorgung für Elektrophorese 100V/200V 65966-93

Chemikalien für die DNA-Gelektrophorese

Vorteile Dauer der Extraktion: 1 Laborstunde Ausstattung und technische Daten Lysepuffer, Protease / Salz-Pulver, 15 ml-Röhrchen, Reaktionsgefäße , Einweg-Pipetten, Reaktionsgefäß-Ständer für 9 Arbeitsgruppen, Anleitung Zubehör Für die Versuchsdurchführung ist außerdem erforderlich: Isopropylalkohol 91 % oder Ethanol 95 % 35019-06

excellence in science 762

Agarose für DNA-Elektrophorese, 125 g 35018-11 DNA Probenauftrags-Puffer 5x, 1 ml 35018-13 DNA Färbelösung, nicht-toxisch, 500fach, 100 ml 35018-14 Elektrophorese-Puffer 10 x TBE, 1 l 35019-10 TAE-Puffer, 50 x, 1 l 35019-11

3.7 Medizin 3.7.10 Biochemie

TESS advanced Chemie Handbuch Gelelektrophorese

Kurze theoretische Einführung in die Grundlagen der Elektrophorese.

Ausführliche Versuchsbeschreibungen für die Trennung von Proteinen und Nukleinsäuren in vertikalen und horizontalen Gelen (Polyacrylamid, Agarose).

01195-01

Simulationsset zu den Prinzipien der GelElektrophorese

Bestimmung des isoelektrischen Punkts einer Aminosäure (Glycin)

Prinzip Aminosäuremoleküle tragen beides, Säure- und Aminogruppen.

Deshalb können sie sowohl Säure-Anionen und Basen-Kationen bilden. Der pH-Wert, an welchem diese zwei Ionentypen beide in gleicher Konzentration vorhanden sind, nennt man Isoelektrischen Punkt.

Aufgaben 1.

Bestimmung des isoelektrischen Punkts durch Aufzeichnung der Titrationskurve für Aminosäurenglycin.

Lernziele Isoelektrischer Punkt, Säure-Anionen, Basen-Kationen, Zwitterione, Äquivalenzpunkt, pKs-Werte, Titration, Motorkolbenbürette Funktion und Verwendung Das Set führt ohne Hardware in das Konzept der Elektrophorese ein.

Drei Themen werden bearbeitet: Perlen zu Ketten von Aminosäuren zusammensetzen, um Aminosäuren und Proteinstrukturen zu verstehen; Analyse elektrophoretischer "Ergebnisse"; und die Bestimmung der Länge von DNA- und Proteinfragmenten.

Die Ausstattung schließt genug Materialien für 15 Gruppen, ebenso wie eine Lehreranleitung und eine Kopiervorlage für Studenten ein.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Biology 16506-02 Englisch P4120140

Cobra3 CHEM-UNIT

87916-00

Aminosäuren und Proteine

Modell zur Proteinsynthese

Funktion und Verwendung Interface zum Messen, Steuern und Regeln in Chemie und Biologie.

Das Gerät kann entweder mit einem Computer (serielle Schnittstelle) oder – ganz ohne PC – mit einem speziellen Betriebsgerät (COM-UNIT) betrieben werden.

Funktion und Verwendung Kompaktes, ökonomisches Modell zur Veranschaulichung der Bildung von Proteinen Ausstattung und technische Daten Das Set enthält 54 vorgeschnittene Teile und eine 31-seitige illusitrierte Anleitung, Lieferung erfolgt in einem Umschlag.

87914-00

Cobra3 CHEM-UNIT 12153-00 Netzgerät 12 VDC/2 A 12151-99 Motorkolbenbürette, universal, 50 ml 36499-93 pH-Elektrode, Kunststoff, Gelfüllung, BNC-Stecker 46265-15 Tauchfühler NiCr-Ni, Teflon, 200°C 13615-05

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3.7 Medizin 3.7.10 Biochemie

Elektrophoretische Mobilität

Gelelektrophorese von Proteinen

Funktion und Verwendung Prinzip

Die Elektrophorese von Proteinen ist die wichtigste Methode im Bereich der Proteomik.

Die Elektrophorese ist eine Standardmethode der modernen Biochemie, die eine Isolierung und Identifizierung ionisierbarer Moleküle entsprechend ihrer ladungs- und massebedingten unterschiedlichen Wanderungsgeschwindigkeit im elektrischen Feld ermöglicht. Auf diese Weise können Aminosäuren, Peptide, Proteine, Nucleinsäuren oder Glycopeptide untersucht und physikochemisch charakterisiert werden.

Mit dem Schüler-Kit für 8 Arbeitsplätze kann die Elektrophorese auf zweierlei Weise durchgeführt werden: entweder mit einem für die Protein-Elektrophorese üblichen Polyacrylamid-Gel, was eine vertikale Elektrophoresekammer erfordert, oder mit einem niedrig schmelzenden Agarosegel, womit die Elektrophoresekammer verwenden werden kann, mit der auch die DNA-Elektrophorese durchführt wird.

Aufgaben Die im Eiklar enthaltenen Proteine sind mittels Gelelektrophorese aufzutrennen. Durch Vergleich mit einer Referenzproteinmischung sind ihre molaren Massen näherungsweise zu ermitteln.

Lernziele Molekül- und kolloiddisperse Systeme, Aminosäuren und Proteine, Ampholyte, Elektrisches Feld, Elektrophorese und Elektrochromatographie, Wanderungsgeschwindigkeit und elektrophoretische Beweglichkeit Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch P3040701

Zeitbedarf: zwei bis drei Arbeitsschritte von jeweils 1 Laborstunde: Probenaufbereitung, Elektrophorese, evtl. Analyse. Der Versuch kann nach den einzelnen Arbeitsschritten unterbrochen werden.

Ausstattung und technische Daten Laemmli-Puffer, SDS- Elektrophoresepuffer Protein-Standards, Coomassie Färbelösung, Dithiothreitol, lyophilisierter Actin- und MyosinStandard, Einweg-Pipetten, Reaktionsgefäße 1,5 ml, Gelfärbschalen, Reaktionsgefäß-Ständer für 8 Arbeitsgruppen, spezielle Pipettenspitzen zum Laden des Gels Zubehör Für die Versuchsdurchführung ist außerdem erforderlich: Proteinproben (z. B. von verschiedenen Fischarten), vertikale bzw. horizontale Gelelektrophorese-Kammer, Stromversorgungsgerät, Mikroliterpipette 2-20µl, Wasserbad, Polyacrylamid-Fertiggel 15% bzw. niedrig schmelzende Agarose 35019-14

Elektrophorese-Kammer, vertikal Chemikalien und Fertiggele für die ProteinGelelektrophorese

Funktion und Verwendung Zur Trennung von Proteinen mit Polyacrylamid - Fertiggelen Ausstattung und technische Daten 2-Gel System enthält Elektrodenaufbau, Puffertank, Abdeckhaube mit Kabeln; MiniCell Pufferdamm; für bis zu 4 Minigele (7 cm x 8.5 cm); für leckfreie Elektrophorese und Gelgießen; unzerstörbares Spritzgussgehäuse; ausführliche Bedienungsanleitung Zubehör Elektrophorese-Netzgerät 200 V 35019-99, Optional: Für das Gelgießen ist eine spezielle Gelgießform als Extra erhältlich.

Elektrophorese-Kammer, vertikal 35018-20 Elektrophorese-Netzgerät 100/200 V 35019-99

excellence in science 764

Acrylamid-Fertiggel 10%, 10 Stück 35018-21 SDS-PAGE Standards, BR, 0,2 ml 35018-25 Coomassie-Färbelösung, nicht-toxisch, 1 l 35018-26 Protein-Standards, 10-250 kDa, zweifarbig 35018-33 Protein-Standards, 10-250 kDa, mehrfarbig 35018-34 Tris-Glycin-SDS-Puffer 10x, 1 l 35019-20 Laemmli-Probenpuffer, 30 ml 35019-21 10x Tris/Glycin, 1 l 35020-11

3.7 Medizin 3.7.10 Biochemie

Mikroliterpipetten

Vitamine

Dünnschichtchromatographischer Nachweis einzelner Vitamine in einem Multivitaminpräparat Mikroliterpipette 5 µl 47140-12 Mikroliterpipette 10 µl 47140-13 Mikroliterpipette 20 µl 47140-14 Mikroliterpipette 25 µl 47140-15 Mikroliterpipette 50 µl 47140-16 Mikroliterpipette 100 µl 47140-17 Mikroliterpipette 250 µl 47140-18 Mikroliterpipette 500 µl 47140-19 Mikroliterpipette 1000 µl 47140-20

DC-Materialset Biochemie

Funktion und Verwendung Dieses Set ist Voraussetzung für die Durchführung der Trennungen mit den 3 biochemischen Sets: Trennung von Aminosäuren, Fetten und Cholesterin sowie Pharmaka.

35041-00

DC-Set Aminosäuren

Funktion und Verwendung Dieses Set enthält alle erforderlichen Chemikalien und Zubehör zur: Trennung von Aminosäuren, Modellmischung , Trennung von Aminosäuren im Urin, Trennung von Schwermetallkationen

Viele Vitamine sind als Coenzyme an wichtigen Umsetzungen des Stoffwechsels beteiligt, z. B. Vitamin B1 als Thiaminpyrophosphat an der Umwandlung von Pyruvat in Acetyl-Coenzym A. Ihr Fehlen führt deshalb zu schweren Mangelschäden bei Mensch und Tier.

Das Vitamingemisch aus einer Vitaminbrausetablette kann mittels Dünnschichtchromatographie getrennt werden. Da gleichzeitig die entsprechenden reinen Vitamine als Vergleichsubstanzen aufgetragen werden, können die Bestandteile des Vitaminpräparates anhand der Laufhöhe identifiziert werden. Die Chromatographie erfolgt auf einer Dünnschichtfolie mit zugesetztem Fluoreszenzindikator. Bei Betrachtung unter ultraviolettem Licht (254 nm) erscheinen die Substanzen als dunkle Flecke, da sie die Fluoreszenz des Untergrundes auslöschen. Vitamin B2 ist an seiner starken gelblichen Fluoreszenz zu erkennen. Eine chemische Behandlung zur Sichtbarmachung der Vitamine ist demnach nicht notwendig.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Biologie Handbuch Praktikumseinheiten Enzyme, Vitamine 16706-01 Deutsch P0907600

Weitere Experimente - Auswahl Im Literaturwerk Praktikumseinheiten Enzyme, Vitamine sind neben dem oben gezeigten Experiment unter anderen folgende weitere Experimente beschrieben: Nachweis- und Bestimmungsmethoden von Vitamin C (Ascorbinsäure) P0906900 Nachweismethoden von Vitamin B1 (Thiamin) P0907200 Biologische, quantitative Bestimmung des Vitamin-B-Gehaltes P0907300 Nachweis von Vitamin A (Axerophthol) P0907500

Ausstattung und technische Daten Das Set enthält verschiedene Laufmittel, Proben, Vergleichssubstanzen und Sprühreagenzien, zusätzlich ist das Materialset Biochemie (35041-00) erforderlich

Demo advanced Biologie Handbuch Praktikumseinheiten Enzyme, Vitamine 16706-01

35042-00

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3.7 Medizin 3.7.11 Modelle

Modelle Modelle sind zum Verständnis der menschlichen Physiologie und Anatomie unabdingbar. Darüberhinaus lassen sich viele Mechanismen, wie zum Beispiel Bewegungsabläufe, Blutkreislauf, Atmung, Gehör oder Bildentstehung treffend in Funktionsmodellen darstellen. Zum menschlichen Körper und dessen Funktionen gibt es eine sehr große Anzahl von Modellen. In diesem Kapitel wird eine Auswahl von Modellen aufgeführt, die die vorangegangenen Unterkapitel sinnvoll ergänzen

Stützapparat - Biomechanik

Wirbelsäule, beweglich montiert, Modell

Menschliches Skelett mit Rollenstativ, Modell

Funktion und Verwendung Modell einer beweglichen menschlichen Wirbelsäule mit abnehmbarem Becken, auf Stativ, Länge: 76 cm Wirbelsäule, beweglich montiert, Modell 87101-00 Wirbelsammlung, 5 Stück, Modell 66413-00

Mensch, Schultergelenk, Modell Funktion und Verwendung Modell des menschlichen Skeletts.

Vorteile Annähernd realistisches Gewicht der ca. 200 Knochen, Natürliche Skelett-Größe, 3-teilig montierter Schädel, Einzeln eingesetzte Zähne, Schnell und einfach abnehmbare Gliedmaßen.

Ausstattung und technische Daten Skelettmodell, Stativ, Staubschutzhülle, Höhe: 170 cm Menschliches Skelett mit Rollenstativ, Modell 87088-01 Menschliches Skelett mit Hängestativ, Modell 87088-02

Gelenktypen, Modell

Funktion und Verwendung Funktionsmodell in natürlicher Größe aus unzerbrechlichem Kunststoff. Auf Stativ zur Demonstration aller Bewegungsmöglichkeiten.

Ausstattung und technische Daten Modell bestehend aus: Schulterblatt, Schlüsselbein, Oberarmstumpf und Gelenkbändern, Maße (mm): 160 x 120 x 200

Funktion und Verwendung Schematische Funktionsmodelle der fünf wichtigsten Gelenktypen.

Ausstattung und technische Daten 2 Kugelgelenke, 1 Scharniergelenk, 1 Drehgelenk, 1 Sattelgelenk 66131-01

excellence in science 766

Mensch, Schultergelenk, Modell 66377-01 Mensch, Ellenbogengelenk, Modell 66378-01 Mensch, Ellenbogengelenk, Modell 66378-01 Mensch, Hüftgelenk, Modell 66380-01 Mensch, Kniegelenk, Modell 66379-01

3.7 Medizin 3.7.11 Modelle

Körperteile

Torso-Modell mit Kopf, zweigeschlechtlich

Männlicher Torso mit geöffnetem Rücken, 20 Teile, SOMSO

Funktion und Verwendung Torso mit Kopf in natürlicher Größe, aus unzerbrechlichem Kunststoff mit auswechselbaren Geschlechtsorganen.

Torso zerlegbar in 16 Teile: Auge, weibliche Brustwand, 2 Lungenflügel, Herz, 2-teilig, Magen, Leber, Dick- und Dünndarm, weibliche Geschlechtsorgane, 2-teilig, männliche Geschlechtsorgane, 4-teilig.

Torso auf Sockel: 400 x 260 mm, Höhe: 920 mm, Gewicht: 12 kg Funktion und Verwendung Männlicher Torso mit geöffnetem Rücken in natürlicher Größe.

66305-00

In 20 Teile zerlegbar: Gehirn mit Arterien (4), Auge mit Muskeln und Sehnerv, Lungenhälten (2), Herz (2), Leber, Magen (2), Dünn- und Dickdarm (3), Blinddarm zum Öffnen, Bauchfellnetz, rechte Nierenhälfte, Blasenhälfte

Männliches und weibliches Becken, 2-teilig, Modell

Ausstattung und technische Daten Torso auf Sockel, aus SOMSO-Plast, Höhe mit Sockel: 90 cm, Breite: 39 cm, Tiefe: 26 cm, Gewicht: 11,1 kg 66306-00 Funktion und Verwendung

Mensch, Kopf-Medianschnitt, Modell

Medianschnitt des Beckens.

Ausstattung und technische Daten Auf Grundbrett mit Wandbefestigungsmöglichkeit, inkl. Beiblatt, Maße (mm): 410 x 310 x 200 Männliches Becken, 2-teilig, Modell 66407-00 Weibliches Becken, 2-teilig, Modell 66406-00

Funktion und Verwendung Modell in natürlicher Größe aus unzerbrechlichem Kunststoff.

Ausstattung und technische Daten Sichtbar sind Gehirn, Nasen- und Rachenraum, Nasenmuschel, Mundhöhle, oberer Teil der Speiseröhre, Kehlkopf, auf Grundplatte, Maße (mm): 230 x 240 x 320 66311-00

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3.7 Medizin 3.7.11 Modelle

Blut und Blutkreislauf

Blutkreislauf Mensch, Funktionsmodell

Venenklappen, Funktionsmodell

Funktion und Verwendung Funktion und Verwendung In einem transparenten Acrylrohr wird das Verhalten der Venenklappen in einem Luftstrom simuliert.

Vorteile Anstelle des Blutstromes wird ein Luftstrom erzeugt, mit ihm demonstriert man das Fließen des Blutes bei sich öffnenden Klappen sowie den Rückstau, der sich bildet, wenn die Klappen durch den Gegendruck des Blutes automatisch geschlossen werden.

87071-00

Funktionsmodell des menschlichen Blutkreislaufs. Dargestellt werden Herz, zwei Lungenflügel, die Körperschlagader und Hohlvene, sowie das Körper-Kapillarsystem. Mit Hilfe zweier wechselseitig betätigter Pumpbälle fließt gefärbte Flüssigkeit durch die Arterien und Venen.

Enthaltene Komponenten: Herz, Lunge, Arterien, Venen, Kapillarsystem; Material: Plexiglas und Silikon mit farbiger Flüssigkeit; Größe: 350 x 370 mm 87073-00

Haut

Demonstrationsmodel Blut-Typisierung, Demoset Haut, Blockmodell, 70-fach

Funktion und Verwendung Demonstriert die Antigen-Antikörper-Wechselwirkungen, die auf der Oberfläche von roten Blutkörpern auftreten.

Vorteile Mit dem Modell kann die Antigen-Antikörper-Reaktionen auf molekularer Ebene demonstriert werden, einschließlich der Blutgruppenreaktion, der erfolgreichen und erfolglosen Bluttransfusionsreaktion und der Rh-Unverträglichkeit.

Ausstattung und technische Daten

Funktion und Verwendung Differenzierte Darstellung der einzelnen Hautschichten mit Haaren, Haarwurzeln, Talg- und Schweißdrüsen, Rezeptoren, Nerven und Gefäße. Auf Grundbrett, Maße (mm): 440 x 240 x 230.

66403-00

Hautdurchschnitt, 70-fach, Modell

Das Demonstrationsset enthält 2 Erythrocyten, und ein Paar jedes A-, B-, und Rh-Antikörpers und Antigene.

Demonstrationsmodel Blut-Typisierung, Demoset 87909-00 Demonstrationsmodel Blut-Typisierung, Klassenset 87910-00 Funktion und Verwendung Das Reliefmodell zeigt einen Schnitt durch die drei Schichten der behaarten Haut. Es zeigt Haarwurzeln mit Talgdrüsen, Schweißdrüsen, Rezeptoren, Nerven und Gefäße.

Auf Grundbrett, Maße (mm): 260 x 330 x 50 66402-00

excellence in science 768

3.7 Medizin 3.7.11 Modelle

Auge

Auge in Augenhöhle, Modell

Auge, 3fach vergrößert, Modell

Funktion und Verwendung 3,5-fach vergrößertes Modell. 8-teilig.

Ausstattung und technische Daten: Auf Stativplatte mit Beiblatt, Maße (mm): 190 x 200 x 280 87040-00 Funktion und Verwendung 6-teiliges Augenmodell, 3-fach vergrößert.

Linsenfunktionsmodell des Auges

Die Teile beinhalten: Weiße Augenhaut mit Hornhaut und Augenmuskelansätzen (2 Teile), Aderhaut mit Iris und Netzhaut (2 Teile), Linse, Glaskörper.

Ausstattung und technische Daten Auf Sockel, Numerierung mit Beiblatt, Maße inkl. Stativ (mm): 90 x 90 x 150 Auge, 3fach vergrößert, Modell 87036-00 Auge, 5fach vergrößertes Modell 87039-00

Menschliches Auge, physiologisches, Modell

Funktion und Verwendung Die Linse des Modells ist in ein elastischen Silikongummi eingebettet und wird auf einem lackierten Metallrahmen mit angeschlossener Spritze geliefert.

Ausstattung und technische Daten Das Modell wird mit Anleitung geliefert, Größe: 13,5 x 9 x 6,8 cm 87912-00

Herz

Funktion und Verwendung Das Modell verdeutlicht die physikalischen Vorgänge beim Sehen.

Herz, 2fache Größe, 4teilig, Modell

Demonstrationsthemen: Bilder eines Gegenstandes erscheinen auf der Netzhaut umgekehrt, Vorführung der Kurzsichtigkeit und deren Korrektur, Vorführung der Weitsichtigkeit und deren Korrektur, Korrektur von Sehfehlern durch vorgesetzte Optik Ausstattung und technische Daten Stilisierter Augapfel, Linsen- und Kerzenhalter, verschiebbar, Vorsatzlinsen Ein ausführlicher Text liegt bei.

87043-00

Funktion und Verwendung Neben der vorderen Herzwand unterhalb des Sulcus coronarius sind die Vorderwand des rechten Vorhofs mit rechtem Herzohr sowie die Rückwand des linken Vorhofs abnehmbar.

Ausstattung und technische Daten Auf abnehmbarem Stativ, Maße (mm): 320 x 180 x 180 66401-00

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 769

3.7 Medizin 3.7.11 Modelle

Herz, Schnitt durch Herzkammern und Vorhof, Modell

Mensch, Ohr, Modell

Funktion und Verwendung ca. 3-fach vergrößerten Modell aus unzerbrechlichem Kunststoff.

Ausstattung und technische Daten Frontal- und einen Horizontalschnitt , Trommelfell mit Hammer, Amboss und Labyrinth mit Steigbügel herausnehmbar, 3-teilig auf Sockel, Maße (mm): 320 x 190 x 210 Funktion und Verwendung Modell eines Herzes, 2-teilig, natürliche Größe mit Segel- und Taschenklappen, Herzmuskulatur und Herkranzgefäße sind gut demonstrierbar, Aortenvene und obere Hohlvene werden dargestellt.

66328-00

Gehörorgan, 4-teilig, 3-fach, Modell

Ausstattung und technische Daten SOMSO-Modell, auf Stativ mit Sockel, Maße (mm): 270 x 120 x 140, Gewicht: 0,6 kg 87066-00

Ohr

Funktion und Verwendung Dargestellt sind Außenohr, Mittelohr und Innenohr. Trommelfell mit Hammer und Amboß sowie Labyrinth mit Steigbügel, Schnecke und Hör- und Gleichgewichtsnerv sind abnehmbar.

Funktionsmodell des Ohrs

Ausstattung und technische Daten Auf Sockel mit Beiblatt, Maße (mm): 340 x 160 x 190 66395-00

Nervensystem

Neuroanatomisches Hirnmodell, 8-teilig, Modell Funktion und Verwendung Das Modell demonstriert wie die tympanische Membran, Ossicula, Cochlea, und die Schwingungen der Basilarmembran arbeiten und miteinander interagieren. Diese anatomischen Strukturen sind alle in einer mit Wasser gefüllten Kammer eingeschlossen und ein Miniaturhammer ist auf der Außenseite des Modells befestigt. Wenn dieser Hammer das Modell anschlägt, kann man beobachten, wie die Wasserwellen sich durch das Modell bewegen und das in Beziehung dazu setzen, wie Schallwellen sich im realen Ohr bewegen. Ein Spiegel ist so am Modell befestigt, dass verschiedene Ohrfunktionen von unterschiedlichen Winkeln beobachtet werden können.

Ausstattung und technische Daten Das Modell kommt mit Anleitung und einer erläuternden Zeichnung, Größe: 26,4 x 15,8 x 13,2 cm

Funktion und Verwendung Medianschnitt, beide Hälften zerlegbar. Farbige Kennzeichnung der funktionalen Hirnbereiche. Numerierung mit Beiblatt.

Ausstattung und technische Daten Auf Metallstativ, Maße (mm): 140 x 170 x 200

87913-00

87030-00

excellence in science 770

3.7 Medizin 3.7.11 Modelle

Gehirn, 8-teilig, Modell

Neuron, 2500fach vergrößert, Modell

Funktion und Verwendung Funktion und Verwendung Naturabguss eines Gehirns, in 8 Teile zerlegbar: Stirn- und Scheitellappen (2), Schläfen- und Hinterhauptslappen (2), Hirnstamm (2), Kleinhirn (2) Ausstattung und technische Daten Aus SOMSO-Plast, auf Sockel, Maße (mm): 150 x 160 x 170, Gewicht 1,1 kg 87027-00

Berücksichtigt licht- und elektronenmikroskopische Strukturen, mit separater markhaltiger Nervenfaser.

Ausstattung und technische Daten Aus SOMSO-Plast, unzerlegbar auf gemeinsamer Grundplatte, Maße (mm): 400 x 280 x 140 87035-00

Neuron, Modell

Synapse, vielfach vergrößert, Modell

Funktion und Verwendung Nervenzelle eines Wirbeltieres mit abgeschnittenen Dendriten und einer Markscheide umgebenen Neuriten. Der Aufbau der markhaltigen Nervenfaser ist gut erkennbar. Ca 2.500-fach vergrößert.

Ausstattung und technische Daten Funktion und Verwendung Darstellung von Neurotubuli, Neurofilamenten und synaptischen Vesikeln sowie post- und praesynaptischen Membranstrukturen.

Ausstattung und technische Daten

Aus unzerbrechlichem Kunststoff, in 3 Teile zerlegbar, abnehmbar, auf Sockel, Maße (mm): 530 x 170 x 220 66580-00

Unzerlegbar, abnehmbar auf Sockel, aus SOMSO-Plast, vielfach vergrößert, Maße (mm): 210 x 220 x 220, Gewicht 0,9 kg

Biochemie 66579-00

Rückenmark mit Nervenabzweigungen, Modell

Funktion und Verwendung

RNA-Protein-Synthese-Kit

Funktion und Verwendung

Ausstattung und technische Daten

Das Modell ermöglicht den Zusammenbau eines m-RNA-Strangs aus 12 Basenpaaren. Mit Hilfe von 4 t-RNA-Bausteinen kann die Translation an den Ribosomen anschaulich dargestellt werden.

Aus SOMSO-Plast, Unzerlegbar auf Sockel, Staubschutzhülle, Maße (mm): 220 x 220 x 90

Je 6 Bausteine der Basen: Uracil, Adenin, Guanin, Cytosin, 12 Riboseund 12 Phosphat-Bausteine, 4 t-RNA- und 4 Aminosäure-Bausteine

Nerv, 5-fach vergrößert und Schnitt durch das Rückenmark, 10-fach.

87031-00

39852-00

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 771

3.7 Medizin 3.7.11 Modelle

DNA-Modell, 12 Basenpaare

Chromosomenmodell

Funktion und Verwendung Anschauliche Molekülmodelle aus Kunststoff, mit denen die DNA-Doppelhelix aufgebaut werden kann: Die Basen werden durch flache Kunststoffkörper in vier unterschiedlichen Farben symbolisiert. Durch die Formgebung des Modells ist es nur möglich, die jeweils komplementären Basen zusammenzustecken. Das Pentosephosphat-Rückgrat wird ebenfalls aus Desoxyribose- und Phosphat-Elementen zusammengesteckt.

Vorteile

Funktion und Verwendung Modell eines submetazentrischen Metaphasechromosoms. Ein Teilsegment eines Chromatids zeigt 30nm Fibrillenstruktur. Maßstab 50000:1 Aus SOMSO-Plast, Unzerlegbar auf Sockel, Maße (mm): 460 x 180 x 180 66455-00

Die Modelle können mit Hilfe des mitgelieferten Stativs als Doppelhelix aufgebaut oder flach hingelegt werden, um z.B. den Prozess der Replikation zu verdeutlichen.

Proteinmodell

Ausstattung und technische Daten Je 6 Bausteine der Basen: Adenin, Uracil, Guanin, Cytosin; 24 Riboseund 24 Phosphat-Bausteine; 12 Spacer farblos; 1 Anleitung (in englisch); 1 Stativ aus Grundplatte und Stab mit 1 Abschluss-Stück; Maße aufgebaut (mm): 240 x 110; Lieferung in fester Kunststoffbox DNA-Modell, 12 Basenpaare 39851-00 DNA-Modell, 22 Basenpaare 39850-00

DNS-Molekülabschnitt, Modell

Funktion und Verwendung Modell des Proteins BMP-2 (bonemorphogenetic protein, humaner Knochenwachstumsfaktor). Rekombinant. Hergestellt dient dieses Protein als Medikament bei der Behandlung schlecht heilender Schienbeinfrakturen. Maßstab 20 Millionen:1.

Aus SOMSO-Plast, unzerlegbar, Maße (mm): 70 x 136 x 71 66452-00

Funktion und Verwendung Zur Darstellung von DNS-Molekül-Abschnitten verschiedener Basensequenzen und Veranschaulichung der identischen Reduplikation. Der Aufbau der DNS-Doppelhelix wird durch starre Stützwendeln aus durchsichtigem Kunststoff, ohne Stative, ermöglicht.

Ausstattung und technische Daten Aufbau der DNS auf Bodenplatte, 2 Stützwendeln, 40 PhosphorsäureMoleküle, 40 Desoxyribose-Moleküle, 10 Cytosin-Moleküle, 10 ThyminMoleküle, 10 Guanin-Moleküle, 10 Adenin-Moleküle 65560-00

excellence in science 772