9. – 13. Schuljahr

Martin Ernst Kraus

Ein Multitalent im Labor

Messen mit dem Oszilloskop: Hilfen und Übungen

Das Oszilloskop stellt aufgrund seiner Komplexität eines der schwierigsten Messgeräte in der Schulphysik dar. Die Herausforderungen für die Schülerinnen und Schüler fangen bereits bei den ungewohnten BNC-Steckern an. Zudem lassen sich die Grundeinstellungen leicht so verändern, dass leicht gar kein Leuchtpunkt oder -streifen mehr zu sehen ist. Und auch das Ablesen selbst ist aufgrund der unbekannten Einheit „DIV nicht trivial.
Angesichts dieser Schwierigkeiten sollte den Schülerinnen und Schülern neben der Handhabe dem WIE auch verdeutlicht werden, WARUM dieses Multitalent vonnöten ist.
Warum und wann wird das Oszilloskop verwendet?
Dieses Messgerät ist aus dem Labor kaum wegzudenken. Es ermöglicht die elektrische Messung schneller Prozesse. Dazu wird ein Elektronenstrahl mit einer Dreieckspannung in vertikaler Richtung abgelenkt, die eigentliche Messgröße wird durch die Ablenkung in horizontaler Richtung abgebildet.
Ursprünglich misst es ausschließlich Spannungen bis in den Millivoltbereich hinunter, doch lassen sich auch andere Messgrößen erschließen. Schließt man das Oszilloskop parallel zu einem bekannten Widerstand, lassen sich Stromstärken errechnen. Ein Bewegungs-Spannungs-Wandler übersetzt z.B. entsprechend kinematische Größen in Spannungen.
Wichtige Anwendungen in der Sekundarstufe II sind
  • die Kondensatorentladung,
  • der Schwingkreis und
  • der Nachweis von Ultraschall,
also alle schnellen Prozesse, zu denen sich eine Spannung messen lässt. Beim Anschluss eines Funktionsgenerators lassen sich auch Kennlinien gewinnen.
Wie misst man zielgerichtet mit dem Oszilloskop?
Schon aufgrund der doppelten Messgrößen Zeit und Spannung – ist dieses Universalmessgerät unübersichtlich und seine Bedienung anspruchsvoll. Daher ist es sinnvoll, zunächst die Grundeinstellung zu üben (s. Beispiel eines Informationsblatts für die Schülerinnen und Schüler in Kasten 1 ). Schließt man nun eine einfache 1,5-V-Batterie an und erläutert die Verwendung von BNC-Steckern, so kann ein erstes Vertrauen in dieses Gerät hergestellt werden.
Um die Auseinandersetzung zu vertiefen und den Lernenden eine höhere Sicherheit im Umgang zu ermöglichen, hat sich Arbeitsblatt 1 bewährt; dazu ist vor allem der Anschluss eines Funktionsgenerators wünschenswert, aber auch ein einfacher regelbarer Wechselspannungstransformator liefert bereits gute Dienste.

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