Experimentelle Verfahren - Umgang mit dem Beweis

Wie gehe ich mit meinen Messergebnissen um? Der Beweis, den ein Experiment bringen soll, muss mit vielen Messreihen erbracht werden. Ausserdem sollte man ein Diagramm zeichnen, wobei die Wahl und die Beschriftung der Achsen und die Einzeichnung einer Ideallinie sehr wichtig ist. Aus meinen experimentellen Messwerten kann ich Schlussfolgerungen ziehen.

Diese Seite soll dir dabei helfen, deine Messungen zu analysieren und Schlüsse daraus zu ziehen. Die handschriftlichen Notizen sind Kommentare eines Schülers zu seinem Experiment.

Ich habe meine Spannungs- und Stromwerte verwendet, um den Widerstand der verschieden langen Nickel-Chromdraht Stücke zu berechnen. Jetzt werde ich mit diesen Werte ein Diagramm des Widerstands gegen die Längezeichnen.

Die Drahtlänge ist die Variable, die ich durch Kürzen des Drahtes bei jeder Messung verändert habe. Also beschrifte ich die untere Achse mit "Drahtlänge in cm". Die linke Achse beschrifte ich so: Widerstand in $\Omega$.

Ein Diagramm zeichnen

Die Punkte auf meinem Diagramm sind etwas verstreut, aber ich denke, dass die Linie, die am besten passt, eine Gerade ist.

Diese Linie sollte durch den Ursprung gehen. Wenn der Draht eine Länge von Null hat, ist da auch kein Metall, um dem Strom zu widerstehen, daher sollte der Widerstand auch Null sein.

Ich habe einen Punkt in meinem Diagramm nicht berücksichtigt. In meiner Tabelle erscheint der Meßwert für diesen Punkt viel zu niedrig. Ich habe das Amperemeter wahrscheinlich falsch abgelesen.

Ein Diagramm zeichnen

Ein Diagramm kann dir helfen, Trends bei deinen Messdaten zu erkennen.

Die Wahl der Achse

Entscheide dich, welche Variable entlang der unteren Achse eingezeichnet werden soll. Normalerweise ist es die Variable, die du bei jeder Messung veränderst - zum Beispiel die Länge des Nickel-Chromdrahtes. Dies wäre dann die unabhängige Variable. Der Widerstand wäre die abhängige Variable, weil ihr Wert von der von dir veränderten Drahtlänge abhängt. Die Messwerte des Widerstands trägst du daher entlang der seitlichen Achse ein.

Die Wahl der Skala

Ermittle deine höchsten Messwerte und wähle dann eine passende Skala für die beiden Achsen aus.

Beschriftung der Achsen

Beschrifte jede Achse mit dem, was gemessen wurde und vergiß nicht, welche Einheit die Messwerte haben.

Eine Ideallinie einzeichnen

Aufgrund von Unsicherheiten liegen die Messpunkt in einem Diagramm nie gleichmäßig auf einer geraden Linie. Also verbinde die Punkte nicht miteinander! Zeichne stattdessen eine gerade Linie oder eine gleichmäßige Kurve, die den meisten der Messpunkte am nächsten liegt. Diese nennt man Ideallinie. Bevor du sie einzeichnest:

  • Entscheide, ob die Linie durch den Ursprung gehen soll.
  • Entscheide, ob irgendwelche Messwerte nicht berücksichtigt werden sollen. Manche könnten so weit außerhalb liegen, dass sie wahrscheinlich eher auf Fehler als auf Unsicherheiten zurückzuführen sind. Versuche herauszufinden, warum Fehler aufgetreten sein könnten.

Von der Art und Weise, wie die Punkte entlang einer Ideallinie verteilt sind, kannst du sehen, wie zuverlässig deine Messungen sind. Dafür brauchst du aber jede Menge Messwerte.

Da die Ideallinie eine Gerade durch den Ursprung ist, ist der Widerstand des Nickel-Chromdrahtes direkt proportional zu seiner Länge. Dies stimmt mit meiner ursprünglichen Hypothese überein, dass bei einer Verdoppelung der Drahtlänge es für die Elektronen doppelt so schwierig sein sollte, durch den Draht zu fließen.

Trends und Schlussfolgerungen

Aus der Form des Graphen im Diagramm kannst du Rückschlüsse auf die Daten ziehen.

Die einfachste Form eines Graphen ist eine Gerade durch den Ursprung. Ein Graph des Widerstands gegen die Drahtlänge wäre also eine Gerade, und das bedeutet, dass sich der Widerstand verdoppelt, wenn sich die Länge verdoppelt. In diesem Fall verhalten sich Widerstand und Länge direkt proportional zueinander.

Wenn du glaubst, dass das Diagramm deine ursprüngliche Vorhersage bestätigt, dann sag es und erkläre deine Gründe.


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