Wie man ein gutes Protokoll schreibt

Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Wie man ein gutes Protokoll schreibt
Mathias Magdowski
Lehrstuhl für Elektromagnetische Verträglichkeit
Institut für Medizintechnik
Otto-von-Guericke-Universität, Magdeburg
16. November 2015
Gute Protokolle schreiben
1
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Gliederung
Motivation
Wie schreibt man ein gutes Protokoll?
Inhalt
Form
Gute und schlechte Beispiele
Tipps für LaTeX
Diagramme mit pgfplots
Schaltpläne mit circuitikz
Zusammenfassung
Gute Protokolle schreiben
2
Motivation
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Motivation
Protokolle:
I
Laborpraktika
I
Forschungsprojekte/Abschlussarbeiten
I
Messungen/Experimente im Berufsleben
Gute Protokolle schreiben
4
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Motivation
Protokolle:
I
Laborpraktika
I
Forschungsprojekte/Abschlussarbeiten
I
Messungen/Experimente im Berufsleben
Ziele und Hauptbestandteile:
I
Versuchsdurchführung
I
Beobachtungen
I
Auswertung & Erklärung der Ergebnisse
Gute Protokolle schreiben
4
Wie schreibt man ein gutes Protokoll?
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Inhalt
Protokollstruktur:
1. Deckblatt
2. Theoretische Grundlagen
3. Vorbereitungsleistungen
4. Versuchsdurchführung und Auswertung
I
I
I
I
Nummerierung und Inhalt des Teilversuches
Messschaltung
Messwerte in Tabellenform
Auswertung und Diskussion der Ergebnisse
5. Literaturverzeichnis / Quellenverzeichnis
6. Eingeständigkeitserklärung
7. Anhang (eingescannte Originalmesswerte)
Gute Protokolle schreiben
6
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Deckblatt
Inhalt:
I
Universität, Institut, Lehrstuhl, Lehrveranstaltung
I
Thema, Nummer und Datum des Versuchs
I
Versuchsgruppe und Betreuer
I
Kolloquium, Abgabetermin
Gute Protokolle schreiben
7
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Deckblatt
Inhalt:
I
Universität, Institut, Lehrstuhl, Lehrveranstaltung
I
Thema, Nummer und Datum des Versuchs
I
Versuchsgruppe und Betreuer
I
Kolloquium, Abgabetermin
Wichtig:
I
an Vorlage halten
I
vollständig ausfüllen
Gute Protokolle schreiben
7
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Theoretische Grundlagen
Gut:
I
Grundlagen und Formeln für die Durchführung und
Auswertung
I
Quellen angeben
I
Umfang: 1 bis 3 Seiten
Gute Protokolle schreiben
8
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Theoretische Grundlagen
Gut:
I
Grundlagen und Formeln für die Durchführung und
Auswertung
I
Quellen angeben
I
Umfang: 1 bis 3 Seiten
Schlecht:
I
zu allgemeine und zu breite Darstellung
I
zu ausführliche Herleitung von Formeln
I
aus der Praktikumsanleitung kopieren
Gute Protokolle schreiben
8
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Vorbereitungsleistungen
Tipps:
I
rechtzeitig vorbereiten
I
nicht kreativ werden
I
im Skript bzw. Übungsmitschriften schauen
I
Wenn es kompliziert wird, macht man meist etwas falsch!
Gute Protokolle schreiben
9
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Versuchsdurchführung und Auswertung
Wichtig:
I
vorgegebene Untergliederung einhalten
I
einleitende und überleitende Sätze
I
Einheiten korrekt angeben
I
Formeln, Abbildungen und Tabellen nummerieren
I
exakt bleiben
Gute Protokolle schreiben
10
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Versuchsdurchführung und Auswertung
Wichtig:
I
vorgegebene Untergliederung einhalten
I
einleitende und überleitende Sätze
I
Einheiten korrekt angeben
I
Formeln, Abbildungen und Tabellen nummerieren
I
exakt bleiben
Diskussion:
I
Besonderheiten, Schwierigkeiten oder Auffälligkeiten
I
Genauigkeit, Fehlerquellen, Verbesserungsmöglichkeiten
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10
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Literaturverzeichnis / Quellenverzeichnis
Beispiel:
[1] L ANZE, Werner: Das technische Manuskript - Ein
Handbuch mit ausführlichen Anleitungen für Autoren und
Bearbeiter. 3. Essen : Vulkan-Verlag, 1982. – 242 S. –
ISBN 978–3802781223
[2] H ERING, Lutz ; H ERING, Heike ; H EYNE, Klaus-Geert:
Technische Berichte: Verständlich gliedern, gut gestalten,
überzeugend vortragen. 6. Wiesbaden : Vieweg+Teubner,
2009. – 280 S. – ISBN 978–3834805713
Gute Protokolle schreiben
11
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Literaturverzeichnis / Quellenverzeichnis
Beispiel:
[1] L ANZE, Werner: Das technische Manuskript - Ein
Handbuch mit ausführlichen Anleitungen für Autoren und
Bearbeiter. 3. Essen : Vulkan-Verlag, 1982. – 242 S. –
ISBN 978–3802781223
[2] H ERING, Lutz ; H ERING, Heike ; H EYNE, Klaus-Geert:
Technische Berichte: Verständlich gliedern, gut gestalten,
überzeugend vortragen. 6. Wiesbaden : Vieweg+Teubner,
2009. – 280 S. – ISBN 978–3834805713
siehe https://de.wikipedia.org/wiki/DIN_1505-2
Gute Protokolle schreiben
11
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Literaturverzeichnis / Quellenverzeichnis
Beispiel:
[1] L ANZE, Werner: Das technische Manuskript - Ein
Handbuch mit ausführlichen Anleitungen für Autoren und
Bearbeiter. 3. Essen : Vulkan-Verlag, 1982. – 242 S. –
ISBN 978–3802781223
[2] H ERING, Lutz ; H ERING, Heike ; H EYNE, Klaus-Geert:
Technische Berichte: Verständlich gliedern, gut gestalten,
überzeugend vortragen. 6. Wiesbaden : Vieweg+Teubner,
2009. – 280 S. – ISBN 978–3834805713
siehe https://de.wikipedia.org/wiki/DIN_1505-2
siehe http://www.emv.ovgu.de/
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11
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Anhang
Inhalt:
I
eingescannte Originalmesswerte
I
sonstige handschriftliche Aufzeichnungen
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12
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Anhang
Inhalt:
I
eingescannte Originalmesswerte
I
sonstige handschriftliche Aufzeichnungen
Wichtig:
I
Auflösung, Kontrast, Helligkeit des Scans
I
Unterschrift des Betreuers muss erkennbar sein
I
keine „Schmier-“ oder „Hilfszettel“
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12
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Form
Protokoll =
ˆ kleine Abschlussarbeit
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13
Motivation
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Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Form
Protokoll =
ˆ kleine Abschlussarbeit
siehe Richtlinien zur Ausarbeitung von
Bachelor- und Masterarbeiten
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13
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Spannung, u(t) (in V)
Diagramme
200
0
−200
sinusförmig
cosinusförmig
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
Zeit, t (in ms)
Abbildung 1: Harmonischer Zeitverlauf einer Spannung mit einer
Frequenz von 50 Hz und einem Effektivwert von 230 V
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14
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Tabellen
Tabelle 1: Messwerte für einen Aufladevorgang
Zeit, t in s
0
1
2
3
Spannung, U in V
0,00
1,26
1,73
1,90
Gute Protokolle schreiben
15
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Diagramme und Tabellen
Tabellenüberschrift und Abbildungsunterschrift:
I
sollte selbst eigenständig verständlich sein
I
lieber zu lang als zu kurz
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16
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Diagramme und Tabellen
Tabellenüberschrift und Abbildungsunterschrift:
I
sollte selbst eigenständig verständlich sein
I
lieber zu lang als zu kurz
Verweis im Text:
I
„siehe Tabelle 1“ oder „. . . ist in Abbildung 1 gezeigt“
I
nicht „die folgende Abbildung“
Gute Protokolle schreiben
16
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Diagramme und Tabellen
Tabellenüberschrift und Abbildungsunterschrift:
I
sollte selbst eigenständig verständlich sein
I
lieber zu lang als zu kurz
Verweis im Text:
I
„siehe Tabelle 1“ oder „. . . ist in Abbildung 1 gezeigt“
I
nicht „die folgende Abbildung“
Ganz schlecht:
I
JPEG-komprimierte Rastergrafiken für Diagramme
Gute Protokolle schreiben
16
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Weitere Hinweise
I
Abkürzungen und Variablen beim ersten Gebrauch
einführen
Gute Protokolle schreiben
17
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Weitere Hinweise
I
I
Abkürzungen und Variablen beim ersten Gebrauch
einführen
keine englischen Wörter und Anglizismen verwenden
I
I
Fit, Plot, Fitfunktion, fitten, plotten, . . .
das macht Sinn
Gute Protokolle schreiben
17
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Weitere Hinweise
I
I
Abkürzungen und Variablen beim ersten Gebrauch
einführen
keine englischen Wörter und Anglizismen verwenden
I
I
I
Fit, Plot, Fitfunktion, fitten, plotten, . . .
das macht Sinn
Querverweise einfügen (z. B. „wie in Abschnitt 3 gezeigt
wurde, . . . “ oder „auf Seite 4“)
Gute Protokolle schreiben
17
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Weitere Hinweise
I
I
Abkürzungen und Variablen beim ersten Gebrauch
einführen
keine englischen Wörter und Anglizismen verwenden
I
I
I
I
Fit, Plot, Fitfunktion, fitten, plotten, . . .
das macht Sinn
Querverweise einfügen (z. B. „wie in Abschnitt 3 gezeigt
wurde, . . . “ oder „auf Seite 4“)
geschützte Leerzeichen hinter Abbildung, Tabelle, Seite,
Gleichung, . . . und zwischen Zahlenwert und Einheit
Gute Protokolle schreiben
17
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Weitere Hinweise
I
I
Abkürzungen und Variablen beim ersten Gebrauch
einführen
keine englischen Wörter und Anglizismen verwenden
I
I
I
I
I
Fit, Plot, Fitfunktion, fitten, plotten, . . .
das macht Sinn
Querverweise einfügen (z. B. „wie in Abschnitt 3 gezeigt
wurde, . . . “ oder „auf Seite 4“)
geschützte Leerzeichen hinter Abbildung, Tabelle, Seite,
Gleichung, . . . und zwischen Zahlenwert und Einheit
Bindestrich vs. Gedankenstrich
Gute Protokolle schreiben
17
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Weitere Hinweise
I
I
Abkürzungen und Variablen beim ersten Gebrauch
einführen
keine englischen Wörter und Anglizismen verwenden
I
I
I
I
I
I
Fit, Plot, Fitfunktion, fitten, plotten, . . .
das macht Sinn
Querverweise einfügen (z. B. „wie in Abschnitt 3 gezeigt
wurde, . . . “ oder „auf Seite 4“)
geschützte Leerzeichen hinter Abbildung, Tabelle, Seite,
Gleichung, . . . und zwischen Zahlenwert und Einheit
Bindestrich vs. Gedankenstrich
Quellen nicht als Fußnoten
Gute Protokolle schreiben
17
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Weitere Hinweise
I
I
Abkürzungen und Variablen beim ersten Gebrauch
einführen
keine englischen Wörter und Anglizismen verwenden
I
I
I
I
I
I
I
Fit, Plot, Fitfunktion, fitten, plotten, . . .
das macht Sinn
Querverweise einfügen (z. B. „wie in Abschnitt 3 gezeigt
wurde, . . . “ oder „auf Seite 4“)
geschützte Leerzeichen hinter Abbildung, Tabelle, Seite,
Gleichung, . . . und zwischen Zahlenwert und Einheit
Bindestrich vs. Gedankenstrich
Quellen nicht als Fußnoten
siehe https://de.wikipedia.org/wiki/Liste_
der_Schaltzeichen_%28Elektrik/Elektronik%29
Gute Protokolle schreiben
17
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Einheiten
siehe SI-Broschüre des BIPM
Formatierung:
I
Einheiten aufrecht (im Formelsatz ebenso Abkürzungen,
Funktionen und Operatoren), z. B.:
I
I
I
I
Umax = 1 V statt Umax = 1 V
sin(x) statt sin(x)
ex statt ex
df
df
dx statt dx
I
halbes Leerzeichen zwischen Zahl und Einheit
I
einheitliche Formatierung (z. B. km h−1 vs.
I
U[V] ist falsch, stattdessen U/V
I
2,998 · 108 statt 2,998 E+008
Gute Protokolle schreiben
km
h )
18
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Software
WYSIWYG:
I
Microsoft Word
I
Apache OpenOffice
Gute Protokolle schreiben
19
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Software
WYSIWYG:
LaTeX:
I
Microsoft Word
I
MikTeX
I
Apache OpenOffice
I
TeXLive
Gute Protokolle schreiben
19
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Software
WYSIWYG:
LaTeX:
I
Microsoft Word
I
MikTeX
I
Apache OpenOffice
I
TeXLive
WYSIWYM:
Gute Protokolle schreiben
I
LyX
I
Scientific WorkPlace
I
BaKoMa TeX
19
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Software für Bilder
Dia:
Download: https://wiki.gnome.org/Apps/Dia/
von Wikimedia Commons https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Dia-gtk.png#/media/File:Dia-gtk.png
Gute Protokolle schreiben
20
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Software für Bilder
Ipe:
Download: http://ipe.otfried.org/
von Wikimedia Commons https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ipe6pre30.png#/media/File:Ipe6pre30.png
Gute Protokolle schreiben
21
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Software für Bilder
Inkscape:
Download: https://inkscape.org/
von Wikimedia Commons - https://commons.wikimedia.org/wiki/File:
Inkscape_0.48.1.png#/media/File:Inkscape_0.48.1.png
Gute Protokolle schreiben
22
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Software für Bilder
XnView:
Download: http://www.xnview.com/de/xnview/
Gute Protokolle schreiben
23
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Hinweise für LATEX-Benutzer
Nützliche Pakete:
hyperref:
Aktivierung von PDF-Befehlen
amsmath:
mathematischer Formelsatz
siunitx:
Formatierung von Einheiten
pgfplots:
Erstellen von Diagrammen
circuitikz: Erstellen von Schaltbildern
tikz:
TikZ ist kein Zeichenprogramm
csquotes:
einheitliche Anführungszeichen
cite:
bessere Zitate im Text
Gute Protokolle schreiben
24
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Hinweise für LATEX-Benutzer
Nützliche Editoren:
I
Texmaker
I
TeXstudio
I
TeXworks
I
TeXShop (für Mac)
I
TeXnicCenter (für Windows) mit SumatraPDF
Gute Protokolle schreiben
25
Gute und schlechte Beispiele
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Beispiel 1:
M04 Brückenschaltungen
1. Grundlage des Versuchs
Brückenschaltung:
Eine Brückenschaltung ist eine elektrische Schaltung, die aus der Paralleschaltung zweier
Spannungsteiler zu einer gemeinsamen Spannungsquelle oder Stromsquelle. Die
Brückenspannung ( Ausgangsspannung ) ergibt sich aus der Differenz der Beiden Teilspannungen
der Spannungsteiler.
Abgleichbrücken:
Die Abgleichbrücke dient der Bestimmung der Bauelementegrößen. Unter Verwendung der
Abgleichbedingungen werden die gesuchte Parameter berchnet. Durch Verändern eines oder
mehrerer der vier Widerstände bzw. Impandanzen in Spannungsteilern wird ein Nullabgleich der
Brpckenspannung erreicht. Das bedeutet, dass die Brückenspannung bzw. der Brückenstrom Null
wird. Bei dem Wechselstrom muss auch die Phase ebenfalls Null sein.
Ausschlagbrücke:
Wenn eine Brückenschaltung außerhalb des Nullabgleichs betrieben wird und die
Brückenspannung bzw. der zugehörige Brückenstrom als interessierende Größe gemessen,
spricht man von einer Ausschlagbrücke.
Phasendrehbrücke:
Die Brückenspannung besitzt im diesen Fall im Vergleich zur Eingangspannung eine
Phasenverschiebung. Es ist abhängig von Variation eines oder mehrer Brückenelemente.
2. Versuchsvorbereitung
Gute Protokolle schreiben
27
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Beispiel 1:
M04 Brückenschaltungen
1 Grundlagen des Versuchs
Brückenschaltung: Eine Brückenschaltung ist eine elektrische Schaltung, die aus der Parallelschaltung zweier Spannungsteiler zu einer gemeinsamen Spannungsquelle oder Stromquelle. Die
Brückenspannung (Ausgangsspannung) ergibt sich aus der Differenz der Beiden Teilspannungen
der Spannungsteiler.
Abgleichbrücken: Die Abgleichbrücke dient der Bestimmung der Bauelementegrößen. Unter Verwendung der Abgleichbedingungen werden die gesuchte Parameter berechnet. Durch Verändern eines oder mehrerer der vier Widerstände bzw. Impedanzen in Spannungsteilern wird ein Nullabgleich
der Brückenspannung erreicht. Das bedeutet, dass die Brückenspannung bzw. der Brückenstrom
Null wird. Bei dem Wechselstrom muss auch die Phase ebenfalls Null sein.
Ausschlagbrücke: Wenn eine Brückenschaltung außerhalb des Nullabgleichs betrieben wird und
die Brückenspannung bzw. der zugehörige Brückenstrom als interessierende Größe gemessen, spricht
man von einer Ausschlagbrücke.
Phasendrehbrücke: Die Brückenspannung besitzt im diesen Fall im Vergleich zur Eingangspannung eine Phasenverschiebung. Es ist abhängig von Variation eines oder mehrere Brückenelemente.
2 Versuchsvorbereitung
Gute Protokolle schreiben
28
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Beispiel 2:
Inhaltsverzeichnis
1.Theoretische Grundlagen zum Versuch
1.1 Versuchsziel S.4
1.2 Digitalspeicheroszilloskop S.4
2.Vorbereitungsleistung zum Versuch
2.1 Begriffserklärungen S.5
2.2 Zusammenhang zwischen der Augenblicksleistung und
Wirkleistung S.6
3.Versuchsdurchführung
3.1 Durchführen einfacher Messungen
3.1.1 Versuch 3.1.1 S.8
3.1.2 Versuch 3.1.2 S.9
3.1.3 Versuch 3.1.3 S.11
Versuch 3.1.4 S.13
Gute Protokolle 3.1.4
schreiben
29
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Beispiel 2:
Inhaltsverzeichnis
1 Theoretische Grundlagen zum Versuch
1.1 Versuchsziel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2 Digitalspeicheroszilloskop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
2
2
2 Vorbereitungsleistung zum Versuch
2.1 Begriffserklärungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2 Zusammenhang zwischen Augenblicksleistung und Wirkleistung . . . . . . . . .
2
3
3
3 Versuchsdurchführung
3.1 Durchführen einfacher Messungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1.1 Versuch: Wirkung verschiedener Bedienelemente . . . . . . . .
3.1.2 Versuch: Messung der Periodendauer mittels des Cursors . . .
3.1.3 Versuch: Oszillographieren eines Halbsinussignals und Wirkung
nalkopplung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
4
5
5
Gute Protokolle schreiben
. .
. .
. .
der
. .
. . .
. . .
. . .
Ka. . .
5
30
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Abblidung 7: Vergleichdiagramm 3.3.2
Die beiden Kurven
Beispiel
3: überlagern sich.
3.4 Stromgespeiste Ausschlagbrücke
I q = 12mA R L = 430Ω
Abblidung 8: Messschaltung 3.4.1
∆R 2 in Ω
0
Gute Protokolle schreiben
100
∆R 1 in Ω
I Rr in mA gegenläufig
1000
900
0,02
0,37
31
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Beispiel 3:
I1
R1 = 1000 Ω
R2 = 1000 Ω
RL = 430 Ω
Iq
IBr
R = 820 Ω
R = 820 Ω
I2
Gute Protokolle schreiben
32
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Beispiel 4:
N09 – STROMKREISE MIT NICHTLINEAREN BAUELEMENTEN
1 Inhaltliche Schwerpunkte
Zur grafischen Lösung benötigt man die Strom-Spannungskennlinie einer Reihen- oder
Parallelschaltung des nichtlinearen Bauelements mit einem Widerstand oder einem weiteren
nichtlinearen Bauelement oder mit einer Spannungs- bzw. Stromquelle, so sind
Konstruktionsregeln zu beachten, die sich aus den Kirchhoffschen Sätzen ergeben.
Bei der Reihenschaltung werden zur Erfüllung der Maschengleichung die Spannungen
(Abszissenwerte der Kennlinien) addiert; bei einer Spannungsquelle erfolgt also eine
Parallelverschiebung längs der Spannungsachse. Bei der Parallelschaltung werden zur Erfüllung
der Knotengleichung die Ströme (Ordinatenwerte beider Kennlinien) addiert. Eine Stromquelle
(unabhängig von der Spannung!) ergibt also eine Parallelverschiebung längs der Stromachse.
Beide Konstruktionsregeln sind bei Reihen-Parallelschaltungen anzuwenden. [1]
Gute Protokolle schreiben
33
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Beispiel 4:
N09 – STROMKREISE MIT NICHTLINEAREN BAUELEMENTEN
1 Inhaltliche Schwerpunkte
Im Versuch geht es um die Berechnung von elektrischen Netzwerken mit nichtlinearen
Bauelementen. Da eine geschlossene, analytische Lösung oft nicht möglich ist, bieten sich
grafische Lösungenverfahren an. Zur grafischen Lösung benötigt man die StromSpannungskennlinie einer Reihen- oder Parallelschaltung des nichtlinearen Bauelements mit
einem Widerstand oder einem weiteren nichtlinearen Bauelement oder mit einer Spannungsbzw. Stromquelle, so sind Konstruktionsregeln zu beachten, die sich aus den Kirchhoffschen
Sätzen ergeben.
Bei der Reihenschaltung werden zur Erfüllung der Maschengleichung die Spannungen
(Abszissenwerte der Kennlinien) addiert; bei einer Spannungsquelle erfolgt also
eine Parallelverschiebung längs der Spannungsachse. Bei der Parallelschaltung werden zur
Erfüllungder Knotengleichung die Ströme (Ordinatenwerte beider Kennlinien) addiert. Eine
Stromquelle (unabhängig von der Spannung!) ergibt also eine Parallelverschiebung längs der
Stromachse. Beide Konstruktionsregeln sind bei Reihen-Parallelschaltungen anzuwenden. [1]
Gute Protokolle schreiben
34
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Beispiel 5:
Grafik 4:Oszillogramm zum Versuch 3.1.2 Messen der Periodendauer mit
dem Cursormodus
Durch das Messen der Periodendauer mit dem Cursor wurde eine Periodendauer
von T=1992 Hz ermittelt. Dies ist eine Abweichung von 8Hz im Vergleich zu
Gute Protokolle
schreiben
dem
Ergebnis aus Versuch 3.1.1. Diese Abweichung resultiert aus der ungenauen
35
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Beispiel 5:
Verbesserungsmöglichkeiten:
I
Menü ausblenden
I
horizontale und vertikale Auflösung optimal einstellen
I
unnötige Kurven und Angaben ausblenden
I
niemals als jpg speichern, besser als png
I
in vernünftiger Größe einbinden
Gute Protokolle schreiben
36
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Beispiel 6:
heiten. Jetzt kann die Verschiebung φ von Kanal 1 gegenüber Kanal 2 erechnet
werden.
ϕ=
− 21 (V erschiebung)
2(P eriodendauer)
∗ 2π = −90➦
mathematischer Beweis[3]
IuC (t) = u
b ∗ sin(ωt + ϕu )
IIiC (t) = bi ´∗ sin(ωt + ϕi )
IIIuC = C1 iC ∗ dt
uC =
uC =
uC =
1
ˆ
sin(wt + ϕi )
C ∗ iC ∗
1
ˆC ∗ 1 ∗ [−cos(wt) + ϕi ]
∗
i
C
ω
π
1
ˆ
ωC ∗ iC ∗ sin(wt) + ϕi + 2
´
Das Ergebnis der kombinierten Umformung weicht minimal von Formel(I) ab,
weswegen man von der Betrachtung auf φu =φi +π/2
3
3 [3] vgl.Nitsch,Knauff,Magdowski, Einführung in die Elektrotechnik,,Shaker, 2011, 2.AuGute Protokolle
flage,schreiben
S.214
37
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Beispiel 6:
Jetzt kann die Phasenverschiebung ϕ von Kanal 1 gegenüber Kanal 2 im Bogenmaß errechnet
werden. Dabei bezeichnet tVerschiebung die Zeitverschiebung und tPeriodendauer die Periodendauer
der Signale, die auch als Vielfache der Skalenteilung (div) angegeben werden können.
ϕ=
− 1 div
π
tVerschiebung
· 2π = 2
· 2π = −
tPeriodendauer
2 div
2
(1)
Im Gradmaß ergibt sich ϕ = −90◦ .
Für einen mathematischen Beweis, wird angenommen, dass die Spannung uC (t) und iC (t)
sinusförmig sind.
uC (t) = û · sin(ωt + ϕu )
iC (t) = î · sin(ωt + ϕi )
Außerdem gilt folgender Zusammenhang zwischen Strom und Spannung.
Z
1
uC (t) =
· iC (t) dt
C
Gute Protokolle schreiben
(2)
(3)
(4)
38
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Beispiel 6:
Einsetzen von (3) in (4) ergibt:
uC (t) =
î
·
C
Z
(5)
sin(ωt + ϕi ) dt
Bilden der Stammfunktion mit der Integrationskonstante K:
=−
Nutzen von sin x −
π
2
î
· cos(ωt + ϕi ) + K
ωC
= − cos(x):
=
î
π
· sin ωt + ϕi −
+K
ωC
2
Ein Koeffizientenvergleich von (2) mit (7) liefert ϕu = ϕi −
Phasenverschiebung von ϕ = − π2 .
Gute Protokolle schreiben
(6)
π
2
(7)
und damit die oben gemessene
39
Tipps für LaTeX
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Diagramme mit pgfplots
\begin{tikzpicture}
\begin{axis}
\addplot+[
domain=0:20,
samples=101,
] {sin(deg(x*2*pi/20))*sqrt(2)*230};
\end{axis}
\end{tikzpicture}
Gute Protokolle schreiben
41
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Diagramme mit pgfplots
200
0
−200
0
Gute Protokolle schreiben
5
10
15
20
42
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Achsen beschriften
\begin{tikzpicture}
\begin{axis}[
xlabel={Zeit, $t$ (in \si{\milli\second})},
ylabel={Spannung, $u(t)$ (in \si{\volt})},
]
\addplot+[
domain=0:20,
samples=101,
] {sin(deg(x*2*pi/20))*sqrt(2)*230};
\end{axis}
\end{tikzpicture}
Gute Protokolle schreiben
43
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Spannung, u(t) (in V)
Achsen beschriften
200
0
−200
0
Gute Protokolle schreiben
5
10
15
Zeit, t (in ms)
20
44
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Achsen begrenzen
\begin{tikzpicture}
\begin{axis}[
xlabel={Zeit, $t$ (in \si{\milli\second})},
ylabel={Spannung, $u(t)$ (in \si{\volt})},
xmin=0,xmax=20,
ymin=-350,ymax=350,
]
\addplot+[
domain=0:20,
samples=101,
] {sin(deg(x*2*pi/20))*sqrt(2)*230};
\end{axis}
\end{tikzpicture}
Gute Protokolle schreiben
45
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Spannung, u(t) (in V)
Achsen begrenzen
200
0
−200
0
Gute Protokolle schreiben
5
10
15
Zeit, t (in ms)
20
46
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Diagramm skalieren
\begin{tikzpicture}
\begin{axis}[
xlabel={Zeit, $t$ (in \si{\milli\second})},
ylabel={Spannung, $u(t)$ (in \si{\volt})},
xmin=0,xmax=20,ymin=-350,ymax=350,
width=0.8\textwidth,
height=0.5\textwidth,
]
\addplot+[
domain=0:20,
samples=101,
] {sin(deg(x*2*pi/20))*sqrt(2)*230};
\end{axis}
\end{tikzpicture}
Gute Protokolle schreiben
47
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Spannung, u(t) (in V)
Diagramm skalieren
200
0
−200
0
Gute Protokolle schreiben
2
4
6
8 10 12
Zeit, t (in ms)
14
16
18
20
48
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Zweite Kurve und Legende
\begin{tikzpicture}
\begin{axis}[
xlabel={Zeit, $t$ (in \si{\milli\second})},
ylabel={Spannung, $u(t)$ (in \si{\volt})},
xmin=0,xmax=20,ymin=-350,ymax=350,
width=0.8\textwidth,height=0.5\textwidth,]
\addplot+[domain=0:20,samples=101]
{sin(deg(x*2*pi/20))*sqrt(2)*230};
\addlegendentry{sinusförmig};
\addplot+[domain=0:20,samples=101]
{cos(deg(x*2*pi/20))*sqrt(2)*230};
\addlegendentry{cosinusförmig};
\end{axis}
\end{tikzpicture}
Gute Protokolle schreiben
49
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Spannung, u(t) (in V)
Zweite Kurve und Legende
sinusförmig
cosinusförmig
200
0
−200
0
Gute Protokolle schreiben
2
4
6
8 10 12
Zeit, t (in ms)
14
16
18
20
50
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Weitere Möglichkeiten des pgfplots-Pakets
Daten aus:
I
Formeln
I
direkte Angabe von Datenpunkten
I
Daten aus Textdateien
Gute Protokolle schreiben
51
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Weitere Möglichkeiten des pgfplots-Pakets
Daten aus:
I
Formeln
I
direkte Angabe von Datenpunkten
I
Daten aus Textdateien
Diagrammarten:
I
Liniendiagramme (linear, geglättet, konstant)
I
Balkendiagramme (horizontal, vertikal)
I
comb plots und quiver plots
I
Polarkoordinaten, Dreiecksdiagramm, Smithdiagramm
I
3D: Linien, Gitter, Oberflächen, Konturen
Gute Protokolle schreiben
51
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Schaltpläne mit circuitikz
\begin{tikzpicture}
% äußere Masche
\draw (0,0) to[I] (0,4)
to[short] (4,4)
to[vR] (4,2)
to[R] (4,0)
to[short] (0,0);
\end{tikzpicture}
Gute Protokolle schreiben
52
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Schaltpläne mit circuitikz
Gute Protokolle schreiben
53
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Innere Zweige hinzufügen
\begin{tikzpicture}
% äußere Masche
\draw (0,0) to[I] (0,4)
to[short] (4,4)
to[vR] (4,2)
to[R] (4,0)
to[short] (0,0);
% innere Zweige
(2,4) to[vR] (2,2)
to[R] (2,0)
(2,2) to[R] (4,2);
\end{tikzpicture}
Gute Protokolle schreiben
54
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Innere Zweige hinzufügen
Gute Protokolle schreiben
55
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Bauelemente beschriften
\begin{tikzpicture}
% äußere Masche
\draw (0,0) to[I] (0,4)
to[short] (4,4)
to[vR, l=${R_2=\SI{1000}{\ohm}}$] (4,2)
to[R, l=${R=\SI{820}{\ohm}}$] (4,0)
to[short] (0,0)
% innere Zweige
(2,4) to[vR, l_=${R_1=\SI{1000}{\ohm}}$] (2,2)
to[R, l_=${R=\SI{820}{\ohm}}$] (2,0)
(2,2) to[R, l=${R_{\ind{L}}=\SI{430}{\ohm}}$] (4,2);
\end{tikzpicture}
Gute Protokolle schreiben
56
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Bauelemente beschriften
R1 = 1000 Ω
R2 = 1000 Ω
RL = 430 Ω
R = 820 Ω
Gute Protokolle schreiben
R = 820 Ω
57
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Skalieren
\begin{tikzpicture}[xscale=1.6,yscale=1.2]
% äußere Masche
\draw (0,0) to[I] (0,4)
to[short] (4,4)
to[vR, l=${R_2=\SI{1000}{\ohm}}$] (4,2)
to[R, l=${R=\SI{820}{\ohm}}$] (4,0)
to[short] (0,0)
% innere Zweige
(2,4) to[vR, l_=${R_1=\SI{1000}{\ohm}}$] (2,2)
to[R, l_=${R=\SI{820}{\ohm}}$] (2,0)
(2,2) to[R, l=${R_{\ind{L}}=\SI{430}{\ohm}}$] (4,2);
\end{tikzpicture}
Gute Protokolle schreiben
58
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Skalieren
R1 = 1000 Ω
R2 = 1000 Ω
RL = 430 Ω
R = 820 Ω
Gute Protokolle schreiben
R = 820 Ω
59
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Ströme beschriften, Lötpunkte setzen
\begin{tikzpicture}[xscale=1.6,yscale=1.2]
% äußere Masche
\draw (0,0) to[I, i=$I_{\ind{q}}$] (0,4)
to[short] (4,4)
to[vR, l=${R_2=\SI{1000}{\ohm}}$] (4,2)
to[R, l=${R=\SI{820}{\ohm}}$] (4,0)
to[short] (0,0)
% innere Zweige
(2,4) to[vR, l_=${R_1=\SI{1000}{\ohm}}$,
i>^=$I_1$, *-] (2,2)
to[R, l_=${R=\SI{820}{\ohm}}$, i=$I_2$, -*] (2,0)
(2,2) to[R, l=${R_{\ind{L}}=\SI{430}{\ohm}}$,
i>_=$I_{\ind{Br}}$, *-*] (4,2);
\end{tikzpicture}
Gute Protokolle schreiben
60
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Ströme beschriften, Lötpunkte setzen
I1
R1 = 1000 Ω
R2 = 1000 Ω
RL = 430 Ω
Iq
IBr
R = 820 Ω
R = 820 Ω
I2
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61
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Weitere Möglichkeiten des circuitikz-Pakets
Bauelemente:
1-Pole: Masse, Antenne, . . .
2-Pole: Grundelemente, Quellen, Instrumente, Schalter, . . .
3-Pole: Transistoren, gesteuerte Quellen, Umschalter, . . .
4-Pole: Transformatoren, Koppler, . . .
Gute Protokolle schreiben
62
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Weitere Möglichkeiten des circuitikz-Pakets
Bauelemente:
1-Pole: Masse, Antenne, . . .
2-Pole: Grundelemente, Quellen, Instrumente, Schalter, . . .
3-Pole: Transistoren, gesteuerte Quellen, Umschalter, . . .
4-Pole: Transformatoren, Koppler, . . .
Darstellung und Beschriftung:
I
Strom- und Spannungspfeile
I
Knotenbeschriftung
I
europäische oder amerikanische Darstellung
(
vs.
)
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62
Zusammenfassung
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Der Betreuer sollte sehen, dass ihr euch
Mühe gegeben habt!
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64
Motivation
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Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Zusammenfassung
großes Protokoll =
ˆ Abschlussarbeit
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65
Motivation
Protokolle schreiben
Beispiele
Tipps für LaTeX
Zusammenfassung
Vielen Dank für Eure Aufmerksamkeit!
Gibt es Fragen?
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66

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