Hallo,
ich mache meine Masterarbeit in Verhaltensbiologie und kenn mich deshalb
sehr schlecht in Physik aus. Ich will in einem Aquarium
schwachelektrische Impulse (AC) abgeben. Nur weiß ich leider nicht wie
ich den Stromkreis machen soll.
Ich habe einen Funktionsgenerator mit dem ich den Strom einstelle, einen
Messverstärker, ein Oozilloskop sowie 2 Elektroden.
Wie mach ich es nun, dass bei den Elektroden 2 µV/cm rauskommen mit 0,5
Hz?
Die Elektroden an den Messverstärker beim Input einstecken, beim Output
verbinde ich zu dem Oszilloskop. Aber was mach ich mit dem
Funktionsgenerator?
Wäre sehr dankbar, wenn mir jemand helfen könnte. Bei mir kennt sich
einfach niemand mit Stromkreise aus.
LG
Clemens
Clemens schrieb:> Wie mach ich es nun, dass bei den Elektroden 2 µV/cm rauskommen mit 0,5> Hz?
Das Problem wird sein 2 µV zu messen. Gut, es wird etwas mehr sein. Bei
10 cm sind es 20 µV bei 30 cm sind es 60 µV, usw. Um diese Spannung zu
messsen wirst Du den Messverstärker benötigen.
Das Signal, die Spannung, liefert der Funktionsgenerator. Ich vermute
mal das dieser mehr als z.B. 60 µV liefert. Wir brauchen also noch einen
Spannungsteiler. Im einfachsten Fall genügt ein Vorwiderstand oder
besser ein Potentiometer. Jetzt müsste man wissen welchen elektrischen
Widerstand zwischen den Elektroden im Wasser herrscht. Wenn es
destilliertes Wasser ist, dann wäre der Widerstand hoch. Mit etwas Salz
fällt der Widerstand. Also am besten mal ausmessen. Wie man einen
Spannungsteiler berechnet lernt man schon in der Hauptschule.
mfg klaus
Ich vermute mal, es geht dir nicht um den Strom zwischen den beiden
Elektroden, sondern du willst diesen Impuls wie mit einer Antenne
aussenden?
Bei einer Antenne ist der Stromkreis gut versteckt:
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/kom/0810171.htm
Also es geht darum, dass Haiembryonen im Ei den Strom wahrnehmen sollen.
Diese sind 12 cm von den Elektroden entfernt, die 5 cm Abstand haben.
Als Funktionsgenerator habe ich einen Grass SD9 stimulator. Da fällt mir
gerade auf, dass die minimale Einstellung 0,1 V sind. Muss ich dann
schaun wie ich auf 2 µV runter will
Wie messe ich mit dem Messverstärker die Spannung?
Würd gern zuerst wissen wollen welche Geräte ich mit welchem verbinde.
Der Funktionsgenerator gibt den Strom, dann wird Messverstärker
dazugeschalten, von dem aus dann in die Elektroden. Aber wie bekomme ich
das Signal der Elektroden in das Oszilloskop?
Danke schon mal für die Hilfe
Clemens schrieb:> Also es geht darum, dass Haiembryonen im Ei den Strom wahrnehmen> sollen.> Diese sind 12 cm von den Elektroden entfernt, die 5 cm Abstand haben.> Als Funktionsgenerator habe ich einen Grass SD9 stimulator. Da fällt mir> gerade auf, dass die minimale Einstellung 0,1 V sind. Muss ich dann> schaun wie ich auf 2 µV runter will>
Ja. Dazu sollte man schon so ungefähr wissen mit welchem elektrischen
Widerstand zwischen den Elektroden zu rechnen ist. Ein Multimeter zum
Messen von Widerständen steht doch sicher zur Verfügung.
http://www.grasstechnologies.com/products/stimulators/stimsd9.html
Der Stimulator liefert min 0,1 V bei 1 K Innenwiderstand. Der
Innenwiderstand und der elektrische Widerstand der Wasserstrecke liegen
im Stromkreis. 1 K Innenwiderstand ist eigentlich schon ziemlich hoch.
Aber das Weitere hängt jetzt vom elektrischen Widerstand zwischen den
Elektroden ab. Bitte mal messen!
Entweder wir müssen den Serienwiderstand des Stromkreises noch erhöhen
oder einen Spannungsteiler einsetzen.
> Wie messe ich mit dem Messverstärker die Spannung?
Der Messverstärker soll die Spannung zwischen den Elektroden verstärken,
so dass die Spannung mit dem Oszi aufgelöst werden kann. Normale Oszi's
haben eine Auflösung von 2 - 5 mV/Teilung.
> Würd gern zuerst wissen wollen welche Geräte ich mit welchem verbinde.> Der Funktionsgenerator gibt den Strom, dann wird Messverstärker> dazugeschalten, von dem aus dann in die Elektroden. Aber wie bekomme ich> das Signal der Elektroden in das Oszilloskop?
Puh, eigentlich habe ich darauf schon geantwortet. Mach mal einen Plan
und stell ihn hier ein.
Und ganz wichtig! Messe mal den elektrischen Widerstand zwischen den
Elektroden.
mfg klaus
Hallo Clemens
Wie lauten die Typenbezeichnungen des Messverstärkers und des
Oszilloskopes?
Im angehängten Schema ist der Geräte-Innenwiderstand Bestandteil des
Spannungsteilers. Wichtig! Der mit rotem Kreis bezeichnete Bereich muss
unterbrechungssicher sein (Mechanisch geschützt und elektrisch richtig
dimensioniert). Andernfalls liegt die volle Leerlaufsspannung des
Generators an den Elektroden. Aus dem selben Grund nicht auf 100V
schalten (Lebensgefahr bei Unterbrechung innerhalb des roten Kreises).
Ist die Anordnung der Elektroden vorgegeben? Durch eine Norm?
Ist ein homogones Feld gewünscht?
Gruss Richard
Limi schrieb:> Ist die Anordnung der Elektroden vorgegeben? Durch eine Norm?> Ist ein homogones Feld gewünscht?Clemens schrieb:> Also es geht darum, dass Haiembryonen im Ei den Strom wahrnehmen sollen.> Diese sind 12 cm von den Elektroden entfernt, die 5 cm Abstand haben.
Der Spannungsteiler ist im Prinzip so in Ordnung. Jedoch wissen wir
immer noch nicht welcher elektrische Widerstand zwischen den Elektroden
herrscht. Erst dann kann man den zu den Elektroden angebrachten
parallelen Widerstand (hier jetzt 20 Ohm) wirklich bestimmen.
mfg klaus
Klaus R. schrieb:> Limi schrieb:>> Ist die Anordnung der Elektroden vorgegeben? Durch eine Norm?>> Ist ein homogones Feld gewünscht?> Clemens schrieb:>> Also es geht darum, dass Haiembryonen im Ei den Strom wahrnehmen sollen.>> Diese sind 12 cm von den Elektroden entfernt, die 5 cm Abstand haben.>
Genau dieser Abschnitt hat mich zu den Fragen veranlasst. Interpretiert
habe ich den Elektrodenabstand als 5cm. Dann können die Embryonen nur
seitlich versetzt platziert sein. Dort ist das elektrische Feld alles
andere als homogen. Somit ist das elektrische Feld (= Zielgrösse?)
(uV/cm) nicht konstant. Anderseits gibt es zwischen den Elektroden einen
Ionenfluss. Möglicherweise werden dadurch chemische Reaktionen
angestossen. Sollten die Elektroden aus unterschiedlichen Materialien
sein, haben wir eine Batterie und ein komplett anderes elektrisches
Feld. Die Hauptaufgabe von Clemens wird sein. Alle möglichen
Störeinflüsse auszuschliessen um dann eine Aussage zur Beeinflussung
durch das elektrische Feld machen zu können. (Es gibt deren viele,
Salzgehalt, Temperatur, Ionenstrom, Strömung, Nährstoffe, chemische
Elemente im Wasser, magn. Feld, Licht, Wassertiefe, Vibrationen, usw.)
> Der Spannungsteiler ist im Prinzip so in Ordnung. Jedoch wissen wir> immer noch nicht welcher elektrische Widerstand zwischen den Elektroden> herrscht. Erst dann kann man den zu den Elektroden angebrachten> parallelen Widerstand (hier jetzt 20 Ohm) wirklich bestimmen.
Anhand der Anordnung der Elektroden, der Elektrodenform und dem
Salzgehalt könnten wir den Parallelwiderstand mal grob schätzen. Wenn
dieser über einigen Kiloohm liegt können wir diesen vernachlässigen.
Andernfalls haben wir die Möglichkeit den Widerstand mit der ergänzten
Schaltung zu messen.
Gruss Richard
Clemens schrieb:> Wie mach ich es nun, dass bei den Elektroden 2 µV/cm rauskommen mit 0,5> Hz?
Anscheinend ist der Strom selber nicht gefragt, sondern nur die
Spannung.
Limi schrieb:> Anhand der Anordnung der Elektroden, der Elektrodenform und dem> Salzgehalt könnten wir den Parallelwiderstand mal grob schätzen. Wenn> dieser über einigen Kiloohm liegt können wir diesen vernachlässigen.
Da es sich um Fische (kein destiliertes Wasser), sogar um
Salzwasserfische handelt, wird die Leitfähigkeit des Wassers gut sein.
Der Widerstand dürfte deutlich unter 1k liegen. Aber das ist alles nur
Raten. Hier kann nur gemessen werden.
Limi schrieb:> Genau dieser Abschnitt hat mich zu den Fragen veranlasst. Interpretiert> habe ich den Elektrodenabstand als 5cm. Dann können die Embryonen nur> seitlich versetzt platziert sein. Dort ist das elektrische Feld alles> andere als homogen. Somit ist das elektrische Feld (= Zielgrösse?)> (uV/cm) nicht konstant.
Wir haben doch einen angehenden Master. Ein wenig elektrische
Feldtheorie wird er sich schon ansehen müssen. Aber es genügt ja auch
direkt bei den Embryonen, ohne sie zu berühren, zu messen. So kann das
Feld sein wie es will.
Limi schrieb:> Sollten die Elektroden aus unterschiedlichen Materialien> sein, haben wir eine Batterie ...
Ich denke das Clemens das weiß.
mfg klaus
Danke für die vielen Antworten.
Es scheint komplizierter zu sein als gedacht. Es gibt eigentlich schon
eine ähnliche Studie dazu, die haben es mit einem Funktionsgenerator,
einem Stimulusgenerator und einem Multimeter gemacht. Durch die Formel:
V/cm = (r.I.d. cosa)/(2pr3) kann man dann das elektrische Feld
berechnen. Ein Neurobiologe hat mir dann aber gesagt, dass durch die
Aquarienwand das elektrische Feld reflektiert wird und hat mir auch die
genannten Geräte gegeben. Warum ich jetzt andere habe weiß ich nicht.
Anscheinend solls mit denen auch funktionieren. Problem ist hier, dass
ich nicht die Ampere einstellen kann, sondern nur die Volt und dann mit
dem Widerstand (den ich schlecht messen und berechnen kann) die
Stromstärke ausrechne. Also muss ich eine Lösung finden: Es wird nicht
möglich sein alles berücksichtigen zu können, aber je genauer desto
besser.
Ich werde eine Salzbrücke machen zwischen den Elektroden mit
Polyethylenröhren, damit kein Elektronenfluss zwischen den Elektroden
fließt.
Salzgehalt und Temperatur wird konstant gehalten und auf einen
natürlichen Wert gestellt (soll ja biologische Aussagekraft haben).
Natürlich hat das Einfluss und auch auf den Wasserwiderstand (den ich
auch messen will). Was ich simulieren will ist ein größerer Fisch (2
uV/cm), den die Embryonen als Räuber wahrnehmen sollten, sowie
Unterwasserkabel von offshore Windanlagen, die ein elektrisches Feld von
10 uV/cm abgeben.
Ich habe wirklich Null Ahnung von Physik und hab nicht mal alle
Antworten verstanden (peinlich). Aber dennoch vielen Dank. Zumindest
weiß ich, dass es viel zu berücksichtigen gibt.
Mein größtes Problem zur Zeit ist aber, wie ich diese Geräte
(Oszilloskop, Messverstärker, Funktionsgenerator, Elektroden und evtl
noch Multimeter) verbinde und bediene.
Danke
Clemens
P.S. habe die Studie die so ähnlich ablief in den Anhang
Clemens schrieb:> ich mache meine Masterarbeit in Verhaltensbiologie und kenn mich deshalb> sehr schlecht in Physik aus.
Dann ist es vielleicht das einfachste, wenn du dich an die Zeit deines
Grundstudiums erinnerst und mal guckst, ob nicht irgendein Betreuer aus
dem Nebenfachpraktikum "Physik für Biologen" o.ä bereit wäre, sich das
Problem anzusehen.
Klaus R. schrieb:> Schau Dir den Link an. Es ist ein Rechteck.
Sorry, hab dem Link nicht viel Beachtung geschenkt, weil er nicht vom TO
war. Aber er zeigt ja genau das Gerät, dass der TO nutzen möchte.
Dann spricht natürlich auch nichts gegen die DC Messung.
Hallo Clemens
> Problem ist hier, dass> ich nicht die Ampere einstellen kann, sondern nur die Volt und dann mit> dem Widerstand (den ich schlecht messen und berechnen kann) die> Stromstärke ausrechne. Also muss ich eine Lösung finden: Es wird nicht> möglich sein alles berücksichtigen zu können, aber je genauer desto> besser.
Hier hilft der bekannte Innenwiderstand des Funktionsgenerators. Einmal
mit Last und einmal im Leerlauf messen. Siehe Anhang. Falls Rx nicht
klein genug noch einen zusätzlichen Widerstand in Serie schalten. Mit
der kleinsten Spannung beginnend herantasten. (Vorgängig den
Eingangsspanngsbereich des Messsverstärkers prüfen. Empfindlichkeit und
Spannungsfestigkeit)
> Mein größtes Problem zur Zeit ist aber, wie ich diese Geräte> (Oszilloskop, Messverstärker, Funktionsgenerator, Elektroden und evtl> noch Multimeter) verbinde und bediene.
Dem Rat von Wolfgang A. schliess ich mich an. "Ruhig die Bedienung der
Geräte zeigen zu lassen."
Gruss Richard
Clemens schrieb:> Ein Neurobiologe hat mir dann aber gesagt, dass durch die> Aquarienwand das elektrische Feld reflektiert wird ...
Das elektrische Feld wird durch die Aquarienwand NICHT reflektiert,
sondern lediglich begrenzt. Für Wellenphänomene ist die Frequenz viel zu
tief. Da müsste man im MHz-Bereich arbeiten. Das Wasser würde in diesen
Bereichen so und so alles dämpfen.
> Problem ist hier, dass> ich nicht die Ampere einstellen kann, sondern nur die Volt und dann mit> dem Widerstand (den ich schlecht messen und berechnen kann) die> Stromstärke ausrechne.
Hat das Labor nicht eine simples Multimeter? Eines von Conrad für unter
10€ würde schon genügen.
> Ich werde eine Salzbrücke machen zwischen den Elektroden mit> Polyethylenröhren, damit kein Elektronenfluss zwischen den Elektroden> fließt.>
Das klingt für mich etwas verwirrend. Ein Röhrchen soll zwischen den
beiden Elektroden angebracht werden. Und im Röhrchen befindet sich eine
Salzschicht.
Das Röhrchen wird so zu einem exzellenten elektrischen Leiter. Viel
besser als das restliche Wasser. Somit hast Du quasi einen Kurzschluss
zwischen den Elektroden geschaffen. Die Spannung zwischen den Elektroden
sinkt somit beträchtlich.
Den Elektronenfluss zwischen den Elektroden wirst Du nicht verhindern
können. Sobald eine Spannung an einem elektrischen Leiter anliegt
fliesst einen elektrischer Strom. Bei DC fliesst er in einer Richtung.
Bei AC fliesst er mal hin und dann wieder zurück. Da die
Ausbreitungsgeschwindigkeit von Elektronen nicht sonderlich hoch ist
könnte dies eine Lösung sein. Die Größenordnung beträgt in Drähten etwa
nur 1/10 mm je Sekunde.
Es gibt allerdings noch die statische Elektrizität. Hier fliesst bei DC
kein Strom. Es baut sich in der Tat nur ein elektrisches Feld auf. Ein
Fisch schafft dies allerdings nicht. Hier fliesst immer Strom.
mfg klaus
Klaus R. schrieb:> Da es sich um Fische (kein destiliertes Wasser), sogar um> Salzwasserfische handelt, wird die Leitfähigkeit des Wassers gut sein.
Haie sind keine Fische!
Und was sollte bei den Hai-Embryonen stimuliert werden?
Die reagieren ja von Haus aus auf geringe Spannungen von Beutetieren...
Mani W. schrieb:> Haie sind keine Fische!
Ich weiß, in Masterarbeiten soll man Wikipedia nicht als Quelle
heranziehen. Aber hierfür wird es reichen.
https://de.wikipedia.org/wiki/Haie
"Haie (Selachii) sind Fische aus der Klasse der Knorpelfische. "
Es ging ja auch nur den Unterschied zum destilierten Wasser
hervorzuheben. Wenn im Aquarium nämlich destilliertes Wasser wäre, dann
hätten wir völlig andere Gegebenheiten. Aber dort würden sich Fische
(und auch Haie) nicht besonders wohl fühlen.
mfg klaus
Klaus R. schrieb:> Clemens schrieb:>> Ein Neurobiologe hat mir dann aber gesagt, dass durch die>> Aquarienwand das elektrische Feld reflektiert wird ...>> Das elektrische Feld wird durch die Aquarienwand NICHT reflektiert,
Dann guck dir mal den Feldlinienverlauf an. Äquipotentiallinien werden
immer schön senkrecht auf einer Aquarienwand stehen, zumindest wenn
diese nicht leitet ist. Der Feldverlauf zeigt folglich eine
Spiegelsymmetrie zur Wand.
Anders sähe es aus, wenn die Wand des Aquariums elektrisch gut leitend
wäre, was dann doch eher die Ausnahme darstellt.
Wolfgang schrieb:> Dann guck dir mal den Feldlinienverlauf an. Äquipotentiallinien werden> immer schön senkrecht auf einer Aquarienwand stehen, zumindest wenn> diese nicht leitet ist. Der Feldverlauf zeigt folglich eine> Spiegelsymmetrie zur Wand.
Dann sollte man aber nicht von Reflexion sprechen. In der
Elektrotechnik, Akustik, Lichttechnik bedarf es dafür immer eine
Wellenausbreitung.
mfg klaus
Klaus R. schrieb:> In der Elektrotechnik, Akustik, Lichttechnik bedarf es dafür immer eine> Wellenausbreitung.
Ohne dass ich jetzt von Clemens irgendeine Info zu der Frequenz gelesen
habe, vermute ich mal, dass die Abmessungen des Aquariums klein gegen
die Wellenlänge sind und damit die Ausbreitungsgeschwindigkeit des
Feldes eine mindestens untergeordnete Rolle spielt. Damit kann das Feld
als quasi statisch beschrieben werden.
Limi schrieb:> Spricht etwas gegen isolierte Elektroden?
Auf diese Idee bin ich auch schon gekommen. Clemens hat sich bezüglich
der Elektrizität nicht so präzise ausgedrückt.
Aus dem Kontext schliesse ich aber darauf, dass Strom fliessen soll.
Deswegen ist es auch so wichtig den elektrischen Widerstand zwischen den
Elektroden zu wissen, zumindest grob. Davon hängt eigentlich der Rest
ab.
mfg klaus
Vielen Dank nochmals.
Wenn ich mich bezüglich irgendwelcher Dinge nicht äußere, dann weil ich
mich nicht auskenne.
Da ich durch euch erfahren habe, dass das nicht so gut funktionieren
wird wie geplant, hat mein Professor nun entschieden den Neurobiologen
ins Projekt einzugliederen. Der hat sowas schon mal gemacht und kennt
sich mit den Geräten aus. Das mit dem reflektieren habe ich vielleicht
falsch verstanden. War mir zu viel Fachjargon
Ich meld mich wieder, wenn ich mehr zu meinem Aufbau weiß
LG
Clemens
