Das Potential im elektrischen Stromkreis: Unterschied zwischen den Versionen
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Eine Wasserpumpe treibt einen Stromkreis an, der sich an einem Knoten teilt und an einem zweiten Knoten wieder zusammenläuft. Direkt vor und hinter den Verzweigungen befinden sich Steigrohre zur Druckmessung. | Eine Wasserpumpe treibt einen Stromkreis an, der sich an einem Knoten teilt und an einem zweiten Knoten wieder zusammenläuft. Direkt vor und hinter den Verzweigungen befinden sich Steigrohre zur Druckmessung. | ||
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Bei beiden Verzweigungen sind alle drei Wasserstände in etwa gleich hoch. (Besonders nach dem Zusammenfluss ist der Wasserstand etwas niedriger als vorher.) | Bei beiden Verzweigungen sind alle drei Wasserstände in etwa gleich hoch. (Besonders nach dem Zusammenfluss ist der Wasserstand etwas niedriger als vorher.) | ||
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| + | Bild:Wasserstromkreis verzweigt Seite Pumpe an.jpg|Pumpe an | ||
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Aktuelle Version vom 11. Dezember 2018, 16:52 Uhr
Inhaltsverzeichnis
Druckmessungen im Wasserstromkreis
Versuch: Druckmessung im unverzweigten Wasserstromkreis
- Aufbau
Eine Wasserpumpe treibt einen Wasserstromkreis an, in den drei Wasserrädchen eingebaut sind. Dazwischen sind zur Druckmessung Steigrohre eingebaut.
- Beobachtung
Schaltet man die Pumpe ein, so steigt der Wasserstand im Steigrohr hinter der Pumpe. Vor der Pumpe fällt der Wasserstand. Die Rädchen drehen sich. Je stärker die Pumpe arbeitet, desto mehr steigen / fallen die Wasserstände und die Rädchen drehen sich schneller.
Die Höhe der Wasserstände in den Steigrohren nimmt von hinter der Pumpe bis vor der Pumpe kontinuierlich ab.
Pumpe aus
Pumpe Stufe 1
Pumpe Stufe 2
Pumpe Stufe 3
Pumpe Stufe 4
- Folgerung
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Die Pumpe erzeugt hinter sich einen großen Druck und vor sich einen geringen Druck. Dieser Druckunterschied treibt den Wasserstrom an. Das Wasser fließt vom hohen Druck zum niedrigen Druck. An den Rädchen fällt der Druck ab. |
Versuch: Druckmessung im verzweigten Stromkreis
- Aufbau
Eine Wasserpumpe treibt einen Stromkreis an, der sich an einem Knoten teilt und an einem zweiten Knoten wieder zusammenläuft. Direkt vor und hinter den Verzweigungen befinden sich Steigrohre zur Druckmessung.
In beiden Teilen der Verzweigung ist je ein Wasserhahn und ein Wasserrädchen eingebaut. Vor und hinter den Verzweigungen befinden sich auch Wasserrädchen und ein Wasserhahn.
- Beobachtung
Bei beiden Verzweigungen sind alle drei Wasserstände in etwa gleich hoch. (Besonders nach dem Zusammenfluss ist der Wasserstand etwas niedriger als vorher.)
Pumpe aus
Pumpe an
- Folgerung
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Bei einer Verzweigung (Knoten) ändert sich der Wasserdruck nicht! |
Übertragung des Drucks im Wasserstromkreis auf den elektrischen Stromkreis
Der Druck im Wasserstromkreis entspricht dem elektrischen Potential [math]\varphi[/math]. Es wird in Volt (nach Alessandro Volta 1745-1827) gemessen.
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Messen des Potentialunterschiedes: die Spannung [math]U[/math]
Wie misst man das Potential an einer Stelle eines Stromkreises? Verbindet man mit einem Kabel ein sogenanntes Voltmeter mit der Stelle, so passiert nichts! Man benötigt auch noch ein zweites Kabel. Das Voltmeter kann nämlich nur Potentialunterschiede zwischen zwei Stellen messen!
Deswegen legt man das Potential einer beliebigen Stelle als neutral, also [math]0\,\rm V[/math] , fest. An diese Stelle wird eines der beiden Kabel gesteckt. Steckt man das andere Kabel an eine andere Stelle, so zeigt das Voltmeter den Unterschied zu [math]0\,\rm V[/math] , also das dortige Potential, an.
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Aufgaben
Links
- Video (english): Electric potential and potential difference (youtube: "smartschoolonline")
