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==Aufgaben zum Magnetfeld==
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===Versuch: Messen der Stromstärke===
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[[Datei:Theraband.jpg|thumb|150px]]
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;Aufbau
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====1) Energiespeicher====
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[[Bild:Versuch Messung der Stromstärke Aufbau.png|thumb|none]]
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Steffi trainiert mit einem Gummiband und zieht es auseinander. Das ist anstrengend und sie benötigt dazu Energie. Auch Martin braucht Energie, um zwei Magnete auseinander zu ziehen.  
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Drei Lämpchen sind in einem verzweigten Stromkreis eingebaut.  
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<br>Erkläre für beide Fälle wo die Energie jetzt steckt und beschreibe für beide Fälle wie diese Energie wieder frei werden kann. <br style="clear: both" />  
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<br style="clear: both" />  
  
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====2) Ein Feld zeichnen====
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;Beobachtung
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Hier siehst du verschiedene Darstellungsmöglichkeiten vom Magnetfeld eines Dauermagneten. Im linken Bild sind Bereiche von rot bis blau gefärbt, in denen das Feld stark bis schwach ist. Im rechten Bild sind die Feldlinien eingezeichnet.
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Das Lämpchen 1 leuchtet wesentlich heller als die Lämpchen 2 und 3.
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<br>Vergleiche die beiden Darstellungsmöglichkeiten mit Hilfe der Tabelle.
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<gallery widths=250px heights=200px  perrow=4 >
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;Folgerung und Messung
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Bild:Magnetfeld Darstellung Stabmagnet verschiedene Darstellungen kleiner Ausschnitt Stabmagnet Feldstärke bunt.png|
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[[Bild:Versuch Messung der Stromstärke Aufbau Amperemeter.png|thumb|left|Dieses Ampèremeter misst wieviel Strom vor Lämpchen 1 fließt.]]
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Bild:Magnetfeld Darstellung Stabmagnet verschiedene Darstellungen kleiner Ausschnitt Stabmagnet Feldlinien.png|
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Durch das Lämpchen 1 fließt mehr Strom als durch die Lämpchen 2 und 3. Mit einem Stromstärkemessgerät ("Ampèremeter") soll das nun gemessen werden:
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</gallery>
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{|class="wikitable" style="text-align: center"
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Um die Stärke des Stroms an einer bestimmten Stelle zu messen, muss der Stromkreis an dieser Stelle unterbrochen werden. Dabei geht dann auch das Lämpchen aus.
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|style="width:20%;border-style: solid; border-width: 4px "|
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!style="border-style: solid; border-width: 4px "|
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Mit dem Ampèremeter verbindet man die Kabel wieder. Der Strom fließt jetzt durch das Messgerät anstatt durch das Kabel. Der Stromkreis ist geschlossen und das Lämpchen leuchtet wieder.
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Linkes Bild
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<br style="clear: both" />
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!valign="top"; style="border-style: solid; border-width: 4px "|
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Rechtes Bild
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Was schiefgehen kann:
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#Der Zeiger des Ampèremeter schlägt in die falsche Richtung aus.
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|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
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#Der Zeiger macht nur einen minimalen Ausschlag.
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Stärke des Magnetfeldes
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#Der Zeiger geht über die maximale Anzeige hinaus.
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|style="border-style: solid; border-width: 4px "|  
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|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
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Wie man das löst:
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#Man vertauscht die Anschlusskabel des Ampèremeters.
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|style=" border-style: solid; border-width: 4px "|
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#Man wählt einen kleineren Messbereich.
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Richtung des Magnetfeldes
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#Man wählt einen größeren Messbereich.
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|style=" text-align:right; border-style: solid; border-width: 4px "|  
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|valign="top"; style="border-style: solid; border-width: 4px "|
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==Festlegung und Formel der elektrischen Stromstärke==
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|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
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{|class="wikitable" style="border-style: solid; border-width: 4px "
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Pole des Magneten
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|style="text-align:left; border-style: solid; border-width: 4px "|  
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Fließt elektrische Ladung, so gibt die Stromstärke <math>I</math> an wieviel Ladung <math>Q</math> an einer Stelle pro Zeit <math>t</math> durchfließt. Sie wird in Coulomb pro Sekunde oder Ampère gemessen:
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|valign="top"; style="border-style: solid; border-width: 4px "|
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:<math>
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\begin{align}
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\textrm{Stromstärke}  &= \frac{\textrm{Ladung}}{\textrm{Zeit}}\\
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\textrm{ein Ampère}  &=\frac{\textrm{ein Coulomb}}{\textrm{eine Sekunde}}
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\end{align}
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</math>
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:<math>
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\begin{align}
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I        &= \frac{Q}{t}\\
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1\,\rm A &=\frac{1\,\rm C}{1\,\rm s}
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\end{align}
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</math>
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:[[Datei:Merkregel_Dreisatz_QIt.png|60px]]
 
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====3) Feldlinien interpretieren====
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Die folgenden Bilder zeigen Eisenspäne, die über Magnete gestreut worden sind und einen kleinen Kompass.
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<br>'''a)''' "Magnetfeldlinien sind wie sich abstoßende Gummibänder." Erkläre damit die Anziehung und die Abstoßung der Pole.
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<br>'''b)''' Beschrifte mit Hilfe des Kompass die Pole der Magnete mit N und S. Begründe deine Wahl kurz schriftlich.
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<br>'''c)''' Überlege dir dann in welche Richtung die Kompassnadel in den Kreisen zeigt und zeichne diese ein.
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<gallery widths=200px heights=200px  perrow=2>
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==Aufgaben zur Stromstärke==
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Bild:Magnetfeld Eisenspäne ungleiche Pole Kompass 2 Ausschnitt mit leeren Kompassen.jpg
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===Wasserstromstärken===
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Bild:Magnetfeld Eisenspäne gleiche Pole Kompass 2 Ausschnitt mit leeren Kompassen.jpg
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[[Datei:Stromstärke Badewanne.jpg|thumb|100px]]
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</gallery>
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====1) Badewanne füllen====
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Moritz will ein Bad nehmen und dreht den Hahn voll auf. Die Badewanne, welche <math>140\,\rm l</math> fasst, ist nach <math>7\,\rm min</math> voll.
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*Berechne die Stärke des Wasserstroms, der aus dem Hahn in die Wanne läuft in Litern pro Minute und in Litern pro Sekunde.
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====2) Drei-Flüsse-Stadt Passau====
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[[Datei:Stromstärke Dreiflüsseeck Passau.jpg|thumb|Die Flüsse Inn, Donau und Ilz am Dreiflüsseeck in Passau.]]
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Passau ist bekannt dafür, dass in ihr die drei Flüsse Inn, Donau und Ilz zusammenfließen. Wegen der Hochwassergefahr wird ständig die Wasserhöhe, der sogenannte "Pegel" und an einigen Stellen auch die Stromstärke, der sogenannte "Abfluss" gemessen. (Siehe [https://www.gkd.bayern.de/de/fluesse/abfluss/passau Gewässerkundlicher Dienst Bayern])
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Die Flüße sind unterschiedlich groß und haben deswegen auch ganz unterschiedliche Stromstärken:
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Inn: <math>740 \,\rm \frac{m^3}{s}</math>
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Donau: <math>640\,\rm \frac{m^3}{s}</math>
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Ilz: <math>16\,\rm \frac{m^3}{s}</math>
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Nach dem Zusammenfließen nennt man den Fluss immer noch "Donau".
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*Wie groß ist die Stromstärke der Donau hinter Passau?
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===Elektrische Stromstärke===
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====4) Knotenregel in Schaltplänen====
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Berechne mit Hilfe der Knotenregel die unbekannten Stromstärken.
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[[Bild:Aufgabe Knotenregel Stromstärkeberechnung Schaltplan.png|750px]]
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==[[Aufgaben zur Stromstärke - Lösungen|Lösungen]]==
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====4) Feldlinien zeichnen====
 
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In den folgenden Bildern sind die Pole der Magnete vorgegeben. Zeichne jeweils den Verlauf und die Richtung einiger Feldlinien ein. Ergänze anschließend (wie in Aufgabe 3), in welche Richtung die Kompassnadeln in den roten Kreisen zeigen.
 
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[[Datei:Magnetfeld Aufgabe Feldlinien Kompass zeichnen.png|center|400px]]
 
  
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[[Datei:Magnetfeld Aufgabe Feldlinien Kompass zeichnen NS.png|center|400px]]
 
  
  
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[[Datei:Magnetfeld Aufgabe Feldlinien Kompass zeichnen NN.png|center|400px]]
 
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<br style="clear: both" />
 
  
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====5) Kreuzende Feldlinien?====
 
−
Eine Kompassnadel richtet sich immer parallel zu den Feldlinien aus und zeigt in Richtung eines magnetischen Südpols.
 
−
<br>'''a)''' Erkläre damit, warum der Verlauf der sich kreuzenden Feldlinien so nicht möglich ist.
 
−
<br>'''b)''' Ergänze anschließend auf dem nächsten Bild die fehlenden Pole und zeichne den korrekten Verlauf der Feldlinien ein.
 
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<gallery widths=250px heights=250px  perrow=2 >
 
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Bild:Magnetfeldlinien-Falsch.jpg|
 
−
Bild:Magnetfeldlinien-leer.jpg|
 
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</gallery>
 
  
−
====6) Magnetisierungslinien und Feldlinien====
+
l
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'''a)''' Ergänze '''mit schwarzem Stift''' in folgendem Bild die '''Magnetisierungslinien''' im Inneren des Magneten.
+
−
<br>'''b)''' Ergänze außerdem '''mit rotem Stift die Feldlinien'''.
+
−
<br>Beschreibe darunter, wo die Magnetisierungslinien und die Feldlinien jeweils anfangen und aufhören.
+
−
[[Datei:Felder Stabmagnet nur hell dunkel.png|400px|center]]
+

Aktuelle Version vom 1. April 2025, 23:28 Uhr

Versuch: Messen der Stromstärke

Aufbau
Versuch Messung der Stromstärke Aufbau.png

Drei Lämpchen sind in einem verzweigten Stromkreis eingebaut.

Beobachtung

Das Lämpchen 1 leuchtet wesentlich heller als die Lämpchen 2 und 3.

Folgerung und Messung
Dieses Ampèremeter misst wieviel Strom vor Lämpchen 1 fließt.

Durch das Lämpchen 1 fließt mehr Strom als durch die Lämpchen 2 und 3. Mit einem Stromstärkemessgerät ("Ampèremeter") soll das nun gemessen werden:

Um die Stärke des Stroms an einer bestimmten Stelle zu messen, muss der Stromkreis an dieser Stelle unterbrochen werden. Dabei geht dann auch das Lämpchen aus.

Mit dem Ampèremeter verbindet man die Kabel wieder. Der Strom fließt jetzt durch das Messgerät anstatt durch das Kabel. Der Stromkreis ist geschlossen und das Lämpchen leuchtet wieder.

Was schiefgehen kann:

  1. Der Zeiger des Ampèremeter schlägt in die falsche Richtung aus.
  2. Der Zeiger macht nur einen minimalen Ausschlag.
  3. Der Zeiger geht über die maximale Anzeige hinaus.

Wie man das löst:

  1. Man vertauscht die Anschlusskabel des Ampèremeters.
  2. Man wählt einen kleineren Messbereich.
  3. Man wählt einen größeren Messbereich.

Festlegung und Formel der elektrischen Stromstärke

Fließt elektrische Ladung, so gibt die Stromstärke I an wieviel Ladung Q an einer Stelle pro Zeit t durchfließt. Sie wird in Coulomb pro Sekunde oder Ampère gemessen:

Stromstärke=LadungZeitein Ampère=ein Coulombeine Sekunde
I=Qt1A=1C1s
Merkregel Dreisatz QIt.png



Aufgaben zur Stromstärke

Wasserstromstärken

Stromstärke Badewanne.jpg

1) Badewanne füllen

Moritz will ein Bad nehmen und dreht den Hahn voll auf. Die Badewanne, welche 140l fasst, ist nach 7min voll.

  • Berechne die Stärke des Wasserstroms, der aus dem Hahn in die Wanne läuft in Litern pro Minute und in Litern pro Sekunde.

2) Drei-Flüsse-Stadt Passau

Die Flüsse Inn, Donau und Ilz am Dreiflüsseeck in Passau.

Passau ist bekannt dafür, dass in ihr die drei Flüsse Inn, Donau und Ilz zusammenfließen. Wegen der Hochwassergefahr wird ständig die Wasserhöhe, der sogenannte "Pegel" und an einigen Stellen auch die Stromstärke, der sogenannte "Abfluss" gemessen. (Siehe Gewässerkundlicher Dienst Bayern)

Die Flüße sind unterschiedlich groß und haben deswegen auch ganz unterschiedliche Stromstärken:

Inn: 740m3s

Donau: 640m3s

Ilz: 16m3s

Nach dem Zusammenfließen nennt man den Fluss immer noch "Donau".

  • Wie groß ist die Stromstärke der Donau hinter Passau?

Elektrische Stromstärke

4) Knotenregel in Schaltplänen

Berechne mit Hilfe der Knotenregel die unbekannten Stromstärken. Aufgabe Knotenregel Stromstärkeberechnung Schaltplan.png

Lösungen

l

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