*: Unterschied zwischen den Versionen

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

Versuch: Messen der Stromstärke

Aufbau

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:

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

Wie man das löst:

Man vertauscht die Anschlusskabel des Ampèremeters.
Man wählt einen kleineren Messbereich.
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:

$\begin{align} \textrm{Stromstärke} &= \frac{\textrm{Ladung}}{\textrm{Zeit}}\\ \textrm{ein Ampère} &=\frac{\textrm{ein Coulomb}}{\textrm{eine Sekunde}} \end{align}$

$\begin{align} I &= \frac{Q}{t}\\ 1\,\rm A &=\frac{1\,\rm C}{1\,\rm s} \end{align}$

Aufgaben zur Stromstärke

Wasserstromstärken

1) Badewanne füllen

Moritz will ein Bad nehmen und dreht den Hahn voll auf. Die Badewanne, welche $140\,\rm l$ fasst, ist nach $7\,\rm min$ 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: $740 \,\rm \frac{m^3}{s}$

Donau: $640\,\rm \frac{m^3}{s}$

Ilz: $16\,\rm \frac{m^3}{s}$

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.

Lösungen

l

*: Unterschied zwischen den Versionen

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

Versuch: Messen der Stromstärke

Festlegung und Formel der elektrischen Stromstärke

Aufgaben zur Stromstärke

Wasserstromstärken

1) Badewanne füllen

2) Drei-Flüsse-Stadt Passau

Elektrische Stromstärke

4) Knotenregel in Schaltplänen

Lösungen

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 __NOTOC__
 {|
-|height="1000px"|
+|height="1170px"|
 |}
-==Aufgaben zum Modell des Wasserstromkreises==
+===Versuch: Messen der Stromstärke===
-====1) Vergleich von Wasserstromkreis und elektrischem Stromkreis====
+;Aufbau
-Ordne die Begriffe an die richtige Stelle der Tabelle. (Es können auch mehrere Begriffe an der gleichen Stelle richtig sein.)
+[[Bild:Versuch Messung der Stromstärke Aufbau.png|thumb|none]]
+Drei Lämpchen sind in einem verzweigten Stromkreis eingebaut.
+<br style="clear: both" />
-Elektrizität, Batterie, Wasserrad, Netzgerät, elektrische Ladung, Solarzelle, Schalter, Schlauch, Dynamo (Generator)
+;Beobachtung
+Das Lämpchen 1 leuchtet wesentlich heller als die Lämpchen 2 und 3.
-{|class="wikitable"
+;Folgerung und Messung
-!style="border-style: solid; border-width: 2px ; width:20em;"|
+[[Bild:Versuch Messung der Stromstärke Aufbau Amperemeter.png|thumb|left|Dieses Ampèremeter misst wieviel Strom vor Lämpchen 1 fließt.]]
-Wasserstromkreis
+Durch das Lämpchen 1 fließt mehr Strom als durch die Lämpchen 2 und 3. Mit einem Stromstärkemessgerät ("Ampèremeter") soll das nun gemessen werden:
-!style="border-style: solid; border-width: 2px ; width:20em;"|
-elektrischer Stromkreis
-|-
-|style="border-style: solid; border-width: 2px "|
-Wasser
-|style="border-style: solid; border-width: 2px "|
-|-
+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.
-|style="border-style: solid; border-width: 2px "|
-Pumpe
-|style="border-style: solid; border-width: 2px "|
-|-
+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.
-|style="border-style: solid; border-width: 2px "|
+<br style="clear: both" />
-|style="border-style: solid; border-width: 2px "|
+Was schiefgehen kann:
-Lampe, Motor, Bildschirm, ...
+#Der Zeiger des Ampèremeter schlägt in die falsche Richtung aus.
-|-
+#Der Zeiger macht nur einen minimalen Ausschlag.
-|style="border-style: solid; border-width: 2px "|
+#Der Zeiger geht über die maximale Anzeige hinaus.
-Wasserhahn
-|style="border-style: solid; border-width: 2px "|
-|-
-|style="border-style: solid; border-width: 2px "|
-|style="border-style: solid; border-width: 2px "|
+Wie man das löst:
-Kabel
+#Man vertauscht die Anschlusskabel des Ampèremeters.
-|-
+#Man wählt einen kleineren Messbereich.
+#Man wählt einen größeren Messbereich.
+==Festlegung und Formel der elektrischen Stromstärke==
+{|class="wikitable" style="border-style: solid; border-width: 4px "
+|
+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:
+{|
+|
+:<math>
+\begin{align}
+\textrm{Stromstärke}  &= \frac{\textrm{Ladung}}{\textrm{Zeit}}\\
+\textrm{ein Ampère}   &=\frac{\textrm{ein Coulomb}}{\textrm{eine Sekunde}}
+\end{align}
+</math>
+|
+:<math>
+\begin{align}
+I        &= \frac{Q}{t}\\
+\,\rm A &=\frac{1\,\rm C}{1\,\rm s}
+\end{align}
+</math>
+|
+:[[Datei:Merkregel_Dreisatz_QIt.png|60px]]
 |}
-====2) Schaltpläne zeichnen====
+|}
-In der Abbildung sind die Schaltpläne eines Wasserstromkreises und eines elektrischen Stromkreises gezeichnet, die einander entsprechen.
+==Aufgaben zur Stromstärke==
+===Wasserstromstärken===
+[[Datei:Stromstärke Badewanne.jpg|thumb|100px]]
+====1) Badewanne füllen====
+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.
+*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====
+[[Datei:Stromstärke Dreiflüsseeck Passau.jpg|thumb|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 [https://www.gkd.bayern.de/de/fluesse/abfluss/passau Gewässerkundlicher Dienst Bayern])
+Die Flüße sind unterschiedlich groß und haben deswegen auch ganz unterschiedliche Stromstärken:
+{|
+|
+Inn: <math>740 \,\rm \frac{m^3}{s}</math>
+|
+Donau: <math>640\,\rm \frac{m^3}{s}</math>
+|
+Ilz: <math>16\,\rm \frac{m^3}{s}</math>
+|}
+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.
+[[Bild:Aufgabe Knotenregel Stromstärkeberechnung Schaltplan.png|750px]]
+==[[Aufgaben zur Stromstärke - Lösungen|Lösungen]]==
-[[Datei:Aufgabe_Wasserstromkreis_Beispiel.png|500px]]
-Zeichne zu den gegebenen Schaltplänen den jeweils entsprechenden Wasserstromkreis, bzw. den entsprechenden elektrischen Stromkreis. (Das ist auch mit Hilfe von Geogebra möglich.)
-<gallery widths=300px heights=200px  perrow=2 >
- Bild:Aufgabe Wasserstromkreis a.png|a)
- Bild:Aufgabe Wasserstromkreis b.png|b)
- Bild:Aufgabe Wasserstromkreis c.png|c)
- Bild:Aufgabe Wasserstromkreis d.png|d)
-</gallery>
-====3) Stromrichtung====
-Kennzeichne in den Schaltplänen von Aufgabe 2) die Stromrichtung des Wassers, bzw. des elektrischen Stroms mit Pfeilen.
-====4) An- und Ausschalten====
-In den Stromkreisen von Aufgabe 2) werden alle Hähne geöffnet und alle Schalter geschlossen.
-Dann wird die Pumpe angeschaltet, bzw. die Batterie angeschlossen.
-Welche Lampe, bzw. welches Wasserrädchen, geht in den verschiedenen Stromkreisen zuerst an, welche später? Begründe deine Antwort.
-====5) schnell und langsam, hell und dunkel====
-Alle Lämpchen der Stromkreise von Aufgabe 2) sind gleich gebaut, ebenso sind alle Wasserrädchen von gleicher Bauweise.
-<br>Welche Lampe aus den oberen Stromkreisen brennt hell, welche weniger? Welche Rädchen drehen sich schnell, welche langsam. Begründe deine Antworten.
-====6) Schalter und Wasserhähne====
-Beschreibe für die Stromkreise 2a), 2c) und 2d) was passiert, wenn man die unterschiedlichen Schalter / Wasserhähne schließt oder öffnet. Erstelle dazu eine Tabelle wie die folgende:
- Schalter1 Schalter2 LampeA LampeB LampeC
+l
-         0         0      0      0
-         1         1      1      1
-         1         1      1      0
-         0         0      0      0
-Dabei bedeutet die 1: Strom kann fließen und die 0: Strom kann nicht fließen.