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==Zum Kondensator==
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==Praktikum: Ein elektrischer Stromkreis==
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;Material für alle Aufgaben:
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*1 Flachbatterie 4,5V
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*1 Lämpchen
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*1 Fassung
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*1 Schalter
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*4 Kabel mit Krokoklemmen
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<math>\qquad \qquad</math>
  
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'''1)''' Vergleichen Sie einen Kondensator mit einem Fahrradreifen.
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;A1 Ein Glühlämpchen
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Bringe jeweils das Lämpchen zum Leuchten. 
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<br>Zeichne für a) – c) jeweils deinen (funktionierenden) Aufbau ins Heft.
  
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'''2)''' Beschreiben Sie eine technische Bauform eines Kondensators.
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Das Material, das Du verwenden darfst:
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:(Wikipedia: [https://de.wikipedia.org/wiki/Kondensator_(Elektrotechnik)#Bauarten_und_Bauformen Bauformen von Kondensatoren], [https://duckduckgo.com/?q=capacitor+inside&t=ffsb&iax=1&ia=images Bilder], ...)
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'''3)''' Ein idealer Kondensator hat eine konstante Kapazität von 0,33F bei maximal 5V Spannung. Zeichnen Sie die U(Q)-Kennlinie. Lesen Sie an der Kennlin
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:'''a)''' 1 Flachbatterie, 1 Lämpchen
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:'''b)''' 1 Flachbatterie, 1 Lämpchen, 2 Kabel
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:'''c)''' 1 Flachbatterie, 1 Lämpchen, 2 Kabel, 1 Lampen-Fassung
  
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'''4)''' Wie verändert ein Dielektrikum die Eigenschaften eines Kondensators? Was bedeutet <math>\epsilon_r=3</math>?ie ab wieviel Ladung und Energie der Kondensator maximal aufnehmen kann.
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'''5)''' Berechnen Sie für einen Plattenkondensator mit kreisförmigen Platten (r=12,25cm) im Abstand von 1cm die Kapazität mit Luft im Zwischenraum.
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;A2 Leitfähigkeit
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Baue die abgebildete Schaltung auf, mit der du überprüfen kannst, ob andere Gegenstände den elektrischen Strom leiten.
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:a) Erkläre wie die Schaltung die Leitfähigkeit nachweist.
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:b) Untersuche die Gegenstände aus der Tabelle und weitere 5 Stück.
  
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Der Kondensator wird mit 10kV geladen. Berechnen Sie:
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:a) wie stark das elektrische Feld ist,
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:b) die Kapazität des Kondensators,
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{|class="wikitable" style="text-align: center"
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:c) wieviel Ladung auf den Platten ist,
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!style="border-style: solid; border-width: 4px "|
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:d) wieviel Energie gespeichert ist und
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Gegenstand
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:e) welche Kraft auf die Platten wirkt.
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:f) Nun füllt man den Zwischenraum des Kondensators mit Polytetrafluorethylen (Teflon). Es hat eine Permittivität von <math>\epsilon_r= 2</math>. Dann lädt man den Kondensator wieder mit 10kV auf. Berechnen Sie, wie sich die Werte von a) bis e) verändern und wie sich die Energie auf das Feld und das polarisierte Teflon verteilt.
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! style="border-style: solid; border-width: 4px;"|
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Material
  
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'''6)''' Ein Liter Benzin enthält ca. 30 MJ Energie. Welcher Kondensator könnte das Benzin als Energieträger ersetzen?
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! style="border-style: solid; border-width: 4px "|
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<br/>Baut man einen Plattenkondensator mit Luft zwischen den Platten, so springt ab einer Feldstärke von 2,5 kV/mm ein Funke über und der Kondensator ist entladen.
+
Leitet den Strom <br>(Ja | Nein)
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:a) Entwerfen Sie einen Plattenkondensator, der die gleiche Energiemenge wie ein Liter Benzin speichern kann. (Tipp: Berechnen Sie zuerst die maximale Energiedichte des Kondensators! Dann legen Sie die Spannung fest und berechnen damit den Abstand und die Fläche.)
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Um die Durchschlagsfestigkeit (das ist die maximale Feldstärke) des Kondensators zu erhöhen, bringt man ein Dielektrikum zwischen die Platten:
 
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:{|class="wikitable"
 
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!Dielektrikum
 
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!<math>E_{max}</math>
 
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!<math>\epsilon_r</math>
 
 
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|Glas
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|style=" text-align:right; border-style: solid; border-width: 4px "|
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|<math>20\,\rm\frac{kV}{mm}</math>
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Scherenklinge
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|<math>7</math>
+
 
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|valign="top"; style="border-style: solid; border-width: 4px "|
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Eisen (Stahl)
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 +
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|  
 
|-
 
|-
−
|Polypropylen
+
|style=" text-align:right; border-style: solid; border-width: 4px "|
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|<math>52\,\rm\frac{kV}{mm}</math>
+
Scherengriff
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|<math>2{,}1</math>
+
 
 +
|valign="top"; style="border-style: solid; border-width: 4px "|
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Kunststoff
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 +
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|  
 
|-
 
|-
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|[https://de.wikipedia.org/wiki/Bariumtitanat Bariumtitanat]
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|style=" text-align:right; border-style: solid; border-width: 4px "|
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|<math>500\,\rm\frac{kV}{mm}</math>
+
Bleistiftmine
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|<math>1000</math> bis <math>10000</math>
+
 
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|valign="top"; style="border-style: solid; border-width: 4px "|
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Graphit
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|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
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|-
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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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|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
 +
 
 +
 
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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 "|
 +
 
 +
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
 +
 
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|-
 +
|style=" text-align:right; border-style: solid; border-width: 4px "|
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 +
 
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|valign="top"; style="border-style: solid; border-width: 4px "|
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|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
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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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|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
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|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
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:b) Entwerfen Sie für die verschiedenen Dielektrika wieder einen Kondensator, der 30MJ Energie aufnehmen kann!
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[[Datei:Zeichnung Leitfähigkeit Stromkreis.jpg|400px]]
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;A3 Ein Schalter
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Baue in den Stromkreis von A1c einen Schalter ein. An welchen Stellen kannst du den Schalter einbauen?
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;A4 Schaltpläne
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Lies den Infotext „Zeichnen eines Schaltplans“ durch oder schaue auf [https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/einfache-stromkreise/grundwissen/vom-stromkreis-zum-schaltplan dieser Seite] nach und zeichne nach diesen Regeln einen Schaltplan zu A3.
  
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'''7)''' Ein aufgeladener Plattenkondensator wird von der Spannungsquelle getrennt und die Platten auseinandergezogen.  
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;A5 Kurzschlusschalter
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:a) Wie verändert sich die Spannung, die Ladungsmenge auf den Platten und die Kapazität?
+
Anna und Bernd haben zweimal den Schalter so eingebaut, dass das Lämpchen leuchtet, wenn der Schalter geöffnet ist.
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:b) Wie verändert sich die Feldstärke und der Energiegehalt?
+
*Baue die Schaltung auf und probiere den Schalter aus.
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:c) Wo kommt die nötige Energie her?
+
*Schreibe auf, was du beobachtest.
 +
*Versuche zu erklären warum das Lämpchen dunkler wird, wenn man den Schalter schließt.
  
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'''8)''' Bei dem Plattenkondensator bleibt beim Auseinanderziehen diesmal die Spannungsquelle angeschlossen. Man stellt sich die gleichen Fragen:
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<gallery widths=200px heights=180px  perrow=2>
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:a) Wie verändert sich die Spannung, die Ladungsmenge auf den Platten und die Kapazität?
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Bild:Schaltplan Kurzschlussschalter 1.png|
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:b) Wie verändert sich die Feldstärke und der Energiegehalt?
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Bild:Schaltplan Kurzschlussschalter 2.png|
−
:c) Wo kommt die nötige Energie her?
+
</gallery>

Aktuelle Version vom 30. April 2026, 09:15 Uhr

Praktikum: Ein elektrischer Stromkreis

Material für alle Aufgaben
  • 1 Flachbatterie 4,5V
  • 1 Lämpchen
  • 1 Fassung
  • 1 Schalter
  • 4 Kabel mit Krokoklemmen

[math]\qquad \qquad[/math]

A1 Ein Glühlämpchen

Bringe jeweils das Lämpchen zum Leuchten.
Zeichne für a) – c) jeweils deinen (funktionierenden) Aufbau ins Heft.

Das Material, das Du verwenden darfst:

a) 1 Flachbatterie, 1 Lämpchen
b) 1 Flachbatterie, 1 Lämpchen, 2 Kabel
c) 1 Flachbatterie, 1 Lämpchen, 2 Kabel, 1 Lampen-Fassung
A2 Leitfähigkeit

Baue die abgebildete Schaltung auf, mit der du überprüfen kannst, ob andere Gegenstände den elektrischen Strom leiten.

a) Erkläre wie die Schaltung die Leitfähigkeit nachweist.
b) Untersuche die Gegenstände aus der Tabelle und weitere 5 Stück.

Gegenstand

Material

Leitet den Strom
(Ja | Nein)

Scherenklinge

Eisen (Stahl)

Scherengriff

Kunststoff

Bleistiftmine

Graphit










Zeichnung Leitfähigkeit Stromkreis.jpg


A3 Ein Schalter

Baue in den Stromkreis von A1c einen Schalter ein. An welchen Stellen kannst du den Schalter einbauen?

A4 Schaltpläne

Lies den Infotext „Zeichnen eines Schaltplans“ durch oder schaue auf dieser Seite nach und zeichne nach diesen Regeln einen Schaltplan zu A3.

A5 Kurzschlusschalter

Anna und Bernd haben zweimal den Schalter so eingebaut, dass das Lämpchen leuchtet, wenn der Schalter geöffnet ist.

  • Baue die Schaltung auf und probiere den Schalter aus.
  • Schreibe auf, was du beobachtest.
  • Versuche zu erklären warum das Lämpchen dunkler wird, wenn man den Schalter schließt.
  • Schaltplan Kurzschlussschalter 1.png
  • Schaltplan Kurzschlussschalter 2.png
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