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==Leere Seite==
 
 
{|
 
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|height="1100px"|
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|height="1000px"|
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|}
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|}__NOTOC__
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==Praktikum: Ein elektrischer Stromkreis==
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{|
 +
|style="vertical-align:top;"|
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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
 +
|style="vertical-align:top;"|
 +
<math>\qquad \qquad</math>
  
−
=Aufgaben_zur_Energie=
+
|style="vertical-align:top;"|
−
==Energie und Energieträger==
+
;A1 Ein Glühlämpchen
 +
Bringe jeweils das Lämpchen zum Leuchten. 
 +
<br>Zeichne für a) – c) jeweils deinen (funktionierenden) Aufbau ins Heft.
  
−
{|class="wikitable" style="float:right;"
+
Das Material, das Du verwenden darfst:
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!
+
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Energieträger
+
−
! colspan="2" "|
+
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Name der Energieform
+
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|-
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Holz
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|colspan="2"|chemische Energie
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|-
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|
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heißes Wasser
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|colspan="2"|Wärmeenergie
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|-
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geriebener Luftballon
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|colspan="2"|elektrische Energie
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|-
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+
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Licht
+
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|colspan="2"|Lichtenergie<ref>Das Licht selbst besteht nicht aus Energie, es enthält die Energie! Was das Licht selbst ist, kann man nicht so einfach beantworten.</ref>
+
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|-
+
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|
+
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laufender Mensch
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|Bewegungsenergie
+
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|rowspan="3"|mechanische Energie
+
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|-
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[[Media:Luftballon Druecken.jpg|zusammengedrückter Luftballon]]
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|Spannenergie
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|-
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hochgelegenes Wasser in einem Stausee
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|Lageenergie
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|}
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 +
:'''a)''' 1 Flachbatterie, 1 Lämpchen
 +
:'''b)''' 1 Flachbatterie, 1 Lämpchen, 2 Kabel
 +
:'''c)''' 1 Flachbatterie, 1 Lämpchen, 2 Kabel, 1 Lampen-Fassung
  
−
'''1)''' Eine Batterie ist ein Energieträger. Denn in der Batterie steckt Energie, mit der man einen Motor antreiben kann.
+
|}
−
*Nenne drei weitere Gegenstände, die auch Energieträger sind und sage, was man mit dieser Energie machen kann.
+
  
−
'''2)''' Die Tabelle zeigt, welche verschiedenen Namen man der Energie verschiedener Träger gegeben hat.  
+
;A2 Leitfähigkeit
−
*Nenne für jede Energieform ein ''anderes'' Beispiel:
+
Baue die abgebildete Schaltung auf, mit der du überprüfen kannst, ob andere Gegenstände den elektrischen Strom leiten.
−
:"Der Wind, also Luft, die sich schnell bewegt, enthält Bewegungsenergie."
+
:a) Erkläre wie die Schaltung die Leitfähigkeit nachweist.
−
<br style="clear: both" />
+
:b) Untersuche die Gegenstände aus der Tabelle und weitere 5 Stück.
  
−
{|class="wikitable" style="text-align: right; float:right; "
+
{|
−
!style="border-style: solid; border-width: 5px "|  
+
|
 +
{|class="wikitable" style="text-align: center"
 +
!style="border-style: solid; border-width: 4px "|  
 
Gegenstand
 
Gegenstand
  
−
!style="border-style: solid; border-width: 5px "|
+
! style="border-style: solid; border-width: 4px;"|
−
Energiemenge in Joule
+
Material
  
−
|-
+
! style="border-style: solid; border-width: 4px "|
−
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|  
+
Leitet den Strom <br>(Ja | Nein)
−
Sonnenlicht auf einen m<sup>2</sup> für eine Sekunde
+
−
 
+
−
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
+
−
1.300 J
+
  
 
|-
 
|-
−
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|  
+
|style=" text-align:right; border-style: solid; border-width: 4px "|  
−
ein Liter Benzin
+
Scherenklinge
  
−
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
+
|valign="top"; style="border-style: solid; border-width: 4px "|
−
30.000.000 J
+
Eisen (Stahl)
  
 +
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
 
|-
 
|-
−
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|  
+
|style=" text-align:right; border-style: solid; border-width: 4px "|  
−
Akku eines E-Autos<ref>Siehe Wikipedia: [https://de.wikipedia.org/wiki/Tesla_Model_3#Batterietechnik Tesla Model 3]</ref>
+
Scherengriff
  
−
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
+
|valign="top"; style="border-style: solid; border-width: 4px "|
−
180.000.000 J
+
Kunststoff
  
 +
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
 
|-
 
|-
−
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|  
+
|style=" text-align:right; border-style: solid; border-width: 4px "|  
−
aufgepumpter Fahrradreifen
+
Bleistiftmine
  
−
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
+
|valign="top"; style="border-style: solid; border-width: 4px "|
−
600 J
+
Graphit
  
 +
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
 
|-
 
|-
−
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|  
+
|style=" text-align:right; border-style: solid; border-width: 4px "|  
−
Schulranzen auf einem ein Meter hohen Tisch
+
  
−
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
 
−
100 J
 
  
−
|-
+
|valign="top"; style="border-style: solid; border-width: 4px "|
−
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|  
+
−
Ein Liter kochendes Wasser<ref>Im Vergleich zu Zimmertemperatur bei 20°C.</ref>
+
  
−
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
+
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|  
−
300.000 J
+
  
−
|-
 
−
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
 
−
Fahrradfahrerin mit 30 km/h
 
  
−
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
 
−
3.000 J
 
 
|-
 
|-
−
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
+
|style=" text-align:right; border-style: solid; border-width: 4px "|  
−
eine Tafel Schokolade
+
−
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
+
−
2.000.000 J
+
  
−
|}
 
  
 +
|valign="top"; style="border-style: solid; border-width: 4px "|
  
−
'''3)''' Aus der Tabelle kann man ablesen:
+
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
−
:"Mit der Energie von 38 Stunden Sonnenlicht auf einen Quadratmeter kann man den Akku eines E-Autos aufladen."
+
−
*Bilde drei weitere Sätze in dieser Art.
+
−
<br style="clear: both" />
+
  
−
==Energiewandler / Energieumlader==
 
  
−
[[Datei:Aufgaben_Energieumlader.png|399px|right]]
+
|-
−
'''1) Energie für Maschinen'''
+
|style=" text-align:right; border-style: solid; border-width: 4px "|
  
−
Ein Automotor bekommt mit dem Benzin seine Energie und setzt damit das Auto in Bewegung. Der Motor wird dabei auch sehr heiss. Der Motor lädt die Energie vom Benzin auf die Bewegung des Autos und auf den heissen Motor um. 
 
−
:'''a)''' Trage in die Energieumladerdiagramme die passenden Energieträger oder den Namen des Umladers ein!
 
−
:'''b)''' Wie kann man Energie von Licht auf Bewegung umladen? Zeichne dazu zwei geeignete Energieumlader hintereinander.
 
−
<br style="clear: both" />
 
  
−
[[Datei:Aufgabe_Energie_für_Mensch_und_Tier.png|435px|right]]
+
|valign="top"; style="border-style: solid; border-width: 4px "|
−
'''2) Energie für den Menschen'''
+
  
−
Mit welchen Energieträgern bekommen der Mensch, eine Kuh, eine Graspflanze und eine Weizenpflanze ihre Energie? In welche Träger wird die Energie hineingesteckt?
+
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
−
*Trage die Begriffe in die Diagramme unter die Pfeile ein!
+
  
−
Brot/Fleisch   Grashalme
 
−
Muskelmasse&Fett&Milch
 
−
Muskelmasse&Fett&Milch 
 
−
Kot&Urin          Kot&Urin
 
−
Wärme           Wärme
 
−
Grashalme   Weizenkörner
 
−
Bewegung          Bewegung
 
−
Licht           Licht
 
  
−
*Zeichne eine Energieumladerkette für einen Menschen, der nur Fleisch isst und einen Menschen, der nur Brot ist. Wo kommt schlußendlich die Energie für den Menschen her?
+
|-
−
<br style="clear: both" />
+
|style=" text-align:right; border-style: solid; border-width: 4px "|
  
−
'''3) Viele verschiedene Energieumlader'''
 
  
−
In [[Media: Energieumlader-Tabelle_teilausgefüllt_als_Aufgabe.pdf|dieser Tabelle]] sind viele Energieumlader aufgeführt. Auf der linken Seite sieht man, mit welchem Träger sie ihre Energie bekommen und oben kann man ablesen, mit welchem Träger sie die Energie wieder abgeben. Ein Baum bekommt seine Energie mit dem Licht und speichert sie in seinem Holz. Ein Ofen wiederum kann seine Energie mit Holz bekommen und sie mit der warmen Luft wieder abgeben.
+
|valign="top"; style="border-style: solid; border-width: 4px "|
  
−
*Ergänze die farbig markierten Lücken mit geeigneten Energieumladern.
+
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
  
−
'''4) Energieumladerketten'''
 
  
−
Die Energieumladerketten sind durcheinandergeraten! Schneide die Einzelteile aus und bringe sie in die richtige Reihenfolge.
+
|-
 +
|style=" text-align:right; border-style: solid; border-width: 4px "|
  
−
'''a)''' Ein "Flummi" wird vom Boden aufgehoben und losgelassen. Er fällt, hüpft wieder hoch, er fällt und hüpft wieder hoch, usw.
 
  
−
[[Datei:Aufgabe elastischer Ball Energieumladerkette durcheinander.png|705px]]
+
|valign="top"; style="border-style: solid; border-width: 4px "|
  
−
'''b)''' Eine Kugel aus Knete wird hochgehoben und fallengelassen. Sie fällt auf den Boden und bleibt dort liegen. Danach hat die Kugel auf der Unterseite eine Delle.
+
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
  
−
[[Datei:Aufgabe Knetball Energieumladerkette durcheinander.png|509px]]
+
|}
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+
−
[[Datei:Pfeil_und_Bogen_Bogenschützen.jpg|thumb|100px]]
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[[Datei:Zielscheibe.jpg|thumb|100px]]
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'''c)''' Man spannt den Bogen und läßt die Sehne los. Der Pfeil fliegt davon und bleibt in der Zielscheibe stecken.
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[[Datei:Aufgabe Pfeil und Bogen Energieumladerkette durcheinander.png|500px]]
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'''d)''' Der "Grashüpfer" wird auf den Tisch gedrückt, der Saugnapf hält ihn fest. Kurze Zeit später springt er hoch, fällt wieder runter und bleibt auf dem Tisch liegen.
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[[Datei:Aufgabe Grashüpfer Energieumladerkette durcheinander.png|727px]]
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−
==Energieverluste und Wirkungsgrad==
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−
'''1)''' "Ein Automotor hat einen Wirkungsgrad von ca. <math>1/3 \approx 33 \%</math>."
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−
:Was ist damit gemeint?
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+
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|style="vertical-align:top;"|
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'''2)''' In diesem Energieflussdiagramm ist der Weg der Energie bei einem Kohlekraftwerk dargestellt.
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:'''a)''' Wie geht die meiste Energie der Kohle "verloren"?
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:'''b)''' Welchen Wirkungsgrad hat das Kohlekraftwerk ohne Energietransport zum Verbraucher und mit Transport zum Verbraucher?
+
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:'''c)''' Bei einem Kraftwerk mit "Kraft-Wärme-Kopplung" werden die umliegenden Gebäude durch die Wärme des Kraftwerks geheizt und mit warmem Wasser versorgt. Durch große Rohre wird diese "Fernwärme" bis in die Häuser geleitet. Kleinere Anlagen werden auch "Blockheizkraftwerk" genannt.
+
−
:Erkläre was der Vorteil der "Kraft-Wärme-Kopplung" gegenüber einem normalen Kraftwerk ist. Warum macht es einen Unterschied, ob es Sommer oder Winter ist?
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[[Datei:Energieflussbild Kohlekraftwerk.png|369px]]
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[[Datei:Zeichnung Leitfähigkeit Stromkreis.jpg|400px]]
 
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'''3)''' Werden viele Energieumlader zu einer Kette geschaltet, so berechnet sich der Gesamt-Wirkungsgrad, indem man alle einzelnen Wirkungsgrade multipliziert. ([[Energieverluste_und_der_Wirkungsgrad_von_Energiewandlern#Wirkungsgrad|Tabelle von Wirkungsgraden]])
 
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<br/>Fährt zum Beispiel ein Mensch Fahrrad, der vorher ein Brot gegessen hat, so wird die Energie zuerst von der Weizenpflanze von Licht auf das Weizenkorn umgeladen. Der Mensch lädt die Energie des Korns auf die Bewegung um:
 
−
 
−
[[Datei:Energieumladerkette_Vegetarier.png|514px]]
 
−
:<math> 35\% \cdot 30\% = 0{,}35 \cdot 0{,}3 = 0{,}105 =10{,}5 \%</math>
 
−
Der Wirkungsgrad beträgt insgesamt ca. 10%. Das heißt ca. 10% der Energie aus dem Sonnenlicht ist in der Bewegung angekommen.
 
−
 
−
'''a)''' Berechne den Gesamt-Wirkungsgrad von:
 
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#einer Glühlampe, die von einem Kohlekraftwerk betrieben wird.
 
−
#der Energieumladerkette der Dampfmaschine: Dampfmotor > Generator > Glühlampe.
 
−
 
−
'''b)''' Vergleiche den Wirkungsgrad von:
 
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#einem Benzinauto mit einem Elektroauto, das den Akku mit einem Kohlekraftwerk lädt.
 
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#einer Gasheizung mit einer Elektroheizung, die von einem Kohlekraftwerk angetrieben wird.
 
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==Energie im Haushalt==
 
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'''1) Energie sparen im Haushalt'''
 
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In einem Haushalt braucht man Energie für die vielen elektrischen Geräte, wie Waschmaschine, Lampen, Computer,... und für die Heizung, das warme Wasser und für das Auto.
 
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*Zeichne ein Diagramm, aus dem hervorgeht, wofür ein durchschnittlicher Haushalt viel Energie benötigt und wofür weniger. (Infos im Artikel: [https://www.ndr.de/ratgeber/klimawandel/CO2-Ausstoss-in-Deutschland-Sektoren,kohlendioxid146.html Energiebedarf in Deutschland])
 
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'''2) Energiemengen und Kosten berechnen'''
 
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Peters Schreibtischlampe hat eine Leistung von 20 Watt. Er schaltet sie am Tag ca. 2 Stunden an. Für eine Kilowattstunde Energie verlangt sein Stromanbieter 25 Cent.
 
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*Wieviel Energie benötigt man um die Lampe eine Sekunde, eine Minute oder eine Stunde anzuschalten?
 
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*Was kostet Peter die Schreibtischlampe pro Monat und pro Jahr?
 
  
  
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'''3) Verschiedene Lichtquellen'''
 
  
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Herbert mag das Licht von Energiesparlampen nicht und beleuchtet sein Wohnzimmer deshalb mit einer Glühlampe. Andrea hat sich dagegen für die gesamte Wohnung Energiesparlampen zugelegt, während Maria sich für LED-Lampen entschieden hat.
+
;A3 Ein Schalter
 +
Baue in den Stromkreis von A1c einen Schalter ein. An welchen Stellen kannst du den Schalter einbauen?
  
−
*Vergleiche die verschiedenen Lampentypen bezüglich Energiebedarf, Wärmeentwicklung und Lebensdauer.  
+
;A4 Schaltpläne
 +
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.
  
−
Ein Glühwürmchen kann auch Licht produzieren und zwar mit einem Wirkungsgrad von über 90%
+
;A5 Kurzschlusschalter
−
*Was ist damit gemeint?
+
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.
  
−
==Fußnoten==
+
<gallery widths=200px heights=180px  perrow=2>
−
<references />
+
Bild:Schaltplan Kurzschlussschalter 1.png|
 +
Bild:Schaltplan Kurzschlussschalter 2.png|
 +
</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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