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−	__NOTOC__	+	__NOTOC__
−	==Zum Kondensator==	+	{|
		+	|height="950px"|
		+	|}__NOTOC__
		+	==Aufgaben zur Energie==
		+	====Energieträger und Energieformen====
−	'''1)''' Vergleichen Sie einen Kondensator mit einem Fahrradreifen.	+	{|class="wikitable" style="float:right;"
		+	!
		+	Energieträger
		+	! colspan="2" "|
		+	Name der Energieform
		+	|-
		+	|
		+	Holz
		+	|colspan="2"|chemische Energie
		+	|-
		+	|
		+	heißes Wasser
		+	|colspan="2"|Wärmeenergie
		+	|-
		+	|
		+	geriebener Luftballon
		+	|colspan="2"|elektrische Energie
		+	|-
		+	|
		+	Licht
		+	|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>
		+	|-
		+	|
		+	laufender Mensch
		+	|Bewegungsenergie
		+	|rowspan="3"|mechanische Energie
		+	|-
		+	|
		+	[[Media:Luftballon Druecken.jpg|zusammengedrückter Luftballon]]
		+	|Spannenergie
		+	|-
		+	|
		+	hochgelegenes Wasser in einem Stausee
		+	|Lageenergie
		+	|}
−	'''2)''' Beschreiben Sie eine technische Bauform eines Kondensators.
−	:(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], ...)
−	'''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	+	'''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.
−	'''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.	+	'''2)''' Die Tabelle zeigt, welche verschiedenen Namen man der Energie verschiedener Träger gegeben hat.
		+	*Nenne für jede Energieform ein ''anderes'' Beispiel in folgender Art:
		+	:"Der Wind, also Luft, die sich schnell bewegt, enthält Bewegungsenergie."
		+	<br style="clear: both" />
−	'''5)''' Berechnen Sie für einen Plattenkondensator mit kreisförmigen Platten (r=12,25cm) im Abstand von 1cm die Kapazität mit Luft im Zwischenraum.	+	{|class="wikitable" style="text-align: right; float:right; "
		+	!style="border-style: solid; border-width: 5px "|
		+	Gegenstand
−	Der Kondensator wird mit 10kV geladen. Berechnen Sie:	+	!style="border-style: solid; border-width: 5px "|
−	:a) wie stark das elektrische Feld ist,	+	Energiemenge in Joule
−	:b) die Kapazität des Kondensators,	+
−	:c) wieviel Ladung auf den Platten ist,	+
−	:d) wieviel Energie gespeichert ist und	+
−	:e) welche Kraft auf die Platten wirkt.	+
−	: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.	+	|-
		+	|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
		+	Sonnenlicht auf einen m<sup>2</sup> für eine Sekunde
−	'''6)''' Ein Liter Benzin enthält ca. 30 MJ Energie. Welcher Kondensator könnte das Benzin als Energieträger ersetzen?	+	|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
−	<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.	+	1.300 J
−	: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.)	+
−	Um die Durchschlagsfestigkeit (das ist die maximale Feldstärke) des Kondensators zu erhöhen, bringt man ein Dielektrikum zwischen die Platten:
−	:{|class="wikitable"
−	!Dielektrikum
−	!<math>E_{max}</math>
−	!<math>\epsilon_r</math>
	|-		|-
−	|Glas	+	|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
−	|<math>20\,\rm\frac{kV}{mm}</math>	+	ein Liter Benzin
−	|<math>7</math>	+
		+	|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
		+	30.000.000 J
		+
	|-		|-
−	|Polypropylen	+	|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
−	|<math>52\,\rm\frac{kV}{mm}</math>	+	Akku eines E-Autos<ref>Siehe Wikipedia: [https://de.wikipedia.org/wiki/Tesla_Model_3#Batterietechnik Tesla Model 3]</ref>
−	|<math>2{,}1</math>	+
		+	|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
		+	180.000.000 J
		+
	|-		|-
−	|[https://de.wikipedia.org/wiki/Bariumtitanat Bariumtitanat]	+	|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
−	|<math>500\,\rm\frac{kV}{mm}</math>	+	aufgepumpter Fahrradreifen
−	|<math>1000</math> bis <math>10000</math>	+
		+	|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
		+	600 J
		+
		+	|-
		+	|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
		+	Schulranzen auf einem ein Meter hohen Tisch
		+
		+	|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
		+	100 J
		+
		+	|-
		+	|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 "|
		+	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 "|
		+	eine Tafel Schokolade
		+	|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
		+	2.000.000 J
		+
	|}		|}
−	:b) Entwerfen Sie für die verschiedenen Dielektrika wieder einen Kondensator, der 30MJ Energie aufnehmen kann!
−	'''7)''' Ein aufgeladener Plattenkondensator wird von der Spannungsquelle getrennt und die Platten auseinandergezogen.
−	:a) Wie verändert sich die Spannung, die Ladungsmenge auf den Platten und die Kapazität?
−	:b) Wie verändert sich die Feldstärke und der Energiegehalt?
−	:c) Wo kommt die nötige Energie her?
−	'''8)''' Bei dem Plattenkondensator bleibt beim Auseinanderziehen diesmal die Spannungsquelle angeschlossen. Man stellt sich die gleichen Fragen:	+	'''3)''' Aus der Tabelle kann man ablesen:
−	:a) Wie verändert sich die Spannung, die Ladungsmenge auf den Platten und die Kapazität?	+	:"Mit der Energie von 38 Stunden Sonnenlicht auf einen Quadratmeter kann man den Akku eines E-Autos aufladen."
−	:b) Wie verändert sich die Feldstärke und der Energiegehalt?	+	*Bilde drei weitere Sätze in dieser Art.
−	:c) Wo kommt die nötige Energie her?	+	<br style="clear: both" />
		+
		+	==Energiewandler / Energieumlader==
		+
		+	[[Datei:Aufgaben_Energieumlader.png|399px|right]]
		+	'''4) Energie für Maschinen'''
		+
		+	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]]
		+	'''5) 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?
		+	*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" />
		+
		+	'''6) 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.
		+
		+	*Ergänze die farbig markierten Lücken mit geeigneten Energieumladern.

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Aktuelle Version vom 17. November 2025, 23:13 Uhr

Aufgaben zur Energie

Energieträger und Energieformen

Energieträger	Name der Energieform
Holz	chemische Energie
heißes Wasser	Wärmeenergie
geriebener Luftballon	elektrische Energie
Licht	Lichtenergie[1]
laufender Mensch	Bewegungsenergie	mechanische Energie
zusammengedrückter Luftballon	Spannenergie
hochgelegenes Wasser in einem Stausee	Lageenergie

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.

• Nenne für jede Energieform ein anderes Beispiel in folgender Art:

"Der Wind, also Luft, die sich schnell bewegt, enthält Bewegungsenergie."

Gegenstand	Energiemenge in Joule
Sonnenlicht auf einen m2 für eine Sekunde	1.300 J
ein Liter Benzin	30.000.000 J
Akku eines E-Autos[2]	180.000.000 J
aufgepumpter Fahrradreifen	600 J
Schulranzen auf einem ein Meter hohen Tisch	100 J
Ein Liter kochendes Wasser[3]	300.000 J
Fahrradfahrerin mit 30 km/h	3.000 J
eine Tafel Schokolade	2.000.000 J

3) Aus der Tabelle kann man ablesen:

"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.

Energiewandler / Energieumlader

4) Energie für Maschinen

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.

5) 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?

• 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?

6) Viele verschiedene Energieumlader

In 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.

• Ergänze die farbig markierten Lücken mit geeigneten Energieumladern.

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