*: Unterschied zwischen den Versionen

Aus Schulphysikwiki
Wechseln zu: Navigation, Suche
 
(543 dazwischenliegende Versionen des gleichen Benutzers werden nicht angezeigt)
Zeile 1: Zeile 1:
−
__NOTOC__  
+
__NOTOC__
−
==geladene Teilchen in elektrischen Feldern==  
+
{|
−
===Das Oszilloskop===
+
|height="950px"|
−
[[Datei:Oszilloskopschema.jpg]]
+
|}__NOTOC__
−
# Die Elektronen werden beschleunigt.
+
==Aufgaben zur Energie==
−
# Die Elektronen bewegen sich mit einer konstanten Geschwindigkeit.
+
====Energieträger und Energieformen====
−
# Die senkrechte Geschwindigkeitskomponente nimmt konstant zu. Die horizontale bleibt konstant. Die Elektronen bewegen sich auf einer Parabel ähnlich dem waagrechten Wurf.
+
−
# Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit.
+
  
−
*Ein geladenes Teilchen ist ein Probekörper im elektrischen Feld, es erfährt eine Kraftwirkung, bzw. das Feld zieht, drückt es in eine Richtung.
+
{|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
 +
|}
  
−
*Die Richtung der Feldstärke ist mit einem positiv geladenen Probekörper definiert, weshalb das Elektron eine Kraft gegen die Feldstärkerichtung erfährt!
 
  
−
*Die Stärke der Kraft ist von der Ladung <math>e</math> des Elektrons und der Feldstärke <math>E</math> abhängig:
+
'''1)''' Eine Batterie ist ein Energieträger. Denn in der Batterie steckt Energie, mit der man einen Motor antreiben kann.
−
::<math> F = Q\, E = e \, E </math>
+
*Nenne drei weitere Gegenstände, die auch Energieträger sind und sage, was man mit dieser Energie machen kann.
  
−
*Das elektrische Potential gibt an, wieviel potentielle Energie ein positiver Probekörper pro Ladung hat. Wegen der negativen Ladung hat daher ein Elektron an einem Ort mit dem Potential von 100V mehr potentielle Energie als an einem Ort von 200V.
+
'''2)''' Die Tabelle zeigt, welche verschiedenen Namen man der Energie verschiedener Träger gegeben hat.  
−
:(Aus dem "Potentialberg" eines Protons wird dann das "Potentialtal" des Elektrons.)
+
*Nenne für jede Energieform ein ''anderes'' Beispiel in folgender Art:
 +
:"Der Wind, also Luft, die sich schnell bewegt, enthält Bewegungsenergie."
 +
<br style="clear: both" />
  
−
*Die Summe von potentieller Energie und Bewegungsenergie ist immer konstant.
+
{|class="wikitable" style="text-align: right; float:right; "
 +
!style="border-style: solid; border-width: 5px "|
 +
Gegenstand
  
−
==Rechnerische Behandlung==
+
!style="border-style: solid; border-width: 5px "|
−
Hier werden drei Fragen behandelt:
+
Energiemenge in Joule
  
−
# Wieviel Bewegungsenergie haben die Elektronen?
+
|-
−
# Wie schnell sind die Elektronen?
+
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
−
# Wie hängt die Ablenkung der Elektronen mit der angelegten Spannung zusammen?
+
Sonnenlicht auf einen m<sup>2</sup> für eine Sekunde
  
−
===Bewegungsenergie der Elektronen===
+
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
−
Beim Beschleunigen erhalten die Elektronen Bewegungsenergie aus dem Feld. Die Feldenergie nimmt also ab, was allerdings durch die angeschlossene Spannungsquelle sofort wieder ausgeglichen wird. Wieviel Energie die Elektronen erhalten, kann man an der Potentialdifferenz ablesen, sie gibt an, wieviel Joule Energie pro Coulomb Ladung abgegeben werden:
+
1.300 J
−
:<math>W_{ges} = W_{pot}+W_{kin} = Q\,U + \frac{1}{2} \,m\,v^2 \quad \left( = Q\,U + \frac{p^2}{2\,m} \right) </math>
+
−
Setzt jman das Nullniveau der potentiellen Energie an die Glühwendel, so ist zu Beginn die Summe der Energien gerade Null, sie bleibt also auch immer Null:
+
−
:<math>0 = W_{pot}+W_{kin} \quad \Rightarrow  -Q\,U = \frac{1}{2} \,m\,v^2 </math>
+
  
−
Fällt das Elektron eine Potentialdifferenz von 1V herunter, dann erhält es die Energie von einem "Elektronenvolt":
+
|-
−
:<math>W = e \cdot 1\,\rm V = 1\,\rm eV \approx 1{,}6\cdot 10^{-19}\,\rm J </math>
+
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
 +
ein Liter Benzin
  
−
===Geschwindigkeit der Elektronen===
+
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
−
:<math>E_{el} = E_{kin} \qquad \Leftrightarrow \qquad e \, \triangle \varphi = \frac{1}{2} m v^2_0 \qquad \Leftrightarrow \qquad v_0 = \sqrt{\frac{2\, e\, U_x}{m}}</math>
+
30.000.000 J
  
−
Bei einer Beschleungungsspannung von 4000 Volt erreichen die Elektronen immerhin ca 10% der Lichtgeschwindigkeit!
+
|-
 +
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
 +
Akku eines E-Autos<ref>Siehe Wikipedia: [https://de.wikipedia.org/wiki/Tesla_Model_3#Batterietechnik Tesla Model 3]</ref>
 +
 
 +
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
 +
180.000.000 J
 +
 
 +
|-
 +
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
 +
aufgepumpter Fahrradreifen
 +
 
 +
|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
 +
 
 +
|}
 +
 
 +
 
 +
'''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.
 +
<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.

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

Aufgaben Energieumlader.png

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.


Aufgabe Energie für Mensch und Tier.png

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.


Referenzfehler: Es sind <ref>-Tags vorhanden, jedoch wurde kein <references />-Tag gefunden.

Von „http://schulphysikwiki.de/index.php?title=*&oldid=18202“