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==Leere Seite==
 
 
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==Elektrischer Energietransport: Beladungsmaß und Leistung==
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====Versuch: Eine helle Lampe====
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;Aufbau
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[[Datei:Stromkreis_Versuch_zwei_Lampen_Potential_als_Energiebeladungsmaß.jpg|thumb|Die linke Lampe ist an ein Netzgerät angeschlossen, die rechte über einen Schalter an die Steckdose.]]
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Eine 60W-Glühbirne ist an der Steckdose angeschlossen, die andere (12V/250mA) wird mit einem Netzgerät betrieben. Bei beiden Lampen wird die Stromstärke gemessen.
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;Beobachtung
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Durch beide Lampen fließt der gleiche Strom mit einer Stärke von ca. 0,25 Ampère, aber die an der Steckdose angeschlossene Lampe ist viel heller!
  
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==Der Bau einer Lochkamera==
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;Folgerung
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Mit der fertigen Lochkamera kann man gut beleuchtete, helle Gegenstände auf einem Bildschirm sehen.
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Offensichtlich ist "der Strom aus der Steckdose" anders als "der Strom aus dem Netzgerät". Der "Steckdosenstrom" transportiert mehr Energie!
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<br>Idealerweise scheint gerade die Sonne und man kann raus gehen. In Innenräumen sieht man nur helle Lampen gut.
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;Material
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====Versuch: Kichererbsentransport====
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*ein länglicher Karton, ca. 40cm x 15cm x 15cm oder zwei gleich große Kartons
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;Aufbau
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*Butterbrotpapier (Transparentpapier)
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[[Datei:Energiestromstärke Leistung Versuch Erbsenstromstärke.png|400px|left]]
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*etwas Alufolie
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In einer Kiste auf einer Seite des Raumes befinden sich Erbsen. (Man kann auch Streichhölzer nehmen.) Die Erbsen sollen in eine noch leere Kiste auf der anderen Seite transportiert werden. Aber jede Person darf nur zwei Erbsen nehmen!
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*schwarzen Stift oder schwarze Farbe
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*Schere (oder scharfes Messer)
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*Klebstoff (Klebstift, Flüssigkleber, Heißklebepistole)
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*Tesafilm
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*Kreppklebeband
+
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*eine Nadel oder einen anderen spitzen Gegenstand
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;Arbeitsanleitung
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Wir arbeiten zusammen und schauen, wie schnell wir die Erbsen transportieren können.
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<gallery widths=180px heights=130px  perrow=4>
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<br style="clear: both" />  
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Bild:Lochkamera_Bauanleitung_01.jpg|Die Kiste sollte etwas länglich und möglichst lichtundurchlässig sein. Am besten mit dunkler Farbe (schwarz, dunkelblau,...)<br>Von diesen hier ist die dunkelblaue gut geeignet oder die orangene, weil die Pappe so dick ist.<br>Ich habe trotzdem die kleine weiße genommen :o
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Bild:Lochkamera_Bauanleitung_02.jpg|Butterbrotpapier (als Tüte), Alufolie, Klebstoff (Stift/flüssig/Pistole) , Tesafilm, Kreppband, Schere (oder Messer)
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Bild:Lochkamera_Bauanleitung_03.jpg|'''(1)''' Die Kiste an der langen Seite mit Schere (oder Messer) halbieren. (Bei zwei gleich großen Kartons jeweils eine Seite wegschneiden.)<br><br>Vorsicht mit dem scharfen Messer! Lieber von einem Erwachsenen helfen lassen! Ich war deswegen mit meiner Tochter schon in der Notfallaufnahme!
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Bild:Lochkamera_Bauanleitung_04.jpg|'''(2)''' Bei beiden Hälften die Deckel gut verkleben. Wichtig: Warten, bis der Kleber trocken ist!
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Bild:Lochkamera_Bauanleitung_05.jpg|'''(3)''' Eine der beiden Hälften längs halbieren.
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Bild:Lochkamera_Bauanleitung_06.jpg|'''(4)''' Und mit ca. 0,5cm Überlappung (1cm bei größeren Kisten) wieder zusammenkleben.
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Bild:Lochkamera_Bauanleitung_07.jpg|Dadurch wird diese Hälfte etwas schmaler und passt in die andere Hälfte hinein!
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Bild:Lochkamera_Bauanleitung_08.jpg|Zusätzlich mit Tesafilm verbinden. Warten bis der Kleber trocken ist!
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Bild:Lochkamera_Bauanleitung_09.jpg|'''(5)''' Die schmalere Hälfte wird der Bildschirm. Dazu ein rechteckiges Loch hineinschneiden.
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Bild:Lochkamera_Bauanleitung_10.jpg|Dabei einen Rand von ca. 1cm stehen lassen.
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Bild:Lochkamera_Bauanleitung_15.jpg|'''(6)''' Die andere Hälfte wird die Vorderseite.
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Bild:Lochkamera_Bauanleitung_16.jpg|Dort wird ein ca. 2 x 2 cm großes Loch in die Mitte geschnitten.
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Bild:Lochkamera_Bauanleitung_19.jpg|'''(7)''' Alle Innenseiten (am besten auch Außenseiten) schwarz anmalen. Das geht auch mit Wasser-/Acryl-/Tapetenfarbe und muss kein Filzstift sein.<br>Hat man jetzt einen dunklen oder dicken Karton, hat man weniger Arbeit.
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Bild:Lochkamera_Bauanleitung_11.jpg|'''(8)''' Mit dem Butterbrotpapier wird das große Loch an der schmaleren Hälfte wieder zugeklebt.
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Bild:Lochkamera_Bauanleitung_12.jpg|Dazu das Butterbrotpapier auf den Tisch legen und die halbe Kiste festkleben.
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Bild:Lochkamera_Bauanleitung_13.jpg|Butterbrotpapier mit einem Rand von ca. 2cm abschneiden...
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Bild:Lochkamera_Bauanleitung_14.jpg|...und an den Seiten zusätzlich mit Tesafilm befestigen. Der '''Bildschirm''' ist fertig!
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Bild:Lochkamera_Bauanleitung_20.jpg|'''(9)''' Das ca. 2x2 cm große Loch wird mit einem Stück Alufolie...
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Bild:Lochkamera_Bauanleitung_21.jpg|...und Kreppklebeband wieder verschlossen.
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Bild:Lochkamera_Bauanleitung_22.jpg|'''(10)''' In die Alufolie kommt ein ca. 1mm großes Loch, die '''Blende'''.
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Bild:Lochkamera_Bauanleitung_23.jpg|'''(11)''' Die Lochkamera ist fertig!
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Bild:Lochkamera_Bauanleitung_24.jpg|Schiebe den Bildschirm (Butterbrotpapier) in die andere Hälfte mit der Blende (Loch).
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Bild:Lochkamera_Bauanleitung_25.jpg|Hier schaust du hinein!
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Bild:Lochkamera_Bauanleitung_26.jpg|Die Hände verhindern, dass Licht von der Seite hineinkommt!
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Bild:Lochkamera_Bauanleitung_27.jpg|Am besten noch mit einer Jacke drüber.
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</gallery>
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;Gebrauchsanleitung
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;Messwerte und Auswertung
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Die Kamera mit der Blende gegen ein helles Objekt richten und den Bildschirm beobachten.
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In diese leere Tabelle schreiben wir unsere Ergebnisse:
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{|class="wikitable" style="text-align: center"
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!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|
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Erbsen-<br>beladung
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!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|
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Zeit-<br>spanne
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!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|
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Personen-<br>anzahl
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!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|
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Erbsen-<br>anzahl
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!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|
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Personen-<br>stromstärke
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!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|
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Erbsen-<br>stromstärke
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|-
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|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
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<math>2\,\rm \frac{E}{P}</math>
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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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|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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|-
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|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
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.
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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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|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
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|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
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|-
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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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|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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|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
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|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
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Ob wir uns bei den Erbsen verzählt haben, kann man leicht überprüfen. Die Personenanzahl multipliziert mit der Erbsenbeladung muss die Erbsenanzahl ergeben!
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Die Stromstärken berechnen sich als Personen pro Zeit und als Erbsen pro Zeit.
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Man bemerkt, dass man die Erbsenstromstärke auch mit Hilfe der Personenstromstärke ausrechnen kann. Dazu muss man nur die Personenstromstärke mit der Beladung multiplizieren!
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==Vergleich des Erbsentransports mit dem elektrischen Energietransport==
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Mit Hilfe des Erbsentransportes können wir erklären, warum die Lampen so unterschiedlich hell leuchten. Dazu vergleichen wir den Erbsentransport durch Personen mit dem Energietransport durch die elektrische Ladung:
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*Die im Kreis laufenden Personen entsprechen der im Kreis fließenden Ladung: <math> \text{1 Person } \widehat{=} \text{ 1 Coulomb}</math>
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*Die transportierten Erbsen entsprechen der transportierten Energie: <math> \text{1 Erbse } \widehat{=} \text{ 1 Joule}</math>
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*Die Erbsenbeladung entspricht dem elektrischen Potential: <math> \text{1 Erbse pro Person } \widehat{=} \text{ 1 Joule pro Coulomb} = \text{1 Volt}</math>
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Jetzt können wir die entsprechende Tabelle aufstellen:
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{|class="wikitable" style="text-align: center"
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Energie-<br>beladung
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!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|
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Zeit-<br>spanne
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!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|
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Ladungs-<br>menge
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!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|
 +
Energie-<br>menge
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!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|
 +
(Ladungs-)<br>Stromstärke
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!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|
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Energie-<br>stromstärke<br>(Leistung)
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|-
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|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
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<math>12\,\rm V = 12\,\rm \frac{J}{C}</math>
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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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|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
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|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
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<math>0{,}25\,\rm A=0{,}25\,\rm \frac{C}{s}</math>
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|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
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|-
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|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
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<math>230\,\rm V = 230\,\rm \frac{J}{C}</math>
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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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<math>0{,}25\,\rm A=0{,}25\,\rm \frac{C}{s}</math>
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Weil wir die Zeitdauer nicht kennen, die Lampen können ja eine Sekunde oder eine Stunde lang angeschaltet sein, können wir uns eine wählen.
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Wählt man als Zeitdauer eine Sekunde, ist es einfach die geflossene Ladungsmenge zu bestimmen, denn bei einer Stromstärke von 0,25 Ampère fließen ja gerade 0,25 Coulomb pro Sekunde!
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In zwei Sekunden fließen daher 0,5 Coulomb usw.
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Die transportierte Energiemenge ergibt sich aus der geflossenen Ladung mal dem Beladungsmaß.
  
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Es ist wichtig, dass auf den Bildschirm nur das Licht der Blende trifft. Licht, das von der anderen Seite auf den Bildschirm fällt, stört! Deshalb am besten den Kopf in eine Jacke stecken, ganz abdunkeln und nur mit "dem künstlichen Auge" nach Draußen schauen!
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Die Energiestromstärke kann man jetzt entweder als Energie pro Zeit berechnen oder als Ladungsstromstärke mal Beladungsmaß.

Aktuelle Version vom 30. April 2025, 12:19 Uhr

Elektrischer Energietransport: Beladungsmaß und Leistung

Versuch: Eine helle Lampe

Aufbau
Die linke Lampe ist an ein Netzgerät angeschlossen, die rechte über einen Schalter an die Steckdose.

Eine 60W-Glühbirne ist an der Steckdose angeschlossen, die andere (12V/250mA) wird mit einem Netzgerät betrieben. Bei beiden Lampen wird die Stromstärke gemessen.

Beobachtung

Durch beide Lampen fließt der gleiche Strom mit einer Stärke von ca. 0,25 Ampère, aber die an der Steckdose angeschlossene Lampe ist viel heller!

Folgerung

Offensichtlich ist "der Strom aus der Steckdose" anders als "der Strom aus dem Netzgerät". Der "Steckdosenstrom" transportiert mehr Energie!

Versuch: Kichererbsentransport

Aufbau
Energiestromstärke Leistung Versuch Erbsenstromstärke.png

In einer Kiste auf einer Seite des Raumes befinden sich Erbsen. (Man kann auch Streichhölzer nehmen.) Die Erbsen sollen in eine noch leere Kiste auf der anderen Seite transportiert werden. Aber jede Person darf nur zwei Erbsen nehmen!

Wir arbeiten zusammen und schauen, wie schnell wir die Erbsen transportieren können.

Messwerte und Auswertung

In diese leere Tabelle schreiben wir unsere Ergebnisse:

Erbsen-
beladung

Zeit-
spanne

Personen-
anzahl

Erbsen-
anzahl

Personen-
stromstärke

Erbsen-
stromstärke

2EP

.

.

.

.

Ob wir uns bei den Erbsen verzählt haben, kann man leicht überprüfen. Die Personenanzahl multipliziert mit der Erbsenbeladung muss die Erbsenanzahl ergeben!

Die Stromstärken berechnen sich als Personen pro Zeit und als Erbsen pro Zeit.

Man bemerkt, dass man die Erbsenstromstärke auch mit Hilfe der Personenstromstärke ausrechnen kann. Dazu muss man nur die Personenstromstärke mit der Beladung multiplizieren!







Vergleich des Erbsentransports mit dem elektrischen Energietransport

Mit Hilfe des Erbsentransportes können wir erklären, warum die Lampen so unterschiedlich hell leuchten. Dazu vergleichen wir den Erbsentransport durch Personen mit dem Energietransport durch die elektrische Ladung:

  • Die im Kreis laufenden Personen entsprechen der im Kreis fließenden Ladung: 1 Person ˆ= 1 Coulomb
  • Die transportierten Erbsen entsprechen der transportierten Energie: 1 Erbse ˆ= 1 Joule
  • Die Erbsenbeladung entspricht dem elektrischen Potential: 1 Erbse pro Person ˆ= 1 Joule pro Coulomb=1 Volt

Jetzt können wir die entsprechende Tabelle aufstellen:

Energie-
beladung

Zeit-
spanne

Ladungs-
menge

Energie-
menge

(Ladungs-)
Stromstärke

Energie-
stromstärke
(Leistung)

12V=12JC

0,25A=0,25Cs

230V=230JC

0,25A=0,25Cs

Weil wir die Zeitdauer nicht kennen, die Lampen können ja eine Sekunde oder eine Stunde lang angeschaltet sein, können wir uns eine wählen.

Wählt man als Zeitdauer eine Sekunde, ist es einfach die geflossene Ladungsmenge zu bestimmen, denn bei einer Stromstärke von 0,25 Ampère fließen ja gerade 0,25 Coulomb pro Sekunde! In zwei Sekunden fließen daher 0,5 Coulomb usw.

Die transportierte Energiemenge ergibt sich aus der geflossenen Ladung mal dem Beladungsmaß.

Die Energiestromstärke kann man jetzt entweder als Energie pro Zeit berechnen oder als Ladungsstromstärke mal Beladungsmaß.

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