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==Praktikum: Magnetfelder untersuchen und zeichnen==
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==Elektrischer Energietransport: Beladungsmaß und Leistung==
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'''Aufgabe'''
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====Versuch: Eine helle Lampe====
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<br>'''a)''' Klebt dieses Blatt ins Heft ein oder heftet es in euren Ordner.
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;Aufbau
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<br>'''b)''' Zeichnet unter der Überschrift Beobachtung ''in Originalgröße'' die Feldlinien und Feldflächen des Magnetfeldes möglichst genau ins Heft.
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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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<br>'''c)''' Schreibt unter der Überschrift Folgerungen auf:
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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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<br> Woran kann man an den Feldlinien erkennen wo die Pole sind?
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;Beobachtung
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<br> Wie richtet sich die Kompass zu den Feldlinien aus?
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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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<br> Wie sehen die Feldlinien und Feldflächen bei sich anziehenden oder bei sich abstoßenden Polen aus?
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<br> Welchen Effekt haben die beiden Weicheisenkerne?
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'''Material'''
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;Folgerung
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<br>*zwei Stabmagnete  *ein Minikompass  *ein Holzbrett  *eine Plastikwanne mit Eisenfeilspäne darin
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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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[[Datei:Magnetfeld_Praktikum_Eisenspäne_Material.jpg|thumb]]
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====Versuch: Kichererbsentransport====
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'''Aufbau'''
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;Aufbau
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<br>Legt das Holzbrett und ein leeres Blatt Papier auf den/die Magnete. Streut dann möglichst gleichmäßig und dünn die Eisenspäne aus der Wanne auf das Brett. Klopft leicht gegen das Brett.
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[[Datei:Energiestromstärke Leistung Versuch Erbsenstromstärke.png|400px|left]]
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<br>Stellt den Minikompass an verschiedene Stellen des Magnetfeldes.
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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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<br>Zeichnet die Lage der Magneten, die Feldlinien und Feldflächen auf das Papier.
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<br>Nach dem Abzeichnen die Eisenspäne wieder in die Plastikwanne schütten.
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<gallery widths=200px heights=130px  perrow=4>
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Wir arbeiten zusammen und schauen, wie schnell wir die Erbsen transportieren können.
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Bild:Magnetfeld_Darstellung_Praktikum_Aufgabe_SN.png|1) zwei ungleichnamige Pole
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<br style="clear: both" />  
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Bild:Magnetfeld_Darstellung_Praktikum_Aufgabe_NN.png|2) zwei gleichnamige Pole
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Bild:Magnetfeld Darstellung Praktikum Aufgabe mit Weicheisen.png|3) ein mit Weicheisenkernen verlängerter Stabmagnet
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;Messwerte und Auswertung
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In diese leere Tabelle schreiben wir unsere Ergebnisse:
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Erbsen-<br>beladung
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Personen-<br>anzahl
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Erbsen-<br>anzahl
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Erbsen-<br>stromstärke
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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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Zeit-<br>spanne
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Ladungs-<br>menge
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Energie-<br>menge
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(Ladungs-)<br>Stromstärke
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Energie-<br>stromstärke<br>(Leistung)
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<math>12\,\rm V = 12\,\rm \frac{J}{C}</math>
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<math>0{,}25\,\rm A=0{,}25\,\rm \frac{C}{s}</math>
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|-
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<math>230\,\rm V = 230\,\rm \frac{J}{C}</math>
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<math>0{,}25\,\rm A=0{,}25\,\rm \frac{C}{s}</math>
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==Praktikum: Magnetfelder untersuchen und zeichnen==
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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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'''Aufgabe'''
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<br>'''a)''' Klebt dieses Blatt ins Heft ein oder heftet es in euren Ordner.
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<br>'''b)''' Zeichnet unter der Überschrift Beobachtung ''in Originalgröße'' die Feldlinien und Feldflächen des Magnetfeldes möglichst genau ins Heft.
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<br>'''c)''' Schreibt unter der Überschrift Folgerungen auf:
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<br> Woran kann man an den Feldlinien erkennen wo die Pole sind?
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<br> Wie richtet sich die Kompass zu den Feldlinien aus?
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<br> Wie sehen die Feldlinien und Feldflächen bei sich anziehenden oder bei sich abstoßenden Polen aus?
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<br> Welchen Effekt haben die beiden Weicheisenkerne?
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'''Material'''
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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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<br>*zwei Stabmagnete  *ein Minikompass  *ein Holzbrett  *eine Plastikwanne mit Eisenfeilspäne darin
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In zwei Sekunden fließen daher 0,5 Coulomb usw.
  
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[[Datei:Magnetfeld_Praktikum_Eisenspäne_Material.jpg|thumb]]
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Die transportierte Energiemenge ergibt sich aus der geflossenen Ladung mal dem Beladungsmaß.
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'''Aufbau'''
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<br>Legt das Holzbrett und ein leeres Blatt Papier auf den/die Magnete. Streut dann möglichst gleichmäßig und dünn die Eisenspäne aus der Wanne auf das Brett. Klopft leicht gegen das Brett.
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<br>Stellt den Minikompass an verschiedene Stellen des Magnetfeldes.
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<br>Zeichnet die Lage der Magneten, die Feldlinien und Feldflächen auf das Papier.
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<br>Nach dem Abzeichnen die Eisenspäne wieder in die Plastikwanne schütten.
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<gallery widths=200px heights=130px  perrow=4>
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Die Energiestromstärke kann man jetzt entweder als Energie pro Zeit berechnen oder als Ladungsstromstärke mal Beladungsmaß.
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Bild:Magnetfeld_Darstellung_Praktikum_Aufgabe_SN.png|1) zwei ungleichnamige Pole
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Bild:Magnetfeld_Darstellung_Praktikum_Aufgabe_NN.png|2) zwei gleichnamige Pole
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Bild:Magnetfeld Darstellung Praktikum Aufgabe mit Weicheisen.png|3) ein mit Weicheisenkernen verlängerter Stabmagnet
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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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