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(→‎Elektrischer Energietransport: Beladungsmaß und Leistung)
 
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{|
−
|height="800px"|
+
|height="1000px"|
−
|}
+
|}__NOTOC__
−
==Elektrischer Energietransport: Beladungsmaß und Leistung==
+
==Praktikum: Ein elektrischer Stromkreis==
−
====Versuch: Eine helle Lampe====
+
{|
−
;Aufbau
+
|style="vertical-align:top;"|
−
[[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.]]
+
;Material für alle Aufgaben:
−
Eine 60W-Glühbirne ist an der Steckdose angeschlossen, die andere (12V/250mA) wird mit einem Netzgerät betrieben. Bei beiden Lampen wird die Stromstärke gemessen.
+
*1 Flachbatterie 4,5V
−
;Beobachtung
+
*1 Lämpchen
−
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!
+
*1 Fassung
 +
*1 Schalter  
 +
*4 Kabel mit Krokoklemmen
 +
|style="vertical-align:top;"|
 +
<math>\qquad \qquad</math>
  
−
;Folgerung
+
|style="vertical-align:top;"|
−
Offensichtlich ist "der Strom aus der Steckdose" anders als "der Strom aus dem Netzgerät". Der "Steckdosenstrom" transportiert mehr Energie!
+
;A1 Ein Glühlämpchen
 +
Bringe jeweils das Lämpchen zum Leuchten. 
 +
<br>Zeichne für a) – c) jeweils deinen (funktionierenden) Aufbau ins Heft.
  
−
====Versuch: Kichererbsentransport====
+
Das Material, das Du verwenden darfst:
−
;Aufbau
+
−
[[Datei:Energiestromstärke Leistung Versuch Erbsenstromstärke.png|400px|left]]
+
−
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.
+
:'''a)''' 1 Flachbatterie, 1 Lämpchen
−
<br style="clear: both" />
+
:'''b)''' 1 Flachbatterie, 1 Lämpchen, 2 Kabel
 +
:'''c)''' 1 Flachbatterie, 1 Lämpchen, 2 Kabel, 1 Lampen-Fassung
  
−
;Messwerte und Auswertung
+
|}
−
In diese leere Tabelle schreiben wir unsere Ergebnisse:
+
 
 +
;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.
 +
 
 +
{|
 +
|
 
{|class="wikitable" style="text-align: center"
 
{|class="wikitable" style="text-align: center"
−
!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|  
+
!style="border-style: solid; border-width: 4px "|  
−
Erbsen-<br>beladung
+
Gegenstand
−
!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|
+
 
−
Zeit-<br>spanne
+
! style="border-style: solid; border-width: 4px;"|
−
!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|  
+
Material
−
Personen-<br>anzahl
+
 
−
!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|
+
! style="border-style: solid; border-width: 4px "|
−
Erbsen-<br>anzahl
+
Leitet den Strom <br>(Ja | Nein)
−
!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|  
+
 
−
Personen-<br>stromstärke
+
−
!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|  
+
−
Erbsen-<br>stromstärke
+
 
|-
 
|-
 +
|style=" text-align:right; border-style: solid; border-width: 4px "|
 +
Scherenklinge
 +
 +
|valign="top"; style="border-style: solid; border-width: 4px "|
 +
Eisen (Stahl)
 +
 
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|  
 
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|  
−
<math>2\,\rm \frac{E}{P}</math>
 
−
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
 
−
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
 
−
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
 
−
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
 
−
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
 
 
|-
 
|-
−
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
+
|style=" text-align:right; border-style: solid; border-width: 4px "|  
−
.
+
Scherengriff
−
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|  
+
 
−
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
+
|valign="top"; style="border-style: solid; border-width: 4px "|
−
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|  
+
Kunststoff
−
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
+
 
 
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|  
 
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|  
 
|-
 
|-
−
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
+
|style=" text-align:right; border-style: solid; border-width: 4px "|  
−
.
+
Bleistiftmine
−
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|  
+
 
−
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
+
|valign="top"; style="border-style: solid; border-width: 4px "|
−
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|  
+
Graphit
−
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
+
 
 
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|  
 
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|  
 
|-
 
|-
 +
|style=" text-align:right; border-style: solid; border-width: 4px "|
 +
 +
 +
|valign="top"; style="border-style: solid; border-width: 4px "|
 +
 
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|  
 
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|  
−
.
+
 
−
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
+
 
−
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
+
−
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
+
−
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
+
−
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
+
 
|-
 
|-
 +
|style=" text-align:right; border-style: solid; border-width: 4px "|
 +
 +
 +
|valign="top"; style="border-style: solid; border-width: 4px "|
 +
 
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|  
 
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|  
−
.
 
−
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
 
−
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
 
−
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
 
−
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
 
−
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
 
−
|}
 
  
−
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.
+
|-
 +
|style=" text-align:right; border-style: solid; border-width: 4px "|
  
−
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==
+
|valign="top"; style="border-style: solid; border-width: 4px "|
−
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: <math> \text{1 Person } \widehat{=} \text{ 1 Coulomb}</math>
+
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
−
*Die transportierten Erbsen entsprechen der transportierten Energie: <math> \text{1 Erbse } \widehat{=} \text{ 1 Joule}</math>
+
−
*Die Erbsenbeladung entspricht dem elektrischen Potential: <math> \text{1 Erbse pro Person } \widehat{=} \text{ 1 Joule pro Coulomb} = \text{1 Volt}</math>
+
  
−
Jetzt können wir die entsprechende Tabelle aufstellen:
 
  
−
{|class="wikitable" style="text-align: center"
 
−
!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|
 
−
Energie-<br>beladung
 
−
!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|
 
−
Zeit-<br>spanne
 
−
!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|
 
−
Ladungs-<br>menge
 
−
!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|
 
−
Energie-<br>menge
 
−
!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|
 
−
(Ladungs-)<br>Stromstärke
 
−
!width="16%" style="border-style: solid; border-width: 4px "|
 
−
Energie-<br>stromstärke<br>(Leistung)
 
 
|-
 
|-
 +
|style=" text-align:right; border-style: solid; border-width: 4px "|
 +
 +
 +
|valign="top"; style="border-style: solid; border-width: 4px "|
 +
 
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|  
 
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|  
−
<math>12\,\rm V = 12\,\rm \frac{J}{C}</math>
+
 
−
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
+
 
−
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
+
−
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
+
−
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
+
−
<math>0{,}25\,\rm A=0{,}25\,\rm \frac{C}{s}</math>
+
−
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
+
 
|-
 
|-
 +
|style=" text-align:right; border-style: solid; border-width: 4px "|
 +
 +
 +
|valign="top"; style="border-style: solid; border-width: 4px "|
 +
 
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|  
 
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|  
−
<math>230\,\rm V = 230\,\rm \frac{J}{C}</math>
+
 
−
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
+
−
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
+
−
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
+
−
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
+
−
<math>0{,}25\,\rm A=0{,}25\,\rm \frac{C}{s}</math>
+
−
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|
+
 
|}
 
|}
 +
|
 +
[[Datei:Zeichnung Leitfähigkeit Stromkreis.jpg|400px]]
 +
|}
 +
 +
  
−
Weil wir die Zeitdauer nicht kennen, die Lampen können ja eine Sekunde oder eine Stunde lang angeschaltet sein, können wir uns eine wählen.  
+
;A3 Ein Schalter
 +
Baue in den Stromkreis von A1c einen Schalter ein. An welchen Stellen kannst du den Schalter einbauen?
  
−
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!
+
;A4 Schaltpläne
−
In zwei Sekunden fließen daher 0,5 Coulomb usw.
+
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.
  
−
Die transportierte Energiemenge ergibt sich aus der geflossenen Ladung mal dem Beladungsmaß.
+
;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.
  
−
Die Energiestromstärke kann man jetzt entweder als Energie pro Zeit berechnen oder als Ladungsstromstärke mal Beladungsmaß.
+
<gallery widths=200px heights=180px  perrow=2>
 +
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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