Lernzirkel: Grundlagen des elektrischen Stromkreises

Inhaltsverzeichnis

1 (E) Energietransport
2 (A1) Antrieb: chemisch
3 (A2) Antrieb: elektromagnetisch
4 (W1) Wirkung: Wärme
5 (W2a) Wirkung: Magnetfeld (Spule)
6 (W2b) Wirkung: Magnetfeld (Elektromagnet/Elektromotor)
7 (W3 / L2) Wirkung: chemisch / Leitfähigkeit: Flüssigkeiten
8 (L1) Leitfähigkeit: feste Stoffe
9 (L3) Leitfähigkeit: Gase

(E) Energietransport

Material

Generator mit Handkurbel (Dynamot)
3 Kabel
Schalter
Glühlampe (12V/30W) mit Fassung

Wasserpumpe
3 Schläuche
Wasserhahn
Wasserrädchen

Aufbau

Schalte die Pumpe des Wasserstromkreises an. Öffne und schließe den Hahn.
Drehe an der Kurbel des Generators. Öffne und schließe den Schalter.
Ergänze die Tabelle und übertrage sie ins Heft.

Wasserstromkreis	elektrischer Stromkreis
	Die elektrische Ladung fließt im Kreis.
Die Pumpe treibt das Waser an.
Das Wasser treibt das Rädchen an.
Die Energie kommt von der Pumpe und wird vom Wasser zum Rädchen transportiert.
	Der Schalter unterbricht und schließt den elektrischen Stromkreis.
Nur bei geschlossenem Stromkreis leuchtet die Lampe.

(A1) Antrieb: chemisch

Material

6 5-Cent-Münzen
6 verzinkte Unterlegscheiben
Papiertaschentuch
1 Kartoffel
1 Messer
1 Schneidebrett
1 Voltmeter
7 Kroko-Kabel
Leuchtdiode

Flachbatterie 4,5V
Flachbatterie, demontiert

Aufbau

Eine Kartoffelbatterie
Sechs Kartoffelbatterien hintereinandergeschaltet

Schneide aus den Kartoffeln 6 Stücke die ca. 3cm x 3cm x 3cm groß sind.
Mache in die Kartoffelstücke ohne sie durchzuschneiden je zwei parallele Schlitze und stecke jeweils eine verzinkte Unterlegscheibe und eine 5-Cent-Münze hinein.

Jetzt sind die Batterien fertig! Die Kupferhaltige Münze ist der +Pol und die verzinkte Scheibe der -Pol.

Miß mit dem Voltmeter die Spannung an einer Batterie, indem du die Messkabel an die Pole hälst. (Die Spannung gibt die "Antriebsstärke" der Batterie an.)
Schalte alle 6 Batterien hintereinander in Reihe zu einer Batterie. Dazu verbindest du den +Pol der ersten Batterie mit dem -Pol der zweiten, den +Pol der zweiten mit dem -Pol der dritten und so fort.
Miss die Spannung zwischen dem -Pol der ersten und dem +Pol der letzten Batterie!
Verbinde nun die Leuchtdiode mit der Kartoffelbatterie. Durch die Leuchtdiode kann der Strom nur in eine Richtung fließen. Wenn sie nicht leuchtet, dann vertausche die Anschlüße!

Erklärung

Offensichtlich treibt die Kartoffelbatterie den elektrischen Stromkreis an. Aber wie?

Das liegt an den unterschiedlichen Metallen Kupfer und Zink. Sie haben eine unterschiedliche "Vorliebe" für Elektronen. Zink "gibt gern Elektronen ab", Kupfer dagegen "nicht so gern".

(A2) Antrieb: elektromagnetisch

Material

Spule (12000 Windungen)
Eisenkern
Permanentmagnet
2 Kroko-Kabel
eine Leuchtdiode

Generatormodell

Aufbau

Stecke den Eisenkern in die Spule. Bilde mit der Spule und der Leuchtdiode einen Stromkreis.
Halte den Nordpol des Magneten an den Eisenkern und ziehe ihn wieder weg. (Um das Leuchten der Diode zu sehen, sollte es nicht zu hell im Raum sein.)
Probiere auch die andere Seite des Eisenkerns aus. Ebenso den Südpol des Magneten.

Befestige mit den Klemmen den Generator und die Kurbel.
Drehe die Kurbel des Generators

Erklärung

Der Magnet ändert die Magnetisierung des Eisenkerns. Ändert sich die Magnetisierung in einer Spule, so wird in der Spule ein Strom angetrieben. Den Effekt nennt man "Induktion". Ohne Veränderung kein Strom!
Beim Generator bewegt sich der Magnet auf den Eisenkern der Spule zu und wieder von ihm weg. Dadurch ändert sich die Magnetisierung und es wird ein Strom in der Spule induziert.