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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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==Aufgaben zum elektrischen Potential==
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Wir arbeiten zusammen und schauen, wie schnell wir die Erbsen transportieren können:
  
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*Färbe alle Schläuche, in denen das Wasser in etwa den gleichen Druck hat, mit der gleichen Farbe.
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In diese leere Tabelle schreiben wir unsere Ergebnisse. 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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*Färbe alle Kabel, in denen die elektrische Ladung in etwa das gleiche elektrische Potential hat, mit der gleichen Farbe.
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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. 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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Die Energiestromstärke kann man jetzt entweder als Energie pro Zeit berechnen oder als Ladungsstromstärke mal Beladungsmaß.
  
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Energie-<br>beladung
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Alle Rädchen und Lämpchen sind untereinander gleich!
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Zeit-<br>spanne
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*Färbe wieder alle Schläuche und Kabel mit dem gleichen Druck oder dem gleichen Potential in der gleichen Farbe.
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*Berechne alle Drücke und Potentiale.
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(Ladungs-)<br>Stromstärke
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'''b)'''<br>[[Datei:Aufgaben zu Druck und Potential im Stromkreis 2b.png|234px]]
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<math>0{,}25\,\rm A=0{,}25\,\rm \frac{C}{s}</math>
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<math>230\,\rm V = 230\,\rm \frac{J}{C}</math>
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'''d)'''<br>[[Datei:Aufgaben zu Druck und Potential im Stromkreis 2d.png|276px]]
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<math>0{,}25\,\rm A=0{,}25\,\rm \frac{C}{s}</math>
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Version vom 13. Dezember 2018, 19:55 Uhr

Leere Seite

Versuch: Kichererbsentransport

Aufbau

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:

Energiestromstärke Leistung Versuch Erbsenstromstärke.png

Messwerte und Auswertung

In diese leere Tabelle schreiben wir unsere Ergebnisse. 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:

Erbsen-
beladung

Zeit-
spanne

Personen-
anzahl

Erbsen-
anzahl

Personen-
stromstärke

Erbsen-
stromstärke

[math]2\,\rm \frac{E}{P}[/math]

.

.

.

.

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: [math] \text{1 Person } \widehat{=} \text{ 1 Coulomb}[/math]
  • 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. 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.

Energie-
beladung

Zeit-
spanne

Ladungs-
menge

Energie-
menge

(Ladungs-)
Stromstärke

Energie-
stromstärke
(Leistung)

[math]12\,\rm V = 12\,\rm \frac{J}{C}[/math]

[math]0{,}25\,\rm A=0{,}25\,\rm \frac{C}{s}[/math]

[math]230\,\rm V = 230\,\rm \frac{J}{C}[/math]

[math]0{,}25\,\rm A=0{,}25\,\rm \frac{C}{s}[/math]

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