Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

Elektrizitätslehre

Elektrizitätslehre
by

Michael Läderach

on 17 May 2016

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of Elektrizitätslehre

Lies den Text aus dem Heft Geo Kompakt
Streiche wichtige Textstellen an
Unterstreiche Sätze / Wörter, die du nicht verstehst
Kläre sie mithilfe des Internets
Informiere dich, wie man sich bei einem Gewitter am besten verhalten sollte.
Findest du heraus, weshalb es vor allem im Sommer zu starken Gewittern mit Blitzen kommt
Erstelle einen Hefteintrag, welcher die Entstehung eines Blitzes erklärt
Der elektrische Wiederstand sagt etwas darüber aus, wie stark die Elektronen daran gehindert werden, durch den Stromkreis zu gehen.
Jeder Verbraucher, jeder Leiter durch den Strom fliesst hat einen bestimmten Widerstand.
Man kann sich den Wiederstand wie als Berg im Stromkreis vorstellen. Je grösser der Wiederstand, umso höher ist der Berg.


Der elektrische Wiederstand wird in Ohm ( ) angegeben. Benannt nach dem deutschen Physiker Georg Simon Ohm.
Elektrizitätslehre
Schreibt für euch verschiedene Begriffe auf, die euch in den Sinn kommen, wenn ihr an den Begriff ELEKTRIZITÄT denkt.
Versucht die Begriffe in einem Mind-Map zu ordnen.
Partnerarbeit 15'
Elektrische Ladung
Was ist elektrische Ladung?
Wird ein Kunststoffstab (PVC) oder ein Ballon mit einem Fell oder Wolllappen gerieben, kann er zum Beispiel Papierschnippsel anziehen.
Die Griechen kannten das Phänomen. Sie nahmen anstelle des Kunststoffstabes Bernstein. (griechisch: electron)
Elektroskop
Elektronenaffinität
hohe Affinität
tiefe Affinität
Beispiel
negativ geladen positiv geladen
Elektronenüberschuss Elektronenmangel
statische Elektrizität
Wenn wir bei trockenem Winterwetter einen Pullover ausziehen, so knistert es häufig und die Haare auf dem Kopf stehen ab. In der Dunkelheit sehen wir dabei sogar Funken. In Wohnungen mit Teppichböden erhalten wir oft einen leichten elektrischen Schlag, wenn wir etwa die Türklinke anfassen. Wir sagen, wir sind
elektrisch geladen
oder haben eine
elektrische Ladung
.
Diese elektrische Ladung kann durch Berühren oder Reiben erzeugt werden. Solche Elektrizität, die weder aus einer Steckdose noch aus einer Batterie kommt, nennt man auch statische Elektrizität.
Das Elektroskop kann die Menge der Ladung messen.
Funktionsweise
Glimmlampe
Mit der Glimmlampe kann man die Art der Ladung messen (positiv oder negativ).
Wenn man die Ladung z.B. eines PVC Stabes bestimmen will, legt man die Glimmlampe mit einem Ende an den PVC Stab. Wenn die Elektrode leuchtet, ist er geladen. Wenn die Elektrode auf der Seite leuchtet, wo man den Stab berührt, ist er negativ geladen. Wenn Die Elektrode auf der anderen Seite leuchtet, ist er positiv geladen.
negativ geladen
positiv geladen
LAdungen
Abstossen - Anziehen
Ein PVC Stab wird mit einem Wolllappen gerieben und an einem Faden aufgehängt.
Ein anderer PVC Stab wird mit einem Wolllappen gerieben und in die Nähe des hängenden Stabes gehalten. Was beobachtest du?
Ein Plexiglasstab wird mit Seide gerieben und in die Nähe des hängenden Stabes gehalten. Was beobachtest du?
Bestimme die Ladung von Plexiglasstab und PVC Stabs.
Welche Folgerungen schliesst du aus diesem Versuch?
ungleiche Ladungen (+/-) ziehen sich an
gleiche Ladungen (+/+ oder -/- stossen sich ab)
Blitz
Nach der bislang vorherrschenden Theorie kommt es zu dem Naturphänomen, weil in Gewitterwolken verschieden schwere Partikel durcheinanderwirbeln und sich dabei elektrisch aufladen.

In oberen Wolkenbereichen bilden sich zunächst "Graupeln", indem immer mehr unterkühlte Wassertröpfchen an Eispartikeln anfrieren. Werden die Körner zu schwer, beginnen sie als Niederschlag durch einen Schleier aus schwebenden Eiskristallen herabzusinken. Stoßen diese Teilchen nun zusammen, kommt es häufig zu einem Austausch von Elektronen. Die leichteren, im Aufwind nach oben treibenden Eiskristalle werden dabei meist positiv aufgeladen, die schwereren Graupeln dagegen negativ. Sie fallen weiter nach unten und transportieren Ladung in tiefere Wolkenschichten: Die laden sich dadurch stark negativ auf.

Weil sich gleiche elektrische Ladungen aber abstoßen, werden zur selben Zeit im Erdboden freie Elektronen verdrängt; dort entsteht deshalb eine zu den tieferen Wolkenschichten entgegengesetzte positive Ladung. Kurz gesagt: Zwischen den beiden elektrischen Polen – dem Grund und der negativ geladenen Unterseite der Wolke – baut sich eine Spannung auf.

Normalerweise verhindert die Luft den Ladungsaustausch. Doch wenn die Spannung zu stark wird, bricht ihr Widerstand zusammen. Dann werden Elektronen aus den Molekülen der Luft herausgeschlagen: Sie wird elektrisch leitend. In einer solchen Gasse aus ionisierter Luft bahnt sich negative Ladung aus der Wolke einen Weg nach unten. Dieser zunächst noch unsichtbare Kanal, der „Leitblitz“, pflanzt sich in Richtung Erde fort – oft im Zickzack und mit mehreren Verästelungen.

Vom Boden, insbesondere von Bäumen, Türmen oder anderen Erhöhungen, züngeln ihm ähnliche Ladungskanäle entgegen, mit denen er sich zusammenschließen kann: Deshalb trifft der Blitz solche Objekte besonders häufig. Sobald zwischen Wolke und Grund eine durchgehende Verbindung hergestellt ist, kommt es zu einer Art Kurzschluss: Durch die nur etwa einen Zentimeter breite, vom Leitblitz geschaffene Bahn (den „Blitzkanal“) fließt plötzlich ein starker elektrischer Strom.

Die schlagartig erhitzte Luft strahlt dabei Licht ab – das Ergebnis ist der grelle Hauptblitz. Zugleich dehnt sie sich explosionsartig aus: So entsteht der Donner. Weil sich der Schall langsamer fortpflanzt als das Licht, hört ein entfernter Beobachter dieses Grollen jedoch erst nach dem hellen Aufzucken. Mit jedem Kilometer Entfernung vom Blitz trifft der Donner etwa drei Sekunden später ein.
Elektrischer Strom
Der StromKreis
Isolatoren
Isolatoren sind Nichtleiter
leiten keinen elektrischen Strom
können durch Reibung und Berührung elektrisch geladen werden: Statische Elektrizität
Bei einem elektrischen Kabel wird die Stromleitung mit einem Isolator (meist Kunststoff) ummantelt.
Elektrische Freileitungen werden bei Mästen an einem Isolator aufgehängt.
Beispiele Isolatoren
Glas
Porzellan
"Stein"
Kunststoffe (Plastik etc.)
Gummi
Papier
Luft
Diamant
Öl
Fett
...
Leiter
Besitzen frei bewegliche Elektronen und können somit Strom leiten.
Alle Metalle leiten den Elektrischen Strom.
Kupfer ist nach Silber der beste Elektrische Leiter. Da Kupfer viel günstiger als Silber ist, ist Kupfer der verbreitetste Elektrische Leiter.
weitere Elektrische Leiter
Graphit (guter Leiter)
Flüssigkeiten mit geladenen Teilchen (gelöstem Salz, Säuren, Laugen)
Wasser (nicht reines (destilliertes) Wasser)
Mensch
Was Leitet den Elektrischen Strom?
Der Stromkreis
Elemente des Stromkreises
Was ist ein Stromkreislauf?
Diskutiert die Frage zu zweit und schaut euch dann das Video an.
Trennerli - Modell
Damit wir uns einen Stromkreis vorstellen können, brauchen wir ein Modell. Wir nehmen im Unterricht immer das "Trennerli-Modell".
Hol den Text "Das Trennerli-Modell" und lies ihn durch.
Besprecht den Text zusammen.
Klebt den Text ein.
Schaut euch die Powerpoint an. Ihr findet sie auf dem Office 365: NMM N -> Elektrizität

Die elektrische Spannung
Auftrag
Holt ein Urknall 7 Buch (ein Buch zu zweit) und das Arbeitsblatt "Die Elektrische Spannung"
Lies auf Seite 79 das Kapitel: "Spannung messen mit dem Voltmeter" aufmerksam durch.
Löse das Arbeitsblatt
Lösung
Elektrische Spannung entsteht bei Ladungstrennung. Je stärker die Ladungen (plus - minus) getrennt sind, umso höher ist die Spannung.
Spannung im Trennerli-Modell
Was ist Spannung. Erkläre die elektrische Spannung im Trennerli-Modell.
Spannung ist die Energie, die das Trennerli den Elektronen in den Rucksack füllt. Je kräftiger das Trennerli in der Stromquelle ist, desto mehr Energie kann es einem Elektron geben, d.h. desto höher ist die Spannung.
Bei einer 4,5 Volt Batterie haben die Elektronen drei Mal so viel Energie im Rucksack wie bei einer 1,5 Volt Batterie.
4,5 V
1,5 V
Alessndro Volta - Erfinder der Batterie
Batterie
Antworten Arbeitsblatt
Alesandro Volta
lebte von 1745 - 1827
er war ein italienischer Physiker
erfand die Batterie
gilt als Begründer der Elektrizitätslehre
Mit einem Elektrophor kann man durch Reibungselektrizität Spannung erzeugen...
Aufbau
Metallplatte mit isoliertem Griff
Kuchen aus nicht leitendem Material (Isolator)
Funktionsweise muss nicht verstanden werden.
Um 1780 entdeckte Luigi Galvani, dass Froschschenkel zuckten, als er sie mit Kupferdraht an ein Eisengitter band. Alessandro Volta erkannte, dass es sich hier nicht um eine tierische Elektrizität, sondern um einen Spannungsunterschied der bei- den Metalle handelte
Das je nach Kombination von zwei Metallen in einer Salzlösung unterschiedliche Spannung erzeugt werden kann. Als Messinstrument benutze er seine Zunge.

Er fand ebenfalls heraus, dass neben Metallen auch gewisse Flüssigkeiten "Elektrizität" leiten können. (Leiter 2. Klasse)
Wer war Alessandro Volta?

Was kann man mit einem Elektrophor machen?

Mit was experimentierte Galvani?

Volta experimentierte mit verschiedenen Metallen in einer leitenden Flüssigkeit (Bsp. Salzwasser). Was hat er dabei herausgefunden?

Was ist die „Voltasäule“?

Was passiert bei eine Batterie?

Die Voltasche Säule ist der Vorläufer der Batterie.
Bei der Batterie wird chemische in elektrische Energie umgewandelt.

Funktion
Das Trennerli trennt Ladungen. Es nimmt Elektronen auf der einen Seite und gibt sie auf die andere Seite. Dabei entsteht ein Plus und ein Minuspol. Beim "Trennen" gibt das Trennerli dem Elektron Energie in den Rucksack. Diese Energie ist die Spannung.
Wenn zwei verschiedene Leiter (Metalle) in einen Elektrolyt (ist eine Lösung, die Strom leitet) eintauchen, so kommt es zu einer chemischen Reaktion. Als Resultat hat ein Leiter ("unedel") einen Elektronenüberschuss (Minuspol). Der andere Leiter ("edel") hat im Vergleich dazu einen Elektronenmangel (Pluspol). Es ist also zu einer Ladungstrennung gekommen und elektrische Spannung ist zwischen den beiden Polen entstanden.

Wenn nun die beiden Metalle mit einem elektrischen Leiter (Bsp. Kabel) verbunden werden, fliesst Strom.

Je nach Kombination von Metallen und Elektrolyt, kann eine höhere Spannung erreicht werden.

Elektrolyt
Pulspol
Minuspol
http://www.chempage.de/theorie/galvanisches%20element.html
Elektrizität aus der Zitrone?
Wie misst man Spannung?
+
+
-
-
Voltmeter
Batterie
Glühlampe
Ein Voltmeter soll die Energie im Rucksack der Elektronen vor und nach einem Verbraucher bestimmen. Es muss deshalb vor und nach dem Verbraucher angeschlossen werden.
-> Parallelschaltung
Wie geht das?
edel:

unedel:
hat positives Spannungspotential (Bsp. Kohle + 0.75 V; Kupfer + 0.52 V )
hat negatives Spannungspotential
(Bsp. Zink - 0.76 V)
Mit einem Zink-Kohle-Element kann somit unter optimalen Bedingungen eine Spannung von 1,51 Volt erzielt werden. In unserem Versuch wurden maximal 1,2 Volt erreicht.
1,2 V
Zink
Minuspol
Kupfer
Pluspol
Die elektrische Stromstärke

Lies Kapitel 83 und 84 im
Urknall
(EA)
Schreibe die Überschrift "
Elektrische Stromstärke
" ins Heft
Lernziele "Strom"
Du weisst, was ein Isolator und ein Elektrischer Leiter ist. Du kennst je mindestens fünf Beispiele. (für Ilian: gemäss Wikipedia ist Silber ein besserer Leiter als Gold :p )
Du weisst, was alles zu einem Stromkreis gehört. (Stromquelle, Leitungen, Verbraucher)
Du kennst die einzelnen Bestandteile des Trennerlimodells und kannst es für die Erklärung verschiedener Elektrischer Grössen und Phänomene anwenden.
Du kannst die Elektrische Spannung mithilfe des Trennerlimodells erklären. Du weisst wie Spanung entsteht (Ladungstrennung), in welcher Einheit sie angegeben wird,mit was und wie sie gemessen wird (Voltmeter - Parallelschaltung).
Du weisst, wer Alessandro Volta war. Du kannst erklären, mit was er experimentierte und was er dadurch entwickeln konnte (Voltasäule).
Du weisst, wie eine Batterie allgemein aufgebaut ist (edles-, unedles Metall, Elektrolyt). Du kannst aus verschiedenen "Zutaten" (Zitrone, Zinknagel, Kupferblech, Graphitstift, Salzwasser etc.) eine Batterie basteln. Du weisst, wie hoch etwa die dadurch erzielte Spannung ist und wie man mithilfe anderer "Batterien" die Spannung erhöhen könnte.
Du kennst von einige gebräuchliche Spannungen aus dem Alltag (Bsp. Batterie, Steckdose, Autobatterie, Glühlampe).
Ein Elektrischer Stromkreis kann nur fliessen, wenn der Stromkreis geschlossen ist!

Im Stromkreis wandern Elektronen vom Minus zum Pluspol (physikalisch). Technisch betrachtet, fliesst der Strom vom Plus zum Minus.

Ein Elektrischer Stromkreis hat immer eine Stromquelle (Batterie, Akku Netzgerät etc.)

Leitungen (Bsp. Kupferkabel) transpoertieren den elektrischen Strom.

Ohne Verbraucher im Stromkreis (z.B. Glühlampe, Motor, Wiederstand etc.) entsteht ein Kurzschluss. Das bedeutet, dass sehr viel Strom fliesst und die Leitungen dadurch sich erwärmen. Eine Batterei wird so z.B. sehr schnell entladen.
Eigenschaften Stromkreis
In Metallen hat es frei bewegliche Elektronen. Dadurch können sie den Elektrischen Strom leiten.
Auftrag
Lösungen Arbeitsblätter
Lösungen von "Elektrizität aus der Zitrone"
1. Die Spannungsangabe auf den Typenschildern von Elektrogeräten (auch Glühbirnen) wird auch als „Betriebsspannung“ bezeichnet. Erkläre, weshalb dieser Ausdruck passend ist.
Lösungen von "Messen der elektrsichen Spannung"
Betriebsspannung ist ein passender Ausdruck, weil jedes Elektrogerät für seinen "Betrieb" eine gewisse "Spannung" benötigt. Wenn man z.B. einen Fernseher mit Betriebsspannung 230 V hat, kann man ihn durch einstecken in die Steckdose in Betrieb nehmen. Wenn man eine Taschenlampe mit Betriebsspannung 6 V hat, muss man vier 1,5 V Batterien (in Serie) in die Lampe setzen, damit sie läuft. Und ein Handy mit der Betriebsspannung 3,7 V (Bsp. iPhone) benötigt einen Akku, der 3,7 V liefert. Das Handy lässt sich zwar auch an die Steckdose (230 V) schliessen und betreiben. Das ist möglich, weil das Ladegerät wie ein Netzgerät die Spannung auf die gewünschte Grösse verkleinern kann.
Zitronenbatterie
Schreibe die Fragen/Aufgaben ab und beantworte sie in dein Heft:
Was ist die elektrsiche Stromstärke ?
Wann ist sie gross; wann klein?
Mit was lässt sich die Stromstärke vergleichen (Stichwort Wasser)?
In welcher Einheit wird die Stromstärke (I) gemessen? Wie ist diese Einheit genau definiert?
Von wem stammt der Name? Was hat diese Person gemacht (kurz)?
Mit was und wie kann man Stromstärke messen? Zeichne die Schaltskizze ab.
Wo im Stromkreis muss man die Stromstärke messen? Überlege dir ob es einen Unterschied macht, ob der Stromkreis verzweigt oder unverzweigt ist.
Verzweigt: Unverzweigt:


Vervollständige den Satz: Je höher die Stromstärke, desto ___ wird der Draht, durch den der Strom fliesst.
Wie kann man sich die Stromstärke im Trennerlimodel vorstellen?
Wie viel sind 1'000 Ampere? Wie gross ist ein Milliampere (mA)?
Schreibe einige Stromstärken aus dem Alltag auf.
Bei einem Glühlämpchen müssen die Elektronen durch einen dünnen Glühfaden fliessen. Welche der folgenden Aussagen sind richtig? (
weiterklicken
)
a.) Der dünne Faden stellt für die Elektronen ein Hindernis dar, deshalb entsteht dort ein Stau.
b.) Die Elektronen vor dem Glühfaden fliessen schneller als die Elektronen nach dem Glühfaden.
c.) Die Elektronen vor dem Glühfaden fliessen langsamer als die Elektronen nach dem Glühfaden.
d.) Die Elektronen fliessen überall gleich schnell.
e.) Es kommen weniger Elektronen aus dem Glühfaden, weil sie verbraucht werden.
Einfache Batterien (Monozellen) haben meistens eine Spannung von 1,5 V. Je "dicker" die Batterie, umso länger gibt sie Strom (Bild oben). Die Spannung bleibt aber gleich. Um mehr Spannung zu erhalten, muss man wie bei den Zitronen die Batterien in Serie schalten. So zum Beispiel bei den Flachbatterien, die aus drei in Serie geschalteten Batterien bestehen (Bild unten).
Lösung
2. Gebrauch von Geräten bei unterschiedlicher Netzspannung USA (120V) und Europa (230V)
Grundsätzlich sind die Geräte immer so gebaut, dass sie nur bei Betriebsspannung in Betrieb zu nehmen sind. Wen ein Gerät, wie z.B. ein Fernseher, in den USA gekauft wird, ist es für 120V ausgelegt. Wen dieser Fernseher nun an unser Stromnetz angeschlossen wird, erhält er viel zu viel Energie und geht kaputt. Umgekehrt sollte ein Fernseher aus Europa in den USA nicht kaputt gehen, allerdings wird er wohl kaum laufen, da er zu wenig Energie erhält.
Der elektrische Wiederstand
Entscheidende Faktoren für den Wiederstand
Material
Unterschiedliche Materialien haben einen unterschiedlich grossen Wiederstand.

Z.B. Kupfer hat einen kleineren Wiederstand als Eisen
Querschnitt
Je grösser der Querschnitt (Durchmesser) eines Leiters, umso kleiner ist der Wiederstand.

Z.B. hat eine Hochspannungsleitung einen kleineren Wiederstand als ein gewöhnliches Kabel.
Länge
Je länger der Leiter, umso grösser wird der Wiederstand.

Z.B. hat ein 500 m langes Stromkabel einen grösseren Wiederstand als ein 20 m langes Kabel.
Temperatur
Je wärmer der Leiter ist, umso grösser ist sein Wiederstand.

Z.B. hat dieselbe Glühlampe einen höheren Wiederstand, je heisser der Glühdraht ist (also je heller sie leuchtet).
Stromwerkstatt
Posten 1 - Serieschaltung
Posten 2 - Parallelschaltung
Posten 3 - Stromstärke
Lösungen
Lösungen
Posten 5 - Widerstand
Posten 4 - Schalter
Zwei Verbraucher sind in Serie geschalten, wenn das Elektron durch beide Verbraucher gehen muss.
Zwei Stromquelen sind in Serie geschalten, wenn das Elektron durch beide "Trennerli" geht.
Schaltzeichen
Multimeter
Netzgerät
Der Multimeter ist ein digitales Messinstrument. Es ist ein Ampere- und Voltmeter in einem. Zudem kann es auch den Wiederstand messen.

So misst man die Stromstärke I (in Ampere):
Dazu stellst du den Schalter auf A-Bereich. Das Gerät wird in
Serie
geschalten. Der Minuspol wird mit der Buchse COM und der Pluspol mit der Buchse A verbunden

S
o misst man die Spannung U (in Volt):
Dazu stellst du den Schalter auf V = Das Gerät wird
Parallel
geschalten. Der Minuspol wird mit der Buchse COM und er Pluspol wird an die Buchse VΩF verbunden.

Serie
Parallel
Eigenschaften Serieschaltung
Spannung
An eine 4,5 Volt Batterie wird eine Lampe mit Betriebsspannung 4,5 Volt angeschlossen und danach drei gleiche Lampen mit ebenfalls 4,5 Volt Betriebsspannung. Was wird beobachtet?
4,5 Volt Batterie
4,5 Volt Batterie
Lampe leuchtet hell.
Lampen leuchten schwach.
Erklärung
Das Elektron bekommt vom Trennerli 4,5 Volt in seinen Rucksack. Da das Elektron seinen "Weg" überblicken kann, weiss es, wie es die Spannung aufteilen muss.
Wenn nur eine Lampe im Stromkreis ist, gibt das Elektron alle Energie bei dieser Lampe ab (4,5 Volt).
Wenn drei Lampen im Stromkreis in Serie geschalten sind, gibt das lektron bei jeder Lampe nur ein Drittel der Energie im Rucksack (1,5 Volt) ab.
Elektron mit 4,5 Volt Energie im Rucksack.
Stromkreis mit einer Lampe
Stromkreis mit drei Lampen in Serie
Stromstärke
Die Stromstärke wird umso kleiner, je mehr Verbraucher in Serie geschaltet werden.
Beispiel
Die Stromstärke im rechten Stromkreis ist halb so gross wie die im linken.
Repetition: Wir wollen die Spannung und die Stromstärke messen. Wie geht das?
Spannung U
Stromstärke I
mit Amperemeter
in Serie
zählt Elektronen
mit Voltmeter
parallel
kontrolliert Füllung des Rucksacks
Zwei Verbraucher sind parallel geschalten, wenn das Elektron entweder durch den einen Verbraucher, oder duch den anderen Verbraucher gehen muss.
Zwei Stromquelen sind in parallel geschalten, wenn das Elektron nur durch ein "Trennerli" geht. Dafür ist der Vorrat an Elektronen doppelt so gross.
Eigenschaften Parallelschaltung
Spannung
An eine 4,5 Volt Batterie wird eine Lampe mit Betriebsspannung 4,5 Volt angeschlossen und danach zwei gleiche Lampen parallel mit ebenfalls 4,5 Volt Betriebsspannung. Was wird beobachtet?
4,5 Volt Batterie
4,5 Volt Batterie
Lampe leuchtet hell.
Lampen leuchten hell.
Erklärung
Das Elektron bekommt vom Trennerli 4,5 Volt in seinen Rucksack. Da das Elektron seinen "Weg" überblicken kann, weiss es, wie es die Spannung aufteilen muss.
Wenn nur eine Lampe im Stromkreis ist, gibt das Elektron alle Energie bei dieser Lampe ab (4,5 Volt).
Elektron mit 4,5 Volt Energie im Rucksack.
Stromkreis mit einer Lampe
Stromkreis mit zwei Lampen paralle
Stromstärke
Die Stromstärke im Hauptstrang (wo alle Elektronen durchgehen) ist umso grösser, je mehr Verbraucher parallel geschalten sind.
Beispiel
Die Stromstärke im rechten Stromkreis ist im Hauptstrang doppelt so gross, wie die im linken.
Die Elektronen geben ihre gesamte Energie entweder beim einen, oder anderen Verbraucher ab.
Hauptstrang
Je nach Verbraucher ist die Stromstärke bei gleicher Spannng unterschiedlich.
Je grösser die Spannung, umso grösser wird die Stromstärke.
Lösungen
Schalter
Treppenhausschaltung
Ampelschaltung
Lösungen
Lösungen
Berechnungen
U=R*I
Zusammenhang zwischen Spannung, Strom und Widerstand
Aufgaben zum Wiederstand
Löst folgende Aufgaben (mündlich):
Der elektrische Wiederstand ist abhängig vom Material. Entscheidend beim Material ist dabei die Leitfähigkeit. Worin besteht der Zusammenhang? "Je besser ein Material leitet, umso _______ ist der Widerstand."
Warum bestehen die meisten Leitungen wohl aus Kupferdraht und nicht aus Eisen?
Vergleiche jeweils die elektrischen Wiederstände (z.B. R1 ist grösser als R2)
Ohmsches Gesetz
Was bedeutet I, U und R? Mit welchen Messgeräten misst man I und U?
Wir führen eine Messung durch. Dabei bauen wir einen Widerstand R in einen Stromkreis ein. Die Spannung U am Netzgerät wird nach jeder Messung erhöht. Gemessen wird die Stromstärke I.
Es ergibt sich folgende Tabelle:
Wie verändert sich die Stromstärke bei gleichem Widerstand und höherer Spannung?
Je grösser die Spannung ist, desto grösser ist die Stromstärke (bei gleichem Widerstand)
U und I verhalten sich proportional zueinander
Wir führen eine Messung durch. Dabei bauen wir immer einen grösseren Widrstand R in einen Stromkreis ein. Die Spannung U am Netzgerät bleibt immer gleich. Gemessen wird die Stromstärke I.
Es ergibt sich folgende Tabelle:
Wie verändert sich die Stromstärke bei gleicher Spannung und höherem Widerstand?
Je grösser der Widerstand ist, desto kleiner ist die Stromstärke (bei gleicher Spannung)
R und I verhalten sich umgekehrt proportional zueinander
Schreib in dein Heft, worin der Zusammenhang zwischen Stromstärke (I), Spannung (U) und Widerstand (R) besteht.
Tipp: mache "Je-desto-Sätze"
Ohmsches Gesetz
Klebt den Text ins Heft ein
Arbeite an den Aufgaben
Überschrift Ohmsches Gesetz
Lösungen zur Übungsserie
Die elektrische Leistung
Beim Kauf eines Elektrogerätes sollte man nicht nur auf die Marke und den Preis achten. Auch die Leistung des Gerätes ist wichtig! Bohrmaschinen können zum Beispiel unterschiedlich stark sein, und Glühlampen leuchten unterschiedlich hell.
Wer leistet mehr?
Welcher Toaster ist der bessere?
Welcher Toaster hat die grössere Leistung?
Was bedeutet das konkret?
Wie unterscheidet sich die Spannung und die Stromstärke der beiden Toaster?
1300 Watt
1010 Watt
Problemstellung
Die Beleuchtung alter Fahrräder wurde früher noch mittels Dynamo sichergestellt. Der Dynamo erzeugt Strom mit einer Spannung von 6 Volt. An den Dynamo sind zwei Lampen parallel angeschlossen:
-> eine für den Scheinwerfer und eine für das Rücklicht.
Das spezielle ist nun, dass zwar beide Lampen vom Dynamo 6 Volt erhalten, die Glühlampe des Scheinwerfers aber viel stärker leuchtet, als die des Rücklichts.

Wie ist das möglich?


Beide Lampen erhalten vom Dynamo eine Spannung von etwa 6 Volt. Ihre Betriebsspannung ist dementsprechend 6 V.
Die vordere Lampe soll heller leuchten als die hintere. Wie unterscheidet sich die beiden Lampen?
Lampe erhält 6 Volt
Lampe hat tiefere Leistung
Um eine tiefere Leistung zu erhalten hat ist die Stromstärke, die durch die Lampe fliesst tiefer
Damit die Stromstärke tiefer ist, hat die Lampe einen höheren Widerstand
Hintere Lampe
Lampe erhält 6 Volt
Lampe hat höhere Leistung
Um eine höhere Leistung zu erhalten hat ist die Stromstärke, die durch die Lampe fliesst hoch im Vergleich zur hinteren Lampe
Damit die Stromstärke hoch ist, hat die Lampe einen tieferen Widerstand
Vordere Lampe
Aufgaben
Eine Halogenlampe eines Autoscheinwerfers hat eine Leistung von 60 Watt. Die Autobatterie liefert eine Leistung von 12 Volt. Wie gross ist die Stromstärke? Was für einen Widerstand hat die Lampe?
Eine Waschmaschiene wird im Haushalt instaliert. Sie ist mit einer 16 Ampere Sicherung verbunden. Wie gross darf die Leistung der Waschmaschiene höchstens sein?
Welche Leistung hat eine Tiefkühltruhe, die einen Widerstand von 353,85 Ohm hat?
P=U*I
Wirkungen des elek. Stroms
Magnetismus
"Als nun das Schiff immer näher kam, siehe, da flogen die Nägel aus den Planken und alle Eisenteile des Schiffes hafteten an dem Berg. Am Ende des Tages aber stürzten wir alle ins Meer, denn das Schiff zerfiel." Märchen aus 1001 Nacht)
Aufgabe
Lies im Urknall Seite 109
Mach die Überschrift: Magnetismus
Beantworte folgende Fragen:
Wie heissen die beiden Pole des Magneten?
Was für Materialien werden von Magneten angezogen?
Was hat Magnetismus mit dem Kompass zu tun?
Ein Magnet hat zwei Pole, sie heissen Nord- und Südpol
Magnete wirken nur auf ganz wenige Metalle. Vor allem Eisen.
Die Erde selbst ist ein Magnet. Da die Kompassnadel magnetisch ist, richtet sie sich am Magnetfeld der Erde aus.
Versuch Magnetismus
Führt zu dritt die 4 Versuche durch.
Schreibt eure Beobachtungen ins Heft Überschrift: "Versuche zum Magnetismus"
ELEKTRIZITÄT
Versuch zu Elektrischer Ladung
Führt den Versuch "Was hat ein Wolllappen mit Magie zu tun?" durch
Füllt das Versuchsprotokoll aus
Klebt das Protokoll ins Heft
Wenn einem die haare zu berge stehen
Urknall S. 76 lesen und Hefteintrag gestalten mit folgenden Inhalten:
Was ist statische Elektrizität?
Wo begegnet uns dieses Phänomen im Alltag?
Wie kann man in einem Versuch statische Elektrizität erzeugen / zeigen?
Mind Maps
vor Unterrichtseinheit
nach Unterrichtseinheit
Weitere Versuche zu Elektrischer Ladung
Wie Stoffe spannend werden
Urknall S. 77 lesen und Arbeitsblatt lösen
PVC
Gummi
Seide
Glas
Wolle
Fell
Erklärung ab 06:00
Was sind Atome?
Wie können wir uns Atome vorstellen?
Was haben Atome mit Elektrizität zu tun?
Stelle dir vor, du teilst einen Eisennagel. Eines der Bruchstücke teilst du wieder und wieder und wieder. Bald ist das Eisenstück so klein, dass du es nicht mehr sehen kannst. Das Eisenstück kann aber nicht beliebig oft geteilt werden. Irgendwann erhält man das kleinste Teilchen Eisen: Ein Eisenatom.
Ein solches Atom hat einen Durchmesser von 0,0000001 mm.
Schon die griechischen Naturgelehrten LEUKIPP und DEMOKRIT waren der Meinung, dass alle Körper aus kleinsten Teilchen bestünden.

Weil ein einzelnes kleinstes Teilchen - ein Atom - nicht mehr sichtbar gemacht werden kann, haben die Menschen Modelle entworfen, wie so ein Atom aufgebaut ist.
Dalton - Atommodell
Jede Materie besteht aus Grundbausteinen, den unteilbaren Atomen.
Die Atome eines Elements sind untereinander gleich, die Atome verschiedener Elemente unterscheiden sich stets in ihrer Masse und Größe.
Jeweils eine ganze Zahl an Atomen verschiedener Elemente bildet Verbindungen.
Thomson - atommodell
Jedes Atom besteht aus einer elektrisch positiv geladenen Kugel, in die elektrisch negativ geladene Elektronen eingelagert sind – wie Rosinen in einem Kuchen.
Die Atome sind nach außen hin neutral. Sie können jedoch Elektronen abgeben oder zusätzliche aufnehmen.
Bei der Abgabe von Elektronen entstehen positiv geladene Atome, bei der Aufnahme von Elektronen entstehen negativ geladene Atome.
Rutherford - Atommodell
Das Atom besteht aus einem Atomkern und einer Atomhülle.
Der Atomkern ist elektrisch positiv geladen und befindet sich im Zentrum des Atoms.
Der Durchmesser des Atomkerns beträgt nur ein Zehntausendstel des gesamten Atomdurchmessers.
In der Atomhülle befinden sich negativ geladene Elektronen, die um den Atomkern kreisen.
Die Atomhülle ist ein fast “leerer” Raum, da die Elektronen noch viel kleiner sind als der Atomkern.
Die Elektronen in der Atomhülle sind elektrisch negativ geladen. Der Atomkern besteht aus positiv geladenen Teilchen, den Protonen.
Da ein Atom normalerweise gleichviele Elektronen und Protonen hat, ist es elektrisch neutral.
Da die Elektronen frei beweglich sind, sind sie auch für die elektrische Ladung verantwortlich.
Werden Elektronen von einem Atom entfernt, ist das Atom positiv geladen.
Werden Elektronen einem Atom hinzugefügt, ist das Atom negativ geladen.
Elektronen können wandern
Elektronen verursachen elektrische Ladungen. Zum Beispiel durch Reibung können sie vom einen auf den anderen Körper überagen werden.
Berühren sich zwei Körper, die unterschiedlich geladen sind, wandern die Elektronen vom negativ geladenen Körper zum positiv geladenen Körper.
Berühren sich zwei Körper, bei denen einer negativ geladen ist und der andere neutral, so wandern die Elektronen vom negativ geladenen Körper zum neutralen Körper.
Berühren sich zwei Körper, bei denen einer positiv geladen ist und der andere neutral, so wandern die Elektronen des neutralen Körpers zum positiven Körper.
Elektronen gehen zu Stoff mit höherer Elektronenaffinität
-
-
-
SEK
Real
Was sind Atome?
Alles auf der Welt besteht aus kleinsten Teilchen - den sogenannten
Atomen
. Atome wiederum bestehen aus negativ und positiv geladenen Teilchen. Da es meistens gleich viele positive, wie negative Teilchen hat, ist das Atom elektrisch neutral geladen.

Die negativ geladenen Teilchen heissen
Elektronen
.
+
+
+
3 positiv geladene Teilchen
3 negativ geladene Teilchen (Elektronen)
neutrale Ladung
Wie kann etwas elektrisch geladen werden?
Wenn einem Atom Elektronen hinzugefügt werden, hat es mehr negative als positive Teilchen.
Es ist nun
negativ
geladen.

+
+
+
3 positiv geladene Teilchen
4 negativ geladene Teilchen (Elektronen)
negative Ladung
3 positiv geladene Teilchen
2 negativ geladene Teilchen (Elektronen)
positive Ladung
-
Wenn einem Atom Elektronen weggenommen werden, hat es mehr positive als negative Teilchen. Es ist nun
positiv
geladen.
+
+
+
-
-
-
Stoff / Körper
Atome
Ladungen im Atom
+
+
+
-
-
-
Elektron (negative Ladung)
Proton (positive Ladung)
Versuchsablauf
Beobachtung
Erkenntniss
Wie Stoffe spannend werden
Ein elektrostatisches Naurphänomen
Stromquelle
Verbraucher
Schaltungen zeichnen
Erstelle mithilfe von zwei Krokodilklemmen, einem Lämpchen und einer 4,5 Volt Batterie als Stromquelle einen offenen Stromkreis
Klemme verschiedene Materialien ein und beobachte das Lämpchen
Liste alle LEITER und NICHT-LEITER in einer Tabelle auf
Welche Flüssigkeiten leiten den elektrischen Strom?
Serieschaltung - unverzweigter Stromkreislauf
Parallelschaltung - verzweigter Stromkreislauf
In der Serienschaltung sind mehrere Lampen oder andere Verbraucher im Stromkreis hintereinander eingebaut. Der Strom fliesst vom Minuspol zum Pluspol durch alle Lampen. Sie haben also einen gemeinsamen Stromkreis.
Bei der Parallelschaltung sind mehrere Lampen (oder andere Verbraucher) „parallel“ hintereinander geschaltet. Jede Lampe hat ihren eigenen Stromkreis.
Serien- und Parallelschaltung
Was geschieht, wenn eine Lampe bei einer Serie- und bei einer Parallelschaltung herausgeschraubt wird?
Hypothese
Versuch
Beobachtung
Erklärung
Warum "Zwickt" es uns manchmal, wenn wir die Türklinke berühren?
Elektrische Ladung
bestimmen und messen
Leiter
Elektrische Schaltsymbole
Full transcript