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Elektrische Stromkreise (Übungsvideo)

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Physik-Team
Elektrische Stromkreise (Übungsvideo)
lernst du in der 5. Klasse - 6. Klasse - 7. Klasse - 8. Klasse

Beschreibung Elektrische Stromkreise (Übungsvideo)

Weißt du, was eine UND-Schaltung ist. Oder eine ODER-Schaltung?

Ich zeige dir, wie du aus einfachen elektrischen Bauteilen diese tollen Schaltungen bauen kannst. Mit dieser Hilfe löst du Aufgaben zu den verschieden Themen und kannst dir gleich die richtigen Anwendungen dazu anschauen.

Transkript Elektrische Stromkreise (Übungsvideo)

Willkommen. Schau dir mal die vielen Schaltelemente hier an. Damit wollen wir heute arbeiten und insgesamt 4 Sachaufgaben zu elektrischen Stromkreisen lösen. Schauen wir uns dazu ersteinmal an, was wir hier so alles haben:

Aufbau eines elektrischen Stromkreises

Zunächst einmal eine Lampe. Das Schaltzeichen dafür sieht so aus. Hier haben wir eine Batterie. Dann noch einen Stellschalter. Und einige Kabel. Aus diesen Elementen können wir einen einfachen Stromkreis bauen. Dabei leuchtet die Lampe aber nur auf, wenn alle Elemente durch Kabel miteinander verbunden sind und der Schalter geschlossen ist. Dann ist Stromkreis geschlossen.

Übungsaufgabe 1

Gut, damit können wir uns jetzt den Aufgaben widmen. Es sind zwei Schaltungen gegeben. Benenne die beiden Schaltungen und beschreibe, was passiert, wenn die Schalter 1 und 2 geschlossen werden! Weißt du, welche zwei wichtigen Schaltungsarten gemeint sind? Sie heißen Reihenschaltung und Parallelschaltung.

Reihenschaltung

In einer Reihenschaltung sind alle Bauteile in einer Reihe. So wie hier beim ersten Schaltplan. Wenn Schalter 1 geschlossen wird, passiert noch gar nichts. Schließt man aber Schalter 2 ebenfalls, dann leuchten gleich beide Lampen. Der Stromkreis ist geschlossen.

Parallelschaltung

In einer Parallelschaltung dagegen gibt es zwei Stromkreise. Der erste verläuft von der Batterie über Schalter 1 und Lampe 1. Und der zweite von der gleichen Batterie über Schalter 2 und Lampe 2. Man kann die beiden Schalter unabhängig voneinander schließen und die jeweilige Lampe leuchtet. Ok, dann kommen wir jetzt zu einer Anwendung dieser Schaltungen.

Anwendungsaufgabe 2

Gegeben sind eine Batterie, zwei Schalter, Kabel aber nur eine Lampe. Entwickle eine Schaltung, sodass entweder Schalter 1 ODER Schalter 2 die Lampe zum Leuchten bringt! Womit fangen wir an? Wir beginnen einfach wieder mit der Batterie und verbinden diese mit der Lampe. Danach führt ein Kabel von der Lampe zum Schalter 1 und ein weiteres zurück zur Batterie.

Aufbau der ODER-Schaltung

Soweit so gut. Nun bauen wir noch parallel zum ersten Schalter den zweiten Schalter ein. Dann haben wir eine Parallelschaltung aus zwei Schaltern. Jetzt kann entweder Schalter 1 oder Schalter 2 oder sogar beide zusammen die Lampe anschalten. Diesen Aufbau nennt man eine ODER-Schaltung. Es handelt sich um eine Parallelschaltung von Schaltern.

Aufgabe 3 zum elektrischen Stromkreis

Super! Kommen wir gleich zur Aufgabe 3. Eine mechanische Presse wird durch eine Sicherheitsschaltung bedient. Dabei geht der Motor der Presse nur an, wenn man zwei Schalter gleichzeit drückt. Entwickle eine passende Schaltung dazu!

Wir haben also wieder 2 Schalter und ein elektrisches Gerät. Da wir aber keine Presse haben, nehmen wir einfach wieder die Lampe als Ersatz. Wir beginnen wie vorher mit Batterie und Lampe. Von der Lampe führen wir ein Kabel zum ersten Schalter und dann gleich noch eines zum zweiten Schalter. Schließlich geht es vom zweiten Schalter zurück zur Batterie.

Die UND-Schaltung

Wir haben also eine Reihenschaltung gebaut. Das kennen wir schon. Nur, wenn Schalter 1 UND 2 zusammen umgelegt sind, leuchtet die Lampe. Man nennt das daher auch eine UND-Schaltung. Durch diese Reihenschaltung wird sichergestellt, dass man seine Hände nicht in der Gefahrenzone sondern an den Schaltern hat. Lass uns die letzte Aufgabe bearbeiten.

Der Wechselschalter

Hier siehst du den Aufbau eines Wechselschalters. Wie funktioniert er und wo könnte man ihn verwenden? So wie dieser Schalter im Moment geschaltet ist, ist der Stromkreis nicht geschlossen. Die Lampe dahinter leuchtet nicht. Betätigst du nun den einen oder auch den anderen Teil des Schalters, so ist der Stromkreis geschlossen und die Lampe leuchtet.

Genauso kannst du nun wieder einen der beiden Schalterseiten öffnen. So öffnest du damit auch den Stromkreis und die Lampe geht aus. Eine solche Schaltung findest du zum Beispiel in einem Treppenhaus. An einem Schalter wird der Stromkreis geschlossen und an einem anderen wird er wieder geöffnet. Dabei ist es ganz egal welcher Schalter das ist.

Zusammenfassung zum elektrischen Stromkreis

So, jetzt hast du ganz schön viel über Schaltungen gelernt. Du weißt, dass eine ODER-Schaltung durch eine Parallelschaltung von Schaltern aufgebaut wird. Schalter 1 oder Schalter 2 schließen den Stromkreis und die Lampe leuchtet. Umgekehrt wird eine UND-Schaltung durch eine Reihenschaltung realisiert.

Schalter 1 und 2 müssen hier beide geschlossen sein, damit die Lampe leuchtet. Außerdem hast du den Wechselschalter kennen gelernt. Wenn du hier einen der Schalter betätigst, schließt du den Stromkreis. Umgekehrt kannst du einen von beiden wieder öffnen und somit den Stromkreis öffnen. In einem Treppenhaus könnte man so die Lampen an und aus machen.

Jetzt kannst du aus verschiedenen Elementen schon viele wichtige Schaltungen bauen. Schau dich doch mal um, ob du noch mehr Anwendungen dafür findest.

82 Kommentare

82 Kommentare
  1. ich wusste erst Garnichts und jetzt ganz viel

    Von Nico, vor 3 Monaten
  2. bin ich die einzige die keine schule hat ???

    Von Rosie, vor 3 Monaten
  3. sagt mal bin ich hier die einzige die hier aktiv ist ?

    Von Rosie, vor 3 Monaten
  4. voll cool 😛🥰🥰😎

    Von Rosie, vor 3 Monaten
  5. Bisschen schnell.Aber sonst 👍

    Von Marie, vor 4 Monaten
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Elektrische Stromkreise (Übungsvideo) Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Elektrische Stromkreise (Übungsvideo) kannst du es wiederholen und üben.
  • Ordne den Bauteilen einer elektrischen Schaltung ihr Schaltzeichen zu.

    Tipps

    Beginne mit den Schaltzeichen, an die du dich noch erinnerst.

    Die Bedeutung einiger Schaltzeichen kann man erkennen, da es sich um die schematische Darstellung des Bauteils handelt.

    Alle Batterien haben das gleiche Schaltzeichen, doch das Schaltzeichen der Batterie hat eine größere Ähnlichkeit mit dieser Form.

    Lösung

    Die Schaltzeichen symbolisieren jeweils ein bestimmtes elektrisches Bauteil. Sieh dir das Schaltzeichen genau an, diese haben zumeist eine große Ähnlichkeit wie das wirkliche Bauteil.

    So ist ein Leiter meist nur ein gerader Strich, während ein Schalter eine Unterbrechung im Stromkreis darstellt. Bei der Lampe und der Spannungsquelle ist es schon etwas schwerer. Die Lampe ist einfach ein Kreis mit einem Kreuz, von diesem führen zwei kurze Leitungen weg. Die Spannungsquelle wird bei einer Batterie, wie eine Blockbatterie mit zwei unterschiedlich langen Polen dargestellt.

    Aus diesen Schaltzeichen lassen sich schon sehr viele Schaltungen aufbauen. In der modernen Elektrik kommen jedoch noch weitere Bauteile, wie Kondensatoren und Transistoren, hinzu. Diese wirst du aber erst in der 9. Klasse kennenlernen.

  • Beschreibe die ODER-Schaltung.

    Tipps

    Gehe vom Ruhezustand aus und überlege dir, was passiert, sobald du einen der Schalter schließt.

    Stelle dir vor, dass du die Schalter nacheinander betätigst, um besser zu verstehen, wie diese ODER-Schaltung funktioniert.

    Ein Stromkreis ist immer dann geschlossen, wenn der Strom von einem Ende der Batterie über einen Verbraucher (Lampe) zum anderen Ende der Batterie fließen kann. Was ist nötig, damit du mit dem Finger die Linien entlangfahren kannst ohne stoppen zu müssen? Gibt es vielleicht sogar mehrere Möglichkeiten?

    Lösung

    Du siehst eine Schaltung im Ruhezustand, das heißt, dass kein Strom fließt. Sobald ein Schalter geschlossen wird, ist der Stromkreis geschlossen und ein Strom kann durch einen der beiden Schalter und die Lampe fließen.

    Natürlich ist der Stromkreis auch geschlossen, wenn beide Schalter geschlossen sind. Man geht aber davon aus, dass man einen Schalter nach dem anderen schließt und schaut, was passiert. Das besondere an dieser Parallelschaltung von zwei Schaltern ist, dass bereits ein Schalter genügt, um den Kreis zu schließen.

  • Entscheide, welche Schaltung vorliegt.

    Tipps

    Überlege dir, was passiert, wenn du einen oder zwei Schalter nacheinander schließt.

    Wofür stehen UND/ODER?

    Bei einer UND-Schaltung muss Schalter 1 UND Schalter 2 geschlossen werden, damit ein Strom fließt.

    Bei einer ODER-Schaltung muss Schalter 1 ODER Schalter 2 geschlossen werden, damit ein Strom fließt.

    Lösung

    Werden Schalter in Reihe oder parallel geschaltet, besitzen sie unterschiedliche Funktionalitäten, die durch die Begriffe UND bzw. ODER gut beschrieben werden können.

    Eine UND-Schaltung liegt vor, wenn Schalter 1 UND 2 geschlossen werden müssen, um die Lampe einzuschalten.

    Eine ODER-Schaltung liegt vor, wenn Schalter 1 ODER 2 geschlossen werden können, um die Lampe einzuschalten.

    Eine Wechselschaltung liegt vor, wenn man mit Schalter 1 oder Schalter 2 den Zustand der Lampe von AUS zu AN bzw. AN zu AUS wechseln kann.

    Die letzte Schaltung hat keine besondere Funktionalität, sondern nur einen einfachen Schalter, mit dem man den Zustand der Lampe ändern kann.

  • Bestimme Typ und Funktionsweise der Schaltung.

    Tipps

    Zu jeder Schaltung einer bestimmten Funktion (UND/ODER) gehört ein bestimmter Aufbau.

    In dieser Aufgabe geht es darum, dass der Strom zunächst fließt und dieser gestoppt werden soll.

    Lösung

    Jede Klasse wird mit Strom für Licht, Beamer, Computer und vieles mehr versorgt. Falls eines der Geräte anfängt zu überhitzen, zu qualmen oder gar zu brennen, muss der Stromkreis sofort unterbrochen werden. Dazu werden Notschalter, die im Raum verteilt sind, verwendet.

    Diese müssen in Reihe, also als UND-Schaltung geschaltet werden, um sicherzustellen, dass der Stromkreis unterbrochen wird, egal welcher der Schalter geschlossen wird.

    Bei einer ODER-Schaltung müssten erst alle Notschalter betätigt werden, um den Stromfluss zu unterbrechen. Vorausgesetzt, alle Schalter sind anfangs geschlossen.

    Daher kann es aus Sicherheitsgründen, nicht die Oder-Schaltung sein. Auch technische Geräte, wie Kettensägen etc. haben zumeist zwei Schalter. Dies soll sicherstellen, dass man beide Hände benötigt. Und diese nicht mehr im Gefahrenbereich sein können.

  • Beschreibe eine Wechselschaltung.

    Tipps

    Zeichne dir auf, was passiert, wenn du Schalter 1 oder Schalter 2 betätigst.

    Lösung

    Schaltskizzen zeigen in der Regel einen Zustand, bei dem kein Strom fließt. Dies ist hier auch der Fall. Bei Übungsaufgaben macht man hier eine Ausnahme, um verschiedene Zustände darzustellen.

    Wenn du dir unsicher bist, wie die Schaltung funktioniert und warum sie Wechselschaltung heißt, betätige einen der beiden Schalter und mache dir eine neue Skizze.

    Bei dieser Schaltung ist es so, dass es jeweils zwei Schalterstellungen gibt, bei denen Strom fließt und jeweils zwei, bei denen kein Strom fließt.

    So kann man bei diesen Schaltungen, den Strom an einem Schalter einschalten und an einem anderen Schalter den Strom wieder abschalten. Ideal für Treppenhäuser oder Durchgangszimmer.

  • Entscheide, welcher Schaltungstyp möglich ist.

    Tipps

    Überlege dir, ob alle Notbremsen gezogen werden müssen oder nur eine, um die Bremse auszulösen.

    Betätige erst den einen und dann den anderen Schalter und versuche dir vorzustellen, was passiert.

    Lösung

    In dieser Aufgabe soll etwas ausgelöst werden, wo kein Strom mehr durch das Bauteil fließt.

    Das ist genau umgekehrt zu den Fällen, die wir normalerweise hatten. Dort wollten wir immer eine Lampe zum Leuchten bringen.

    Durch diese Änderung tauschen die UND bzw. ODER-Schaltungen ihre Funktion. Eine UND-Schaltung wird zur ODER-Schaltung und eine ODER-Schaltung zu einer UND-Schaltung.

    Man nennt diesen Effekt auch Invertierung.

    Wird nämlich in der UND-Schaltung 1 ein Schalter geöffnet, fließt kein Strom mehr und die Bremse löst aus. Genau das gleiche passiert, wenn wir Schalter 2 öffnen.

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