Elektrizität und elektrische Energie

Elektrizität und elektrische Energie Übung

• 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.

  Lösung

  Die Schaltzeichen symbolisieren jeweils ein bestimmtes elektrisches Bauteil. Sieh dir das Schaltzeichen genau an, dann erkennst du sicherlich, warum es für das Bauteil gewählt wurde.

• Definiere den Begriff Strom.

  Tipps

  Wähle nur die Aussagen aus, die den Strom betreffen.

  Lösung

  Jeder Begriff in der Physik ist auf eine bestimmte Art und Weise definiert. In dieser Aufgabe geht es um den Strom. Er beschreibt den Fluss von Elektrizität oder genauer gesagt den Fluss von elektrischen Ladungen in einem geschlossenen Stromkreis.

  Ladungen können nur fließen, wenn es auch eine Energiequelle gibt. Diese wird auch Spannungsquelle genannt. Den Spannungswert kannst du an einer Batterie ablesen. Viele Batterien haben beispielsweise einen Spannungswert von 1,5 V. Ohne Spannung gäbe es auch keinen Strom in unserem Stromkreis. Andersherum gibt es an der Batterie zwischen Plus- und Minuspol aber auch dann eine Spannung, wenn sie nicht in einem geschlossenen Stromkreis eingebaut ist.

• Gib an, ob ein elektrischer Strom fließt.

  Tipps

  Beginne an einem Pol des Energiespeichers und versuche den Weg des Elektrizitätsflusses nachzuvollziehen.

  Es ist nicht verlangt, dass die Lampe leuchtet.

  Lösung

  Damit ein Strom fließen kann, müssen die beiden Pole der Spannungsquelle (Batterie) miteinander verbunden werden. Dies ist hier bei zwei Schaltkreisen der Fall. Um herauszufinden in welchem, beginnst du am besten an einem Pol der Spannungsquelle und versuchst, den Weg des Elektrizitätsflusses nachzuvollziehen.

  Vorsicht! Im ersten Schaltkreis siehst du einen sehr gefährlichen Zustand. Hier sind beide Pole der Batterie direkt mit einem Draht verbunden, ohne, dass dazwischen ein Verbraucher, wie Lampe oder Motor, geschaltet ist. Dies ist sehr gefährlich, weil dadurch ein sehr großer Strom fließt und die Batterie schnell überhitzen oder sogar explodieren kann.

• Beschreibe die Funktionsweise eines Wasserkochers.

  Tipps

  Es gibt viele Begriffe, die wir so selbstverständlich benutzen, dass uns gar nicht auffällt, dass sie physikalisch falsch sind.

  Lösung

  Eines der Grundgesetze der Physik ist die Energieerhaltung, die besagt, dass Energie unter keinen Umständen verloren geht oder verbraucht wird, sondern immer nur von einer Form in eine andere umgewandelt wird.

  Im Fall des Wasserkochers wird elektrische Energie hauptsächlich in Wärmeenergie umgewandelt.

  Bei einer Glühlampe wird elektrische Energie in Licht und Wärmeenergie umgewandelt. Umso effizienter eine Glühlampe ist, umso mehr Licht und weniger Wärme wird erzeugt.

  Es ist zwar sehr gebräuchlich, die Glühlampe aufgrund ihrer Form Glühbirne zu nennen, der korrekte Begriff jedoch ist Glühlampe.

  Auch wenn der Unterschied sehr klein und unwesentlich sein mag, ist es wichtig, im Alltag aufzupassen. Es gibt sehr häufig Begrifflichkeiten, die umgangssprachlich ganz anders als in der Physik verwendet werden. Sei also wachsam!

• Stelle umgangssprachliche und physikalische Begriffe gegenüber.

  Tipps

  Es gibt viele Begriffe, die wir so selbstverständlich benutzen, dass uns gar nicht auffällt, dass sie physikalisch falsch sind.

  Lösung

  Wenn eine Glühbirne brennt, fängt der Physiker an, sich Sorgen zu machen. Das bedeutet nämlich nicht, dass die Glühlampe leuchtet, sondern, dass sie Feuer gefangen hat und gerade zerstört wird.

  Eines der wichtigsten Grundgesetze der Physik ist die Energieerhaltung, die besagt, dass Energie unter keinen Umständen verloren geht oder verbraucht wird, sondern immer nur von einer Form in eine andere umgewandelt wird.

  Diesem Grundgesetz wirst du auch in deiner Schullaufbahn noch oft begegnen.

• Gib an, ob und in welche Richtung sich der Motor dreht. Beziehe dich dabei auf den Schaltkreis in der Mitte.

  Tipps

  Achte auf die Polung der Batterie.

  Hast du schon mal Batterien in ein Gerät eingesetzt, das mehrere Batterien benötigt?

  Lösung

  Die Drehrichtung eines Motors wird von der Polung der Energiequelle beeinflusst. Drehen wir die Batterie um, ändert sich auch die Drehrichtung.

  Dabei ist es jedoch egal, an welcher Stelle im Stromkreis sich die Batterie befindet, du musst nur darauf achten, dass der Pluspol mit dem oberen Teil des Motors oder mit dem unteren Teil des Motors verbunden ist.

  Interessant ist, was passiert, wenn man mehrere Batterien verbindet. Möglicherweise hast du beim Einsetzen von Batterien in ein Gerät schon mal bemerkt, dass das Gerät nicht einzuschalten ist, wenn zwei Batterien sich mit ihren Pluspolen oder mit den Minuspolen berühren.

  Stattdessen werden Batterien oft so verbunden, dass der Pluspol der einen Batterie den Minuspol der anderen Batterie berührt. Diese Verbindung nennt man Reihenschaltung. Der Vorteil ist bei dieser Schaltung, dass sich die Spannungen der einzelnen Batterien addieren und sich somit auch der Energiefluss erhöht. In unserem einfachen Schaltkreis würde sich die Turbine dadurch schneller drehen.