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alina-nehring
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Ladungen
2 Arten
Eigenschaftgleichnamige Ladungen: Abstossungungleichnamige Ladungen: Anziehung
positive Ladung: Glas mit Seide
negative Ladung: Hartgummi mit Fell
Ladungen
Messung: Elektroskop
Funktionweise: Abstossung von gleichnamogen Ladungen
Bandgenerator
(Van-de-Graaff-Generator)
An der starken Bandkrümmung
werden die Ladungen entnommen
Elektrischer Strom
Voraussetzung: Spannung und geschlossener Stromleiter
Schaltbild
Amperemeter im Stromkreis
Amperemeter wird in Serie geschaltet
Strommessgerät: Amperemeter
Stromarten
Gleichstrom
Wechselstrom
+-
+-
technische physikalische Stromricht
ung
Elektrische Spannung
Spannungsquellen
1. Zitronen-/Kartoffelbatterie
Zink, das unedlere Metall geht als Ion (Zn2+) in Lösung – im Metall bleiben Elektronen zurück – die Zinkionen nehmen Elektronen des Kupfermetalls auf -> Zn-Elektrode ist negativ und die Kupferelektrode ist positiv.Werden die beiden Elektroden verbunden, so fließen Elektronen vom Zn- zum Cu-Pol.
Zn
Cu
Elektrische Spannung
Anmerkungen zur Batterie
1. Batterie: Galvanisches Element
2. Anode: + Pol Kathode: - Pol Anode, Kathode: Elektroden Lösung mit geladenen Atomen(Molekülen): Elektrolyt Kation: Ion (+) wandert zur Kathode Anion: Ion (-) wandert zur Anode Beispiel: Salz im Wasser NaCL -> Na+ Cl-
3. Klassische Batterie: Zink – Kohle –Batterie Elektroden: Zink, Manganoxid (Braunstein) verschiedene Elektrolyte
Elektrische Spannung
Anmerkungen zur Batterie
4. Wiederaufladbare Batterien: AkkumulatorBeispiel: Lithium-Batterien
5. Batteriearten
Experimente: U, I, R, W
Experiment: U messen
V
Experiment: U messen
V
Experiment: U messen
V
Spannungsmessgerät: VoltmeterDas Spannungsmessgerät wird parallel geschaltetEinheit: Volt
Experiment: I messen
I
Experiment: I messen
I
Experiment: I messen
I
Strommessgerät: AmperemeterDas Strommessgerät wird in Serie geschaltetEinheit: Ampere
R messen
Widerstandsmessgerät: Ohmmeter
Das Ohm‘sche Gesetz
Zusammenhang: U, I, R
I = U/R
I ~ U
I ~ 1/R
U = I*R
Schaltung von Ohm‘schen Widerständen
2 Arten
U R1
R2U
R1
R2
Serienschaltung
Parallelschaltung
Die Serienschaltung
UR1
R2
U = U1 + U2
I
U1
U2
U = U1 + U2
I*R1
I*R2
= I(R1 + R2)
R= (R1 + R2)Der Gesamtwiderstand ist
die Summe der Teilwiderstände.
Die Parallelschaltung
U R1
R2
I
I1
I2
Für Stromknoten gilt:Summe der zufließendenStröme = Summe der ab-fließenden Ströme
I = I1 + I2
I = I1 + I2
U/R1
U/R2
= U(1/R1 + 1/R2) ->
1/R = 1/R1 + 1/R2
Der Kehrwert des Gesamtwiderstandes ist gleich der Summe der Kehrwerte der Einzelwiderstände
U
Serienschaltung
(Experiment)
UR1
R2
_500__Ω___
__329__Ω___
U = ___18,7_V__
I = __0,022_A__
Anwendung: __Schaltung von Elektrogeräten (Beleuchtungskörper) – Nachteil!__
Rgesamt, gemessen = __829__Ω___
Rgesamt, berechnet = __829_Ω____
Der Gesamtwiderstand ist größer als die Einzelwiderstände!!!
Parallelschaltung
(Experiment)
__330__Ω___
__500__Ω__
U = __10,5__V___
I = __0.05_A__
I1 = __0,03_A__
I2 = __0,02_A__
Anwendung: Schaltung von Elektrogeräten (Beleuchtungskörper)
Rgesamt, gemessen = ___830____
Rgesamt, berechnet = ___198____
U R1
R2
Der Gesamtwiderstand ist kleiner als die Einzelwiderstände!!!
Beispiel
U = ___250 __V__R berechnet = ___________
R gemessen = __110_Ω___
I = ____4,5_A___
Glühbirne
Bei höherer Temperatur ist der elektr. Widerstand größer!
Kirchhoff‘sche Regeln
U R1
R2
I
I1
I2
In jedem Knotenpunkt eines Stromkreises ist die Summe der zufließenden Ströme gleich der Summe der abfließenden Ströme. (1. Kirchhoff‘sche Regel)
I = I1 + I2
Kirchhoff‘sche RegelnI
In einer Masche ist die Summe der Spannungen, die die Spannungsquellen liefern, gleich der Summe der Spannungsabfälle. (2. Kirchhoff‘sche Regel)
U
R1
R3
R2
U1
U2
U3
U = U1
0 = U1 + U2 + U3U = U2 + U3
Beispiel1
R3=300 Ω
R2=200 Ω
R1=100 Ω
Lösung:Rges = R1 + R2 + R3 = 100 + 200 + 300 = 600 Ω
U
Beispiel2
Lösung:1/Rges = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 = 1/100 + 1/100 + 1/100 = 3/100 Ω => Rges = 100/3 Ω
U
R1=100 Ω
R2=100 Ω R3=100
Ω
Beispiel3
R3=200 Ω
R2=200 Ω
R1=100 Ω
Lösung:1/R23 = 1/R2 + 1/R3 = 1/200 + 1/200 = 1/100 => R23 = 100 ΩRges = R1 + R23 = 100 + 100 = 200 Ω
Parallelschaltung
Serienschaltung
Elektrische Energie(Arbeit) -
Leistung
U = ___250 __V__
Rgemessen = __110_Ω__
I = ____0,45_A__
P = U * I
Glühbirne
P = W / t W = U * I * t
Einheit: Watt (W)
Einheit: Ws =J
1kWh = 1000 . 3600 Ws = = 3,6 106 Ws oder J
Elektrische Energie(Arbeit) -
Leistung
U = ___250 _V_
Rgemessen = _110_Ω_I = ____0,45_A_
P = U * I
Glühbirne
W = U * I * t
= 250 V * 0,45 A = 112,5 W
Welche Energie wird in 10 Stunden verbraucht?
Welche Leistung hat die Glühbirne?
= 250 V * 0,45 A*10h = = 1125 Wh = 1,125 kWhWelche Kosten entstehen
dabei?1 kWh kostet etwa 15 c => K = 16,9 c
Elektrischer Strom im Alltag
Gleichstrom: direct current DC =
Wechselstrom: alternating current AC ~ Haushalt: 230V~
400V~ (Kraftstrom, Drehstrom)
Autobatterie: 12V= (-> Lichtmaschine)
Die Steckdose
V: 230 V ~ I: 10A (kurzzeitig 16A)
SCHUKO-Steckdose Sicherheits-/Rasier-Steckdose
Der Kraftstromstecker
V: 400 V ~ I: 16A (kurzzeitig: 32A)
Anschlüsse: 3 Phasenleiter
1 Neutralleiter1 Nulleiter (Erdung)
Anschlüsse einer Steckdose
Neutralleiter
Phasenleiter
Nulleiter (Erdung)
Phasenprüfer
Gefahren beim Umgang mit elektrischem
Strom
Batterien: Gleichstrom -> Brandgefahr im Gepäck
Auto: elektrische Anlage (12V=) -> hohe Ströme -> Kabelbrand bei Kurzschluss
Haushaltsspannungen sind lebensgefährlich!
Zugoberleitungen
Auswirkungen - Hilfe
1mA Stromschlag
10mA Schmerzempfindung – Muskelkontraktion
>80mA Atmungslähmung – Herzrythmusstörungen
Strom abschalten
Notarzt -> 144
Erste-Hilfe-Maßnahmen