Arbeitsblatt: Elektrizität 3

Thema Elektrizität 3 Stromstärke, Spannung und Widerstand. Lernziele Ich kann elektrische Leiter und Nichtleiter unterscheiden und die elektrische Leitfähigkeit von Stoffen aus dem Alltag abschätzen. Ich kenne die Definitionen von Stromstärke, Spannung und Widerstand. 1. und Nichtleiter Leiter Trockene Luft kann Elektronen nicht weiterleiten. Ebenso ist das bei einer Reihe anderer Materialien. Am besten leiten Metalle. Du kannst testen, welches Material den Strom leitet und welches nicht. Du brauchst: eine Flachbatterie, ein Glühbirnchen, drei Leitungsdrähte und – wenn du hast – zwei Krokodilklemmen; verschiedene Gegenstände. An den Enden zweier Drähte befestigst du je eine Krokodilklemme. Dazwischen klemmst du deine Gegenstände. In der Skizze ist ein Eisennagel in den Stromkreis eingebaut. Eisen ist ein Leiter, der Strom durchfließt es und das Lämpchen brennt. Probiere verschiedene Dinge in deiner Umgebung aus. Leitet das Material nicht, dann brennt auch das Lämpchen nicht. Einige Beispiele sind in der Tabelle aufgeschrieben. Mache ein Kreuzchen an die richtige Stelle: Material Leiter Nichtleiter 1 2. Strom stärke, Spannung und Widerstand Spannung, Stromstärke und Widerstand sind die drei wichtigsten Begriffe in der Elektrizitätslehre. Bei jedem Stromkreis können diese drei Phänomene gemessen werden. Spannung: Die Spannung wird mit der Einheit (Volt) angegeben und mit dem Buchstaben abgekürzt. Sie ist die Stärke des Antriebes in einem Stromkreis. Je höher die Spannung ist, desto grösser wird der Elektronenfluss. Stromstärke: Die Stromstärke wird mit der Einheit (Ampère) gemessen und ist abhängig davon wie viele Elektronen pro Sekunde durch den Leiter fliessen. Die Stromstärke wird mit dem Buchstaben abgekürzt. Man kann die Stromstärke mit fliessendem Wasser in einem Rohr vergleichen. Je schneller das Wasser durch das Rohr fließt, desto höher ist die Flussgeschwindigkeit. Genauso ist es auch beim elektrischen Strom. Je mehr Elektronen in einer Sekunde durch den Leiter fließen, desto größer ist die elektrische Stromstärke. „Elektrischer Widerstand: Dies ist die Eigenschaft elektrischer Leiter, Elektronen in ihrer Bewegung zu hemmen. Die Elektronen stossen auf ihrem Weg durch den Leiter auf Atome. Dabei geben sie Energie an den Leiter ab. Dieser erwärmt sich. Als Formelzeichen wird der Buchstabe verwendet. Die Einheit ist Ohm (). Weist ein Leiter einen kleinen Widerstand ). Weist ein Leiter einen kleinen Widerstand ). Weist ein Leiter einen kleinen Widerstand auf, hat er eine hohe Leitfähigkeit. Je kleiner der Widerstand eines Leiters ist, desto höher ist seine Leitfähigkeit. Die drei Grössen lassen sich gut mit einem Wasserkreislauf vergleichen: 2 Aufgabe: a) Versuche im oberen Bild die Begriffe Spannung, Stromstärke, Stromquelle und Verbraucher den Begriffen Turbine, Wasserstrom, Wasserdruck und Pumpe zuzuordnen. Schreibe die Begriffe an den richtigen Platz im oberen Bild b) Zeichne eine Schaltskizze eines zum obigen Wasserkreislaufes vergleichbaren Stromkreises. Wie kann die Stromstärke gemessen werden? Die Stromstärke kann vor oder hinter dem Verbraucher gemessen werden, wie die Darstellung unten zeigt. Dazu schaltet man das Multimeter in Serie mit der Glühbirne. Das Multimeter muss über mA und COM an den Stromkreislauf angeschlossen werden. Wichtig ist, dass der Strom durch das Multimeter fliessen muss! Danach kann noch die Feineinstellung für die gewünschte Grösse vorgenommen werden. 3 Wie kann die Spannung gemessen werden? Die Spannung wird immer durch eine Parallelschaltung des Spannungsmessgeräts gemessen. Dazu wird das Multimeter über COM und VHz angeschlossen. Das Bild unten zeigt dies auch Hz angeschlossen. Das Bild unten zeigt dies auch noch bildlich dargestellt. 4 5 6