Arbeitsblatt: Fragekatalog Elektrizitätslehre

Repetition Elektrizitätslehre Ladung Es gibt zwei unterschiedliche Ladungsarten: positive und negative Ladung. Gleichnamige Ladungen stoßen sich gegenseitig ab, ungleichnamige ziehen sich an. Ladungen sind die Ursache dafür, dass sich Gegenstände anziehen und abstoßen können. Eine Folge der Kraftwirkung zwischen Ladungen ist die Influenz. Stromkreiselemente Was muss vorliegen, damit eine Lampe leuchtet? ein geschlossener Stromkreis Was dient als Verlängerung eines Stromkreises? Kabel Wie kann ein Stromkreis geöffnet und geschlossen werden? mit Schaltern Was schützt Bauteile im Stromkreis vor zu grossen Strömen? Sicherungen Ich kann die drei elektrischen Grössen benennen und die dazugehörigen Masseinheiten benennen und zuordnen (z.B. Spannung und Volt). Nenne die drei Grundgrössen mit ihren Symbolen. Was ist Spannung? Volt Druck einer Energiequelle in einem Stromkreis, der geladene Elektronen (Strom) durch eine leitende Schleife drückt und sie dadurch in die Lage versetzt, elektrische Arbeit zu verrichten, indem sie beispielsweise eine Lampe zum Leuchten bringen 1 Was ist der Widerstand? Ohm Was ist die Stromstärke? Widerstand, den Spannung in einem Stromkreis durch den elektrischen Leiter erfährt. Dadurch wird die Stromstärke reduziert. Der elektrische Widerstand funktioniert also im übertragenen Sinne wie eine mechanische Bremse. ist ein Mass für die elektrische Ladung, die pro Sekunde durch einen Leiterquerschnitt hindurchfliesst Ampere Wie kann man sich Stromstärke vorstellen? Anzahl gebundene Teilchen (Elektronen) pro Zeiteinheit Ich kann das Ohmche Gesetz an Rechenaufgaben anwenden (U R mal I) Was ist das Ohmsche Gesetz? Das Gesetz besagt, wenn an einem Objekt eine Spannung angelegt wird, ändert sich der hindurchfliessende elektrische Strom proportional, also konstant, zur Spannung. Formeln? 230 und 46 gesucht: Stromstärke I 2 und 4.5 gesucht: Spannung U 3 und 0.5 gesucht: Widerstand Ich kann Alltagsbeispiele und Gegenstände nennen, welche beispielsweise eine Spannungsquelle oder ein Widerstand sind. Beispiele, die als Spannungsquelle gebraucht werden? Steckdose (230V) Batterie (4.5V) Solarzellen Generatoren Welche Informationen findest du auf der Batterie? Spannung (Volt) 2 Was sind Widerstände? künstliche Widerstände, die den Stromfluss/die Spannung optimieren Ich kann die wichtigsten Schaltsymbole mit den zugehörigen Gegenstände in einem Schaltkreis zuordnen. Ich kann einfache Schaltkreise skizzieren. Übungen: Gründe, wenn ein elektrisches Alltagsgerät nicht funktioniert? nicht eingesteckt, Birne kaputt, Kabel defekt, Sicherung rausgesprungen Ich kann eine Serie- oder eine Parallelschaltung anhand dessen Aufbau erkennen und definieren. Was ist eine Serieschaltung? Eine Reihen- oder auch Serienschaltung bedeutet, dass die Lampen hintereinander, also in Reihe, geschaltet werden. Hierbei gibt es nur einen Stromkreis. 1 Stromkreis, mehrere Verbraucher Was ist eine Parallelschaltung? Parallelschaltung hingegen entstehen mehrere Stromkreise, da jedes Leuchtmittel einen eigenen Stromkreis hat. Mehrere Stromkreise, 1 Stromkreis pro Verbraucher 3 Beispiele von Serieschaltungen? Weihnachtslichterkette Gerät, das mehrere Batterien benötigt (- hohe Spannung erzielen) Ich kann die Auswirkung des Aufbaus einer Serie- oder einer Parallelschaltung in eigenen Worten nennen. Was ist der Nachteil einer Serieschaltung? Wenn etwas nicht mehr funktioniert, funktionieren alle (Lampen) nicht mehr. beim Durchlaufen von jedem Verbraucher kommt es zu einem Spannungsabfall - die Lampen leuchten nicht mehr so hell Vorteile einer Serieschaltung? Verkabelung sehr einfach man braucht weniger Material Aufwand Wann braucht man eine Serieschaltung? viele Verbraucher sind an einer Quelle angeschlossen (Lichterkette) ein Gerät benötigt mehrere Batterien 3 Was wird immer durch eine Serieschaltung gemacht? (Strom-)Sicherungen Vorteile einer Parallelschaltung? Mehrere Steckdosen anschliessbar mehrere Elemente anschliessen, ohne dass alle gleichzeitig eingeschaltet sein müssen Wenn von 3 Lampen eine nicht mehr funktioniert, wie verhalten sich die anderen zwei in einer a) Serieschaltung? b) Parallelschaltung? Wenn zu einer Lampe eine zweite Lampe hinzugefügt wird, wie verändert sich die Helligkeit in einer a) Serieschaltung? b) Parallelschaltung? a) Keine Lampe brennt mehr b) Die anderen zwei brennen noch a) Gesamtwiderstand erhöht sich, die Spannung der Batterie bleibt - Lampen leuchten etwas weniger hell b) beide Lampen liegen an der Batteriespannung; der Strom in der Hauptleitung verdoppelt sich - Lampen leuchten beide gleich stark wie eine alleine (weniger Widerstand) 4 Ich kann eine Serie-. Parallel- oder gemischte Schaltung unterscheiden. (Stromkreise untersuchen) Um welche Schaltung handelt es sich? Parallelschaltung Serienschaltung Gemischte Schaltung Zeichne für jede Schaltung den passenden Schaltplan Ich kann den Aufbau einer UND-Schaltung in eigenen Worten erklären und mind. 2 Beispiele nennen. Was ist eine UNDSchaltung? Beide Schalter müssen geschlossen sein, damit ein Strom fliesst. Werden Schalter in Reihe geschaltet, spricht man auch von einer UNDSchaltung. - Sicherheitsmechanismus Schaltplan? Warum sind UNDSchaltungen sinnvoll? Schutz vor Schaden an Gebäude Schutz vor Personen (ua Kindersicherung) Beispiele? Waschmaschine - Einschaltknopf Türverschluss Mikrowelle Rasenmäher 5 Ich kann den Aufbau einer ODER-Schaltung in eigenen Worten erklären und mind. 2 Beispiele nennen. Was ist eine OderSchaltung? Bei zB der Klingelanlage sind beide Schalter parallel geschaltet. Bei dieser Anordnung von Schaltern spricht man von einer ODERSchaltung. Ein elektrischer Strom fliesst bereits, wenn Schalter 1 oder Schalter 2 geschlossen ist. Erstelle eine ODERSchaltplan für eine Auto mit 4 Türen, bei dem die Leuchte aufleuchten muss, wenn min. eine Türe geöffnet ist. Warum leuchtet die Lampe bei der Oder-Schaltung, wenn nur 1 Schalter geschlossen ist? weil ein Stromkreis fliesst Warum ist es egal, welche Türe offen ist? parallel geschaltet, jede Türe hat ihren eigenen Stromreis 6 Ich kann eine UND- ODER-Schaltung unterscheiden. 7 Lösung: 8 Ich kann erkennen, ob die Spannung oder die Stromstärke in einem Stromkreis gemessen wird. Wie wird der Strom die Stromstärke gemessen? (Ampere) mit einem Amperemeter Wie wird gemessen? Um den Strom zu messen, muss ein Stromkreis geöffnet und ein Amperemeter in den Kreislauf integriert werden. Auf diese Weise müssen alle Elektronen das Messgerät durchlaufen, was eine präzise Strommessung gewährleistet. - wird immer in Reihe zum Verbraucher gemessen Wie verhalten sich die Werte an unterschiedlichen Messstellen? sie sind überall gleich Wie wird die Spannung gemessen? (Volt) mit einem Voltmeter Wie wird gemessen? Spannungsmesser werden immer parallel zu dem Gerät/Spannungsquelle geschaltet, an dem die elektrische Spannung gemessen werden soll (Batterie/Verbraucher). 9 Was ist ein Kurzschluss? Elektrischer Stromkreis ohne Verbraucher - die Pole der Spannungsquelle werden direkt miteinander verbunden - Kurzschluss - es fliesst sehr hoher elektrischer Strom, da sich ihm kein Widerstand entgegensetzt Was kann man gegen Kurzschlüsse tun? Sicherungen benutzen Wann kann der elektrische Strom fliessen? Voraussetzung: eine elektrische Quelle (zB Batterie) Kabel min. ein Verbraucher das Vorhandensein eines geschlossenen Stromkreises Was gibt es für Sicherungen? Schmelzsicherungen Magnetsicherungen FI-Schalter Kirchoffsche Gesetze Knotenregel In jedem Knotenpunkt eines Stromkreises ist die Summe aller hinfliessenden Ströme genauso groß wie die Summe aller abfliessenden Ströme. Maschenregel Die Spannung der Quelle ist immer genauso gross wie die Summe aller Teilspannungen einer Masche. 10 LED (Leuchtdiode) Glühbirne 11 Aufgaben zu: Einfache Stromkreise Um was für eine Schaltung handelt es sich? Reihen- oder Serienschaltung Es handelt sich um eine Reihen- oder Serienschaltung zweier Glühlampen. ODER Schaltung Es handelt sich um eine ODER Schaltung zweier Ein-AusSchalter. Parallelschaltung Es handelt sich um eine Parallelschaltung zweier Glühlampen. UND Schaltung Es handelt sich um eine UND Schaltung zweier Ein-AusSchalter. Gib an, bei welcher Schalterstellung die Glühlampe L1 leuchtet? S1 und S2 geschlossen. Beide Schalter müssen geschlossen sein, damit der Stromkreis geschlossen ist. S1 und S2 geschlossen. Mindesten ein Schalter muss geschlossen sein, damit der Strom fließen kann. S1 in Stellung 2 und S2 in Stellung 2. Bei dieser Wechselschaltung leuchtet die Glühlampe, wenn entweder beide Schalter in Stellung 1 oder beide in Stellung 2 sind. 12 S1 und S2 und S3 geschlossen. Die Glühlampe leuchtet, wenn entweder Schalter 3 oder die beiden Schalter 1 und 2 geschlossen sind. S1 und S3 geschlossen und S2 offen. Die Glühlampe leuchtet, wenn Schalter 1 geschlossen ist und entweder Schalter 3 oder 2 geschlossen sind. S1 geschlossen und S2 offen. Schalter 1 muss geschlossen sein und Schalter 2 darf nicht geschlossen sein, da er sonst einen Kurzschluss verursacht. 13 14 15 16