Elektrostatik und Elektrodynamik
Elektrische Ladung, Leiter & Isolatoren, Potential & Spannung, Strom & Stromkreis, Parallel- und Serieschaltung,
Elektrische Ladung, Leiter & Isolatoren, Potential & Spannung, Strom & Stromkreis, Parallel- und Serieschaltung,
Die Lichterkette einer Gartenparty hat einen Nachteil. Wird eine Lampe rausgedreht, erlöschen auch alle anderen Lampen. Wie sind die Lampen geschaltet?
In Serie!
Wie heisst diese Schaltung? Was weisst du über die Ströme in dieser Schaltung?
Parallelschaltung: Die Ströme werden auf die verschiedenen Verbraucher aufgeteilt.
Wie heisst diese Schaltung? Was weisst du über die Ströme in dieser Schaltung?
Serieschaltung: Die Ströme sind überall gleich gross!
Wie wird ein Strommessgerät/Ampèremeter in eine Schaltung eingebaut?
In Serie!
Wie wird ein Spannungsmessgerät/Voltmeter in eine Schaltung eingebaut?
Parallel zum Schaltelement, bei welchem man die Spannung messen möchte.
Was weisst du über diese Schaltung?
- Parallelschaltung
- Mehrere Wege für die Elektronen
- Überall gleiche Spannung (U1 = U2 = U3)
- Stromstärke wird aufgeteilt (I1 = I2 + I3)
- Lampen (Widerstände) sind parallel geschaltet
Was weisst du über diese Schaltung?
- Serieschaltung
- Ein Weg für die Elektronen
- Überall gleiche Stromstärke (I1 = I2 = I3)
- Spannung wird aufgeteilt (U1 = U2 + U3)
- Lampen (Widerstände) sind in Serie geschaltet
Strom- oder Spannungsmessgerät?
Gelb: I
Rot: I
Blau: I
Strom- oder Spannungsmessgerät?
Gelb: V
Rot: V
Blau: V
Strom- oder Spannungsmessgerät?
Gelb: A
Rot: V
Strom- oder Spannungsmessgerät?
Gelb: A
Rot: V
Um welche chemischen Elemente handelt es sich hier?
H; He; Li; B
Wasserstoff; Helium; Lithium; Bor
Um welche chemischen Elemente handelt es sich hier?
C; N; O; F
Kohlenstoff; Stickstoff; Sauerstoff; Fluor
Um welche chemischen Elemente handelt es sich hier?
Na; Mg; Al; P
Natrium; Magnesium; Aluminium; Phosphor
Um welche chemischen Elemente handelt es sich hier?
S; Cl; Fe; Ni
Schwefel; Chlor; Eisen, Nickel
Um welche chemischen Elemente handelt es sich hier?
Cu; Zn; Pt; Au; Pb
Kupfer; Zink; Platin; Gold; Blei
Wie heisst diese Maschine? Wie funktioniert sie?
Influenzmaschine. Wenn man an der Kurbel dreht, so laden sich die beiden Metallkugeln unterschiedlich auf. Sobald die Potentialdifferenz (Spannung) zwischen den beiden Kugeln genügend gross ist, gibt es einen Ladungsausgleich (Blitz).
Dabei entstehen Spannungen von bis zu 160'000 V!
Wie heisst dieses Gerät? Erkläre den abgebildeten Versuch.
Bandgenerator. Sobald sich das Silikonband im Bandgenerator dreht, lädt sich die Metallkugel positiv auf. Die Alufäden werden dadurch ebenfalls positiv geladen. Da sich gleiche Ladungen abstossen, stehen alle Fäden in unterschiedlichen Richtungen in die Höhe.
Wie heisst dieses Gerät? Erkläre den abgebildeten Versuch.
Bandgenerator: Da die Hohlkugel des Bandgenerators elektrostatisch geladen ist und die 2. Kugel neutral (geerdet) ist, kommt es zum Ladungsausgleich: Blitz!
Wie heisst dieses Gerät? Erkläre den abgebildeten Versuch!
Bandgenerator: Die Versuchsperson lädt sich ebenfalls positiv auf (auch die Haare) die Haare stossen sich daher gegenseitig ab (gleich wie beim Versuch mit den Alufäden).
Ergänze den folgenden Satz: Zwei gleiche Ladungen...
stossen sich ab.
Ergänze den folgenden Satz: Zwei unterschiedliche Ladungen...
ziehen sich an.
Wird ein Plexiglasstab mit einem Seidentuch gerieben, so ist er nachher ... geladen.
positiv
Wird ein PVC-Stab mit einem Wolltuch gerieben, so ist er nachher ... geladen.
negativ
Erkläre diesen Versuch und erkläre auch, was du aus diesem Versuch lernst.
Das Glimmlämpchen leuchtet auf, sobald man sich mit dem geladenen PVC- oder Plexiglasstab dem Lämpchen nähert. Wir lernen daraus, dass es sich hier um elektrische Ladung handelt.
Aus welchen Bestandteilen besteht ein Atom? Was weisst du über diese Bestandteile?
Elektronen: in der Hülle, sind relativ klein, negativ geladen
Protonen: im Kern, sind relativ gross, positiv geladen
Neutronen: im Kern, sind relativ gross, neutral (nicht geladen)
Wo zeichnest du mit welcher Farbe wie viele Punkte?
Kern: 11 grüne und 11 rote Punkte
1. Schale: 2 blau Punkte
2. Schale: 8 blaue Punkte
3. Schale: 1 blauer Punkt
Wo zeichnest du mit welcher Farbe wie viele Punkte?
Kern: 8 grüne und 8 rote Punkte
1. Schale: 2 blau Punkte
2. Schale: 6 blaue Punkte
Was verstehst du unter dem Begriff "Ordnungszahl"?
Zahl der Protonen im Kern (und somit Zahl der Elektronen in der Hülle, falls das Atom nicht geladen ist).
Erkläre, warum ein Plexiglasstab positiv aufgeladen wird, wenn er mit einem Seidentuch gerieben wird.
Den Atomen vom Plexiglasstab werden durch das Reiben Elektronen weggerissen, es gibt ein Elektronenmangel auf dem Stab.
Erkläre, warum ein PVC-Stab negativ aufgeladen wird, wenn er mit einem Wolltuch gerieben wird.
Den Atomen vom Wolltuch werden durch das Reiben Elektronen weggerissen, diese Elektronen sind anschliessend auf dem Stab, es gibt ein Elektronenüberschuss auf dem Stab.
Was passiert beim folgenden Versuch und was lernst du daraus?
Auf einem Glas liegt a) ein Metallstab und b) ein Plexiglasstab. Diese berühren fast ein Styroporkügelchen. Wir berühren nun mit einem geladenen Plexiglasstab das andere Ende des Stabes.
a) Das Styroporkügelchen wird vom Metallstab angezogen.
b) Das Styroporkügelchen wird vom Metallstab nicht angezogen.
Wir lernen daraus, das Metall elektrische Ladung leitet, Kunststoff jedoch ist ein Isolator.
Nenne verschiedene elektrische Leiter.
- Metall (Gold, Silber, Kupfer)
- Kohlestangen
- Lösungen von Säuren mit Wasser
- Lösungen von Salz mit Wasser
Nenne verschiedene Isolatoren.
- Glas
- Kunststoff
- Kork
- Gummi
- trockenes Holz
- Öl
- Porzellan
Erkläre den folgenden Versuch.
Wenn man mit dem Glimmlämpchen den Plexiglasstab an verschiedenen Orten berührt, so blitzt es immer wieder auf. Wenn man mit dem Glimmlämpchen den geladenen Metallstab berührt, so blitzt es nur einmal auf. Grund: Beim Metall fliessen die Elektronen beim 1. Kontakt zum Glimmlämpchen.
Was kannst du mit einem Elektroskop zeigen?
Dass ein Gegenstand geladen ist.
Erkläre das Funktionsprinzip eines Elektroskops.
Sobald man mit einem geladenen Gegenstand das Elektroskop berührt, fliesst die Ladung auf das Elektroskop. Da schlussendlich alles gleich geladen ist, stossen sich die beiden Metallplättchen im Innern gegenseitig ab.
Die Fähigkeit, Arbeit leisten zu können, nennt man...
Potential
Erkläre anhand dieser Grafik, was du unter dem Begriff "Spannung" verstehst.
Zwischen den zwei verschieden geladenen Kugeln besteht eine Potentialdifferenz. Diese Potentialdifferenz ist die Ursache des Bestrebens zum Ladungsausgleich (Blitz). Man nennt diese Potentialdifferenz Spannung.
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Cartes-fiches
Was kannst du mit einem Elektroskop zeigen?
Dass ein Gegenstand geladen ist.
Erkläre das Funktionsprinzip eines Elektroskops.
Sobald man mit einem geladenen Gegenstand das Elektroskop berührt, fliesst die Ladung auf das Elektroskop. Da schlussendlich alles gleich geladen ist, stossen sich die beiden Metallplättchen im Innern gegenseitig ab.
Die Fähigkeit, Arbeit leisten zu können, nennt man...
Potential
Erkläre anhand dieser Grafik, was du unter dem Begriff "Spannung" verstehst.
Zwischen den zwei verschieden geladenen Kugeln besteht eine Potentialdifferenz. Diese Potentialdifferenz ist die Ursache des Bestrebens zum Ladungsausgleich (Blitz). Man nennt diese Potentialdifferenz Spannung.
Wie lautet die Einheit und der Formelbuchstabe der Spannung?
Einheit: 1 Volt (1 V)
Formelbuchstabe: U
Erkläre, was man unter einem elektrisch geladenen Körper versteht.
Ein elektrisch geladener Körper hat entweder Elektronenmangel (positiv geladen) oder Elektronenüberschuss (negativ geladen).
Erkläre, wie es durch Aufladen unseres Körpers zu leichten elektrischen Schlägen kommen kann.
Geht man über einen Teppich oder rutscht man auf dem Autopolster rum, so lädt man sich elektrostatisch auf. Berührt man anschliessend einen ungeladenen Gegenstand (insbesondere Metall), so entlädt man sich, wobei man einen elektrischen Schlag bekommt.
Erkläre dieses Bild.
Alle Stoffe bestehen aus Atomen, auch Metalle. In festen Stoffen sind diese Atome regelmässig angeordnet. Wenn sich Atome zu einem festen Stoff, also zu einem Metallstück zusammenlagern, so tritt etwas Neues ein:
Jedes Atom gibt ein Elektron frei. Dieses kann sich im Metall bewegen und bildet
mit den anderen „freien Elektronen“ eine Art Gas, die nunmehr bewegliche negative Elektrizität.
Wie die Teilchen jedes Gases schwirren auch die Elektronen wild durcheinander. Sie können aber die Metalloberfläche nicht verlassen. Der Leitungsdraht bildet somit ein Gefäss, in dem das Elektronengas eingeschlossen ist.
Der elektrische Strom, der in einem Leitungsdraht fliesst, ist nichts anderes als...
...fliessende Elektronen.
Welche 2 Merksätze fallen dir zu diesem Bild ein?
Die Elektronen bewegen sich immer von – nach +!
Der technische Strom fliesst immer von + nach – !
Wovon hängt die Stromstärke ab?
Die Stromstärke hängt von der Zahl der Elektronen ab, die in einer Sekunde
durch den Leiterquerschnitt fliessen.
Wie lautet die Einheit und der Formelbuchstabe der Stromstärke?
Einheit: 1 Ampère (1 A)
Formelbuchstabe: I
Die Stromstärke 1 A liegt vor, wenn pro Sekunde rund...
6.25 ∙ 10(hoch)18 Elektronen durch den Leiterquerschnitt fliessen.
Was verstehst du unter dem Ausdruck "statische Elektrizität"?
Wenn die Verhältnisse zwischen geladenen Körpern untersucht werden, ohne dass ein Elektronenfluss vorhanden ist, so reden wir von ruhender oder statischer Elektrizität.
Was verstehst du unter dem Ausdruck "dynamische Elektrizität"?
Sind Elektronen in einer bestimmten Richtung in Bewegung, so haben wir es mit bewegter Ladung zu tun, d.h. mit bewegter oder dynamischer Elektrizität.
Was verstehst du unter dem Ausdruck "geschlossener Stromkreis"?
Verbinden wir den Plus- und den Minuspol einer Stromquelle mit einem geschlossenen Leitersystem (z.B. Stromkabel), so bewegen sich die Elektronen vom Minuspol zum Pluspol: Es fliesst ein Strom. Man spricht von einem geschlossenen Stromkreis.
Welcher Schaltbeschrieb passt zu diesem Bild?
Erkläre diesen Schaltplan. Wie heisst diese Schaltung?
Mit einer Stromquelle, einem Lämpchen und zwei Umschaltern so, dass das Lämpchen von jedem Schalter sowohl ein wie ausgeschaltet werden kann. (Sogenannte Wechselschaltung)
Um eine Glühlampe ausschalten zu können, muss ein Schalter in den Stromkreis eingebaut werden. Muss er parallel zu Glühlampe oder in Serie eingefügt werden?
In Serie!
Wird in einer Lichterkette ein Lämpchen rausgedreht, leuchten die anderen trotzdem weiter. Wie sind die Lampen geschaltet?
Parallel!
Die Lichterkette einer Gartenparty hat einen Nachteil. Wird eine Lampe rausgedreht, erlöschen auch alle anderen Lampen. Wie sind die Lampen geschaltet?
In Serie!
Wie heisst diese Schaltung? Was weisst du über die Ströme in dieser Schaltung?
Parallelschaltung: Die Ströme werden auf die verschiedenen Verbraucher aufgeteilt.
Wie heisst diese Schaltung? Was weisst du über die Ströme in dieser Schaltung?
Serieschaltung: Die Ströme sind überall gleich gross!
Wie wird ein Strommessgerät/Ampèremeter in eine Schaltung eingebaut?
In Serie!
Wie wird ein Spannungsmessgerät/Voltmeter in eine Schaltung eingebaut?
Parallel zum Schaltelement, bei welchem man die Spannung messen möchte.
Was weisst du über diese Schaltung?
- Parallelschaltung
- Mehrere Wege für die Elektronen
- Überall gleiche Spannung (U1 = U2 = U3)
- Stromstärke wird aufgeteilt (I1 = I2 + I3)
- Lampen (Widerstände) sind parallel geschaltet
Was weisst du über diese Schaltung?
- Serieschaltung
- Ein Weg für die Elektronen
- Überall gleiche Stromstärke (I1 = I2 = I3)
- Spannung wird aufgeteilt (U1 = U2 + U3)
- Lampen (Widerstände) sind in Serie geschaltet
Strom- oder Spannungsmessgerät?
Gelb: I
Rot: I
Blau: I
Strom- oder Spannungsmessgerät?
Gelb: V
Rot: V
Blau: V
Strom- oder Spannungsmessgerät?
Gelb: A
Rot: V
Strom- oder Spannungsmessgerät?
Gelb: A
Rot: V
Um welche chemischen Elemente handelt es sich hier?
H; He; Li; B
Wasserstoff; Helium; Lithium; Bor
Um welche chemischen Elemente handelt es sich hier?
C; N; O; F
Kohlenstoff; Stickstoff; Sauerstoff; Fluor
Um welche chemischen Elemente handelt es sich hier?
Na; Mg; Al; P
Natrium; Magnesium; Aluminium; Phosphor
Um welche chemischen Elemente handelt es sich hier?
S; Cl; Fe; Ni
Schwefel; Chlor; Eisen, Nickel
Um welche chemischen Elemente handelt es sich hier?
Cu; Zn; Pt; Au; Pb
Kupfer; Zink; Platin; Gold; Blei
Wie heisst diese Maschine? Wie funktioniert sie?
Influenzmaschine. Wenn man an der Kurbel dreht, so laden sich die beiden Metallkugeln unterschiedlich auf. Sobald die Potentialdifferenz (Spannung) zwischen den beiden Kugeln genügend gross ist, gibt es einen Ladungsausgleich (Blitz).
Dabei entstehen Spannungen von bis zu 160'000 V!
Wie heisst dieses Gerät? Erkläre den abgebildeten Versuch.
Bandgenerator. Sobald sich das Silikonband im Bandgenerator dreht, lädt sich die Metallkugel positiv auf. Die Alufäden werden dadurch ebenfalls positiv geladen. Da sich gleiche Ladungen abstossen, stehen alle Fäden in unterschiedlichen Richtungen in die Höhe.
Wie heisst dieses Gerät? Erkläre den abgebildeten Versuch.
Bandgenerator: Da die Hohlkugel des Bandgenerators elektrostatisch geladen ist und die 2. Kugel neutral (geerdet) ist, kommt es zum Ladungsausgleich: Blitz!
Wie heisst dieses Gerät? Erkläre den abgebildeten Versuch!
Bandgenerator: Die Versuchsperson lädt sich ebenfalls positiv auf (auch die Haare) die Haare stossen sich daher gegenseitig ab (gleich wie beim Versuch mit den Alufäden).
