Grundbegriffe der Elektrik-G: Unterschied zwischen den Versionen
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| − | | Hinweise = Mit diesem Heft lernst Du die wichtigsten Grundlagen um den elektrischen Strom zu verstehen. | + | | Hinweise = Mit diesem Heft lernst Du die wichtigsten Grundlagen, um den elektrischen Strom zu verstehen. |
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Aktuelle Version vom 24. November 2016, 20:15 Uhr
elektrische Ladung, elektrische Spannung,
elektrische Stromstärke & elektrischer Widerstand
| Anforderungen | |
|---|---|
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forschendes Niveau (Pflicht) |
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forschendes Niveau (Wahl) |
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grundlegendes Niveau (Pflicht) |
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grundlegendes Niveau (Wahl) |
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erweitertes Niveau (Pflicht) |
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erweitertes Niveau (Wahl) |
| Arbeitsform | |
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Arbeitsblatt |
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Buch |
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Computer |
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Experiment |
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Film |
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Referat |
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Werken |
| Sozialform | |
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Einzelarbeit |
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Partnerarbeit |
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Gruppenarbeit |
| Kontrolle | |
|---|---|
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Schüler |
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Lehrer |
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Aufgabe erledigt |
| Glossar / Lexikon | |
|---|---|
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Dieses Wort muss mit Erklärung in das Glossar übertragen werden. |
| Lizenz |
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Zusammengestellt von: K. Kowalski |
| # | Name der Aufgabe | Niveau |
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Kontrolle | |
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| 1 | Glossar | 
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| 2 | Die elektrische Ladung |
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| 3 | Ladungen verschieben | 
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| 4 | Bewegte Ladungen sind ein elektrischer Strom |
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| 5 | Die Stromstärke messen |
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| 6 | Die elektrische Spannung messen |
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Zusätzlich habe ich folgendes gemacht:
| Begriff | Erklärung |
|---|---|
| die elektrische Ladung | |
| Fachbegriff | Jede Wissenschaft hat eine eigene Fachsprache. Sie besteht aus Fachbegriffen und bestimmten Formulierungen. Ein Fachbegriff hat – anders als die meisten Worte aus unserer Alltags-Sprache – eine eindeutige und festgelegte Bedeutung. Wenn man diese Begriffe verwendet, kann man sich leichter ausdrücken und verständlich machen. Außerdem vermeidet man so Missverständnisse. |
| elektrischer Leiter | |
| Isolator | |
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| Begriff | Erklärung |
|---|---|
| elektrischer Strom | |
| Versuchsreihe | In einer Versuchsreihe wird systematisch ein Parameter nach dem anderen verändert und beobachtet, wie sich der Ausgang des Versuches dadurch ändert. |
| Die Stromstärke | |
| Die elektrische Spannung | |
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Sicherlich hast Du auch schon einmal "eine gewischt" bekommen, wenn Du einen Türgriff aus Metall, eine Heizung oder einen Freund berührt hast. Vielleicht hast Du auch schon einmal beobachtet, dass Deine Haare knistern, wenn Du Dir einen Fleece-Pulli über den Kopf streifst.
Beide Fälle sind auf das gleiche Phänomen zurück zu führen. Um dieses Phänomen genauer zu untersuchen, kannst Du einige Versuch selbst durchführen:
Alle Dinge bestehen aus winzig kleinen Bausteinen, den Atomen. Diese Atome sind aus noch kleineren Teilchen zusammengesetzt, die Kräfte aufeinander ausüben. Sie ziehen sich gegenseitig an oder stoßen sich gegenseitig ab. Die Ursache dafür bezeichnen wir als 
die elektrische Ladung eines Teilchens. Wir kennen zwei Arten elektrischer Ladungen; positive elektrische Ladungen (+) und negative elektrische Ladungen (—).
Wenn in einem Körper gleich viele positive und negative Ladungen vorhanden sind (und diese gleichmäßig verteilt sind), dann spüren wir diese Ladungen nicht. Wir sagen dann, der Körper ist elektrisch neutral. Sobald aber eine Art von Ladungen überwiegt, können wir diese feststellen. Diese Ladungsüberschüsse bewirken eine Kraft. Diese Kraft ist verantwortlich für die Effekte in den Versuchen, die Du auf diesem Arbeitsblatt findest.
Gut zu wissen: Niemand hat bisher je ein Atom oder ein Elektron gesehen weil sie dafür viel zu klein sind. Wir können sie nur messen. So wie das Atom hier gezeichnet ist können wir es uns aber leicht vorstellen. Im Kern befinden sich die positiv geladenen Protonen und die ungeladenen Neutronen. In der Hülle sind genau so viele der negativ geladenen Elektronen unterwegs wie Protonen im Kern sind. So erscheint das Elektron nach außen elektrisch neutral.
Einigen Atomen kann man Elektronen wegnehmen, andere Atome können noch welche aufnehmen. Weil dann die Anzahl der positiven und negativen Ladungen nicht mehr übereinstimmen, sind diese Atome dann positiv oder negativ geladen.
Du hast vermutlich schon festgestellt, dass Du unterschiedliche Ladungen voneinander trennen kannst. Wenn Du mit einem Luftballon an Deinen Haaren reibst, werden Deine Haare vom Luftballon angezogen.
Der Grund dafür ist, dass durch die Reibung einige der negativen Ladungen aus Deinen Haaren auf dem Luftballon haften bleiben. Der Ballon hat nun zu viele negative Ladungen. Er ist also negativ geladen. Deinen Haaren fehlen diese Ladungen, sie haben nun mehr positive als negative Ladungen. Sie sind daher positiv geladen. Genau genommen sind es also die ungleichmäßig verteilten Ladungen in Deinen Haaren und dem Ballon die sich anziehen.
Wenn Du gut aufgepasst hast, konntest Du so erklären, wieso zwei Folien sich gegenseitig abstoßen, wenn Sie z.B. an einer Kunststoffplatte aufgeladen wurden.
Aber wie lässt sich erklären, dass du Papierschnipsel unter einer Kunststoffplate zum Tanzen bringen kannst, wenn Du mit einem Tuch über die Kunststoffplatte wischt!? Die Papierschnipsel stehen mit der Kunststoffscheibe doch gar nicht in Kontakt!
Das kannst Du mit Hilfe eines Elektroskops verstehen. Das Elektroskop ist ein Gerät zum Nachweis von elektrischen Ladungen. Das Prinzip, mit dem es funktioniert, kennst Du bereits.
Mit einem Elektroskop können elektrische Ladungen nachgewiesen werden.
Ladungen die auf ein Elektroskop aufgebracht werden, verteilen sich gleichmäßig auf allen Metallteilen. Wenn sich ein Überschuss positiver oder negativer Ladungen auf dem Elektroskop befindet, dann schlägt der Zeiger aus. Je größer der Ladungsüberschuss ist, desto stärker ist der Ausschlag des Zeigers.
In einigen Stoffen können sich elektrische Ladungen (Elektronen) ganz besonders gut bewegen. Dazu zählen vor allem die Metalle.
Diese Eigenschaft der Metalle nutzt man beim Stromkabel. Wenn man auf ein Ende eines Stromkabels viele elektrische Ladungen aufbringt und diese am anderen Ende des Kabels wieder aufsammelt, fließen die Ladungen durch das Stromkabel, genauso wie Wasser durch eine Wasserleitung fließt. Man sagt, das Stromkabel (oder allgemeiner gesagt Metall) leitet den Strom der elektrischen Ladungen (oder umgangssprachlich den elektrischen Strom). Daher bezeichnen wir Metall als einen elektrischen Leiter.
Stoffe, in denen sich elektrische Ladungen nicht bewegen können bezeichnen wir als elektrische Isolatoren. Der Kunststoffmantel des Stromkabels ist ein Isolator - zum Glück, denn sonnst würde man ja stets einen elektrischen Schlag bekommen, wenn man ein Stromkabel berührt.
Stoffe in denen sich Ladungen nicht bewegen können bezeichnen wir als elektrische Nichtleiter oder als Isolatoren.
Ein Stromkabel besteht immer aus einem elektrischen Leiter. Meistens wird hierfür Kupfer verwendet. Außerdem ist ein Stromkabel mit einem Isolator ummantelt, damit man nicht aus Versehen mit dem elektrischen Leiter in Kontakt kommt.
Die Bewegung der Ladungen kann man weder sehen noch hören. Man kann sie sich aber vorstellen: Wenn Du zwei Glasgefäße am Boden mit einem Schlauch verbindest, und nur in eines der beiden Gefäße Wasser füllst, dann wird das Wasser vom volleren Gefäß durch den Schlauch in das leere Gefäß strömen, bis in beiden Gefäßen gleich viel Wasser steht.
Bei den elektrischen Ladungen ist das beinahe genauso. Nur dass hier statt Wasser elektrische Ladungen fließen. Am Minus-Pol befinden sich viel mehr negative Ladungen. Würdest Du die Pole einer Batterie direkt mit einem elektrischen Leiter verbinden, dann würden die negativen Ladungen vom Minus-Pol durch den Leiter zum Plus-Pol fließen, bis die Ladungen wieder gleichmäßig verteilt sind. (Achtung: Die Batterie wird dabei sehr heiß!)
In unserem Stromnetz sorgen Stromkraftwerke dafür, dass an einem Pol immer genügend Ladungen vorhanden sind. Wir können die fließenden Ladungen in all unseren elektrischen Geräten nutzen.
Wir sagen, es fließt ein elektrischer Strom , wenn Ladungen durch einen elektrischen Leiter strömen.
Die Maßeinheit der Stromstärke das Ampere wurde nach dem Französischen Physiker André-Marie Ampère benannt.
Die Stromstärke gibt an, wie viele Ladungen pro Zeit durch ein Kabel fließen. Weil die Stromstärke in der Elektrik so eine wichtige Größe ist, wurde für die Stromstärke eine eigene Maßeinheit eingeführt. Wir messen die Stromstärke in Ampere (abgekürzt durch ein großes A) und schreiben z.B.: die höchste zulässige Stromstärke des Multimeters beträgt 10A.
Die untere Schreibweise wird üblicherweise in der Physik verwendet.
Um die Stromstärke die z.B. durch eine Glühlampe fließt zu messen, muss ein entsprechend eingestelltes Multimeter in Reihe mit der Glühlampe geschaltet werden. Dabei sind unbedingt mehrere Dinge zu beachten!
Die elektrische Spannung 
