8. Elektrizität 1
8.1 Der Stromkreis
Ein Stromkreis setzt sich zusammen aus:
•
•
•
•
Stromquelle (Batterie, Steckdose)
Verbraucher (Glühlämpchen, ... )
Zuleitungen
Schalter
Kapitel 8 Elektrizität 1
Der Wechselschalter:
Um eine Lampe von zwei Orten
aus einzuschalten, benötigen wir
zwei Wechselschalter.
Kapitel 8 Elektrizität 1
Kapitel 8 Elektrizität 1
Der Wechselschalter:
Um eine Lampe von zwei Orten
aus einzuschalten, benötigen wir
zwei Wechselschalter.
Übungen Seite 39
27.1: Batterie, Trafo, Steckdose, Dynamo, Solarzelle, ...
27.2: Weil man zwischen 2 Leitungswegen aussuchen will.
Kapitel 8 Elektrizität 1
8.2 Elektrische Ladung
Der elektrische Strom besteht in der Bewegung elektrischer Ladungen.
Alltag:
Ausziehen eines Pullis: Es knistert. Im Dunkeln kann
man sogar Funken sehen.
Kämmen: Die Haare stehen auf, .....
Untersuchung der Ladungen:
Versuch:
Installationsrohr oder Hartgummistab oder Lineal mit Katzenfell reiben.
Papierschnipsel auf Tisch legen. Nähern mit geriebenem Stab.
Ergebnis:
Zwischen Stab und Papierschnipsel wirkt eine Kraft.
Die elektrische Ladung entsteht durch Kontakt zweier Körper.
Kapitel 8 Elektrizität 1
Versuch:
Wir reiben abermals das Installationsrohr mit Katzenfell und
berühren das Rohr mit dem einen Anschluss einer Glimmlampe.
Das andere Ende halten wir.
Ergebnis:
Die Glimmlampe leuchtet und zwar die Elektrode, die näher dem
Installationsrohr ist.
Wir wiederholen den Versuch mit einem mit Seide geriebenen
Plexiglasstab.
Ergebnis:
Die Elektrode, die mit der Hand in Berührung ist, leuchtet.
Es gibt zwei verschiedene Arten von Ladungen + und -.
Hartgummistab (Installationsrohr): Glasstab: +
Kapitel 8 Elektrizität 1
Versuch:
1. Ein geriebenes Installationsrohr wird
drehbar aufgehängt.
Wir nähern ein ebenso geriebenes
zweites Installationsrohr.
Ergebnis: Sie stoßen sich ab.
-
-
-
----
2. Ein geriebenes Installationsrohr wird
drehbar aufgehängt.
Wir nähern einen mit Seide geriebenen
Glasstab.
Ergebnis: Sie ziehen sich an.
Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab, ungleichnamige
ziehen sich an.
Die elektrischen Ladungen sind auf Leitern verschiebbar, auf
Nichtleitern sitzen sie fest.
Kapitel 8 Elektrizität 1
8.2.1 Nachweis elektrischer Ladungen.
Ladungen können mit einem Elektroskop nachgewiesen werden.
Das Elektroskop:
-
-
-
-
-
-
Zwei Metallplättchen, die beweglich
sind, sind an einer Metallplatte
befestigt.
Wird auf die Metallplatte eine
Ladung aufgebracht, spreizen sich
die Plättchen, weil die gleichen
Ladungen sich gegenseitig
abstoßen.
Wir laden ein Elektroskop positiv auf (mit geriebenem Glasstab), das
andere negativ (mit geriebenem Hartgummistab).
Verbinden wir die beiden leitend, verschwinden die Ausschläge an den
Elektroskopen.
Es kommt zu einem Ladungsausgleich.
Kapitel 8 Elektrizität 1
Kapitel 8 Elektrizität 1
8.3 Kräfte zwischen Ladungen
----- ----- -
+++
---
+++
------- - - -- -
++
+++++
+ +
+
+
+++++
+++++
+ +
+
+
--
- -
• Zwei Elektroskope stehen
nebeneinander. (neutral)
• Sie werden mit einem Aluminium-stab
mit Isolierstiel verbunden.
• Nähern eines geladenen Stabes ohne
Berührung.
• Die beiden Elektroskope zeigen einen
Ausschlag.
• Abheben des Al-Stabes, dann Entfernen
des geladenen Stabes.
• Wir erhalten zwei verschieden geladene
Körper.
• Ladungsausgleich. Die beiden Körper
sind wieder neutral
Kapitel 8 Elektrizität 1
In der Umgebung eines geladenen Körpers wirken elektrische
Kräfte. Ihren Wirkungsbereich nennt man elektrisches Feld.
Die Trennung elektrischer Ladungen durch ein elektrisches Feld
heißt elektrische Influenz.
Versuch:
Näherung eines geladenen Hartgummistabes an einen
Wasserstrahl.
Kapitel 8 Elektrizität 1
Anwendung:
Der Bandgenerator (Van de Graaf 1931):
Durch den Kontakt des Endlosbandes aus
Gummi mit der Erregerwalze aus Plexiglas
wird diese positiv aufgeladen, das
Endlosband negativ. Durch Influenz
gelangen Elektronen auf das Gummiband
und werden nach unten transportiert.
Dort werden sie über eine Schneide zur Erde
abgeleitet. Die Metallkugel lädt sich dabei
positiv auf. → Spannungen bis 25000 V.
Die elektrischen Ladungen bewirken,
dass sich bei Berührung der Kugel die
Haare von Personen aufrichten.
Aufgabe 29.1 Seite 43 :
Mit einer Pumpe vergleichbar.
Kapitel 8 Elektrizität 1
Anwendung:
Der Bandgenerator (Van de Graaf 1931):
Durch den Kontakt des Endlosbandes aus
Gummi mit der Erregerwalze aus Plexiglas
wird diese positiv aufgeladen, das
Endlosband negativ. Durch Influenz
gelangen Elektronen auf das Gummiband
und werden nach unten transportiert.
Dort werden sie über eine Schneide zur Erde
abgeleitet. Die Metallkugel lädt sich dabei
positiv auf. → Spannungen bis 25000 V.
Die elektrischen Ladungen bewirken,
dass sich bei Berührung der Kugel die
Haare von Personen aufrichten.
Aufgabe 29.1 Seite 43 :
Mit einer Pumpe vergleichbar.
Kapitel 8 Elektrizität 1
8.4 Gewitter
Lies Buch Seite 44
Ein Blitz ist eine Entladung, die innerhalb von Sekundenbruchteilen
zwischen Gebieten mit unterschiedlicher Ladung erfolgt. Innerhalb von
Wolken und zwischen Wolken und Erde.
Blitze wurden erstmals von Benjamin Franklin (1706-1790) untersucht.
In der atmosphärischen Luft befinden sich immer freie Ladungsträger.
Ebenso in Wolken.
(An der Oberseite der Wolke sammeln sich dann eine hohe positive, an
der Unterseite eine etwa gleich hohe, negative Ladung. )
Die Ladungen ziehen einander an und bewegen sich dabei sehr
schnell. Dadurch stoßen sie mit anderen Luftteilchen zusammen und
bilden so neue Ladungen. Die Luft wird leitend und es kommt zur
Entladung, die als Blitz zu sehen ist. Luft wird erwärmt und dehnt sich
dabei sehr stark aus, was zum Donner führt.
Der Blitz schlägt meist in Turmspitzen, hohe Bäume, Gipfelkreuze,
Schiffsmasten etc. ein.
Auf seinem Weg bevorzugt der Blitz leitende Körper (z. B. Dachrinnen,...)
Kapitel 8 Elektrizität 1
Beachte bei Gewittern:
Schreibe den Merktext (rot) auf Seite 44 ab!
• Bleibe nicht zu nahe bei hohen Gegenständen ( hohe Bäume,
Dachrinnen, ..)
• Metallgegenstände weglegen.
• Füße nicht zu weit auseinander, gebückte Haltung.
vgl. Abb. 30.1 S. 44
• Blitzableiter: Schützt Gebäude vor Schäden bei Blitzschlag.
Metalldrähte auf dem Dach werden mit der Erde leitend verbunden.
(Abb. 30.2)
Kapitel 8 Elektrizität 1
Verhalten im Gebirge
Blitzableiter
Kapitel 8 Elektrizität 1