Physik kompetenz- orientiert: Elektrizitätslehre 4
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DOWNLOAD Anke Ganzer Physik kompetenzorientiert: Elektrizitätslehre 4 7. / 8. Klasse Bergedorfer ® Unterrichtsideen Anke Ganzer Downloadauszug aus dem Originaltitel: Physik II – kompetenzorientierte Aufgaben Optik, Mechanik, Wärmelehre, Energie, Elektrizitätslehre sse 7./ 8. Kla Das Werk als Ganzes sowie in seinen Teilen unterliegt dem deutschen Urheberrecht. Der Erwerber des Werkes ist berechtigt, das Werk als Ganzes oder in seinen Teilen für den eigenen Gebrauch und den Einsatz im eigenen Unterricht zu nutzen. Die Nutzung ist nur für den genannten Zweck gestattet, nicht jedoch für einen schulweiten Einsatz und Gebrauch, für die Weiterleitung an Dritte (einschließlich aber nicht beschränkt auf Kollegen), für die Veröffentlichung im Internet oder in (Schul-)Intranets oder einen weiteren kommerziellen Gebrauch. Eine über den genannten Zweck hinausgehende Nutzung bedarf in jedem Fall der vorherigen schriftlichen Zustimmung des Verlages. Verstöße gegen diese Lizenzbedingungen werden strafrechtlich verfo verfolgt. Elektrizitätslehre II Das magnetische Feld 1. Entscheide, ob die Aussagen richtig oder falsch sind. Ist die Aussage falsch, dann schreibe dahinter, wie sie richtig heißen müsste. Aussage richtig falsch Die Aussage müsste richtig heißen: Magnetische Felder entstehen im Raum um Dauermagneten. Magnetische Felder entstehen um elektrisch geladene Körper. Magnetische Felder entstehen um stromdurchflossene Leiter. Durch Feldlinienbilder kann man magnetische Felder sehen. Aus Feldlinienbildern kann man die Stelle erkennen, an der die größten Kräfte wirken. Im Vakuum gibt es keine Magnetfelder. 2. Skizziere das Feldlinienbild Feldlinienbild um u a) einen b) eine stromdurchein n Hufeisenurchmagneten flossenen magneten flos en Spule c) c einen ein stromdurchflossenen Leiter 3. Welche elche Übereinstimmungen Übereinstimm und welche Unterschiede zum Feldlinienbild stellt Sally beim mit einem Stabmagneten und Eisenspänen fest? eim Experimentieren Experimenti inienbi Feldlinienbild: Gemeinsamkeiten Anke Ganzer: Physik kompetenzorientiert: Elektrizitätslehre 4 © Persen Verlag Beobachtung: Unterschiede 1 Elektrizitätslehre II Vergleich elektrisches und magnetisches Feld Nathalie und Paula haben Aussagen zum elektrischen und magnetischen Feld zusammengestellt. Sie müssen nur noch geordnet werden. Ausrichten von Eisenspänen von Nord nach Süd in der Umgebung von elektrisch geladenen Körpern Elektromotor Kondensator in der Umgebung von Dauermagneten in der Umgebung von stromdurchflossenen Spulen Auslenkung von Magnetnadeln von Plus nach Minus Anziehung A von Papierschnipseln Bewegung gu von Watte zwischen tte zwisc en Kondensatorplatten Kondensatorpla ten Umgebung von in der Um geb stromdurchflossenen stromdu Leitern Klingel Elektrisches lektrisches Feld Magnetisches Feld Entstehung Nachweisexperimente hweisexperime Feldlinienbilder Verlauf der Feldlinien Anwendungen Anke Ganzer: Physik kompetenzorientiert: Elektrizitätslehre 4 © Persen Verlag 2 Elektrizitätslehre II Die elektrische Energie In einer Zeitung fand Max ein Diagramm, in dem die Energieproduktion in Deutschland seit 1930 dargestellt wird und im Geografieunterricht hat er den Bevölkerungswachstum in Deutschland untersucht. Energie in GWh 650 000 85 Einwohner in Mio. 550 000 80 450 000 75 350 000 70 250 000 65 150 000 50 000 1930 1950 1970 1990 2010 60 1930 1940 940 1950 1960 19 0 1970 1980 1990 2000 2010 a) Vergleiche den Anstieg der Energieproduktion mit dem Bevölkerungswachstum. odukt Bevölker b) Schreibe e einen kurzen ku zen Bericht Berich für die Schülerzeitung g über die in den de Darstellungen gefundenen Zusammenhängen. Zusammenh ge Nutze dazu folgende ende Wörter: Wörter: Elektrogeräte, Elek rogerä Atomkraftwerke, werke, Stromversorgungsnetz, St omversorgu Industriebetriebe, Wohlstand, Lebenserwartung, Lebenserwartu Umweltbelastung c) Nenne drei Ratschläge für den sparsamen Umgang mit elektrischer Energie. Anke Ganzer: Physik kompetenzorientiert: Elektrizitätslehre 4 © Persen Verlag 3 Elektrizitätslehre II Die elektrische Arbeit 1. Vervollständige. Die elektrische Arbeit gibt an, wie viel _________________ in eine andere Energieform _______________ wird. Umgangssprachlich wird die elektrische Arbeit als ________________ bezeichnet. Eine Kilowattstunde ist die elektrische Energie, die ein elektrisches Gerät mit einer Leistung von ________ in einer Stunde verbraucht. 2. Mit einer Kilowattstunde (1 kWh) kann man … a) _____________ Minuten die Haare mit einem Fön (2 000 W) trocknen. ocknen. b) _____________ Stunden fernsehen (Fernseher 80 W). c) _____________ Minuten auf einem Elektroherd (3 000 00 W) kochen. kochen. 3. Veröffentlichte Nachricht in einer Zeitung eitung Effiziente Lampen Donnerstag Donnerstag, 01.09.2011 Helles Lichtt fü fürr Spars Sparsame sam In den Regalen der Geschäfte werden werd ab heute keine 60 60-Watt0-Wa Licht istun Glühlampen mehr zu finden sein. Für die gleiche Lichtleistung reicht nun eine 111-W-Energiesparlampe 1-W-Energi aus. a) Energiesparlampen Energiesparlam haben eine ine Lebensdauer Leb sdauer von 10 10 000 Stunden. Wie viel Euro spart man in dieser Zeit gegenüberr der Glühlampe, von 0,22 €/kWh ein. Glüh mpe, bei Stromkosten S (Der (De Anschaffungspreis der Energiesparlampe Energiesparlamp und der Anschaffungspreis bzw. der Ersatz der Glühlampe pe bleiben unberücksichtigt.) unberück b) Stelle telle den Sachverhalt in einem geeigneten Diagramm dar. c) Erkläre den großen Unterschied. Anke Ganzer: Physik kompetenzorientiert: Elektrizitätslehre 4 © Persen Verlag Tipp: Glühlampen werden sehr heiß. 4 Elektrizitätslehre II Die elektrische Leistung 1. Vervollständige. Die elektrische Leistung gibt an, wie viel _______________ Energie in jeder ___________ umgewandelt wird. Sie wird in der Einheit _____ angegeben, hat das Formelzeichen _________ und kann mit der Formel berechnet _____________ werden. 2. Das Foto zeigt das Typenschild eines Ladekabels. Gib die Spannung, die Stromstärke und die Leistung des Ladegerätes an. 3. Franziska vergleicht die Angaben Toaster. Angaben verschiedener verschied te Die Stromstärke Stromstärke ist beim i ersten Toaster mit 4,5 A angegeben, angegeben, beim be zweiten Toaster aste e mit it 3,8 3, A. a) Welcher Toaster einer Betriebsspannung von 230 die ster hat bei eine on 2 0Vd e größere elektrische Leistung? ung? Begründe. Begründe. b) Welche e Auswirkungen hat das auf die Nutzungseigenschaften? 4. Berechne chn in deinem Heft. a) Ein Elektroherd ist an eine Sicherung mit 20 A Nennstrom angeschlossen. Wie groß ist die maximale elektrische Leistung bei einer Spannung von 230 V und voller Ausnutzung des Nennstroms? b) Eine Waschmaschine mit einer elektrischen Leistung von 2 kW soll an eine Steckdose mit einer Spannung von 230 V angeschlossen werden. Reicht die Sicherung mit 16 A Nennstrom aus? Begründe deine Entscheidung durch eine Rechnung. Berechne den elektrischen Widerstand der Waschmaschine für den angegebenen Lastfall. Anke Ganzer: Physik kompetenzorientiert: Elektrizitätslehre 4 © Persen Verlag 5 Elektrizitätslehre II Lernzielkontrolle 1. Ordne zu. … ist die Fähigkeit des elektrischen Stroms, mechanische Arbeit zu verrichten, Licht auszusenden oder Wärme abzugeben. … gibt an, wie viel elektrische Energie in andere Energieformen umgewandelt wird. Elektrische Energie Elektrische Arbeit … gibt an, wie viel elektrische Energie in eit umgewandelt um einer bestimmten Zeit wird. Elektrische Leistung Eel in J oder Ws Wel in Ws Pel in W oder er kW 2. Elektrische Energie ist die wichtigste e… a) Primärenergie b) Sekundärenergie ekundä energie c) Nutzenergie? energie? 3. Berechne die Leistung jeder Glühlampe. An A der Spannungsquelle wurden es fließt ein urden 12 V gemessen, gem n Strom von 0,5 A. Alle Glühlampen sind identisch. Glühlam 4. Auf der IAA in Frankfurt urt wurde ein Elektroauto Elektro vorgestellt, dessen Elektromotor eine Maximalleistung von 85 kW besitzt. sitzt a) Gib die Energieumwandlung eines Elektroautos an. Energieumwan b) Wie viel Autofahrt bei einer Dauerleistung von 50 kW und einem vie el kostet eine Stunde St Strompreis € pro kWh? Strom eis von 0,22 0 5. Wie viel Strom fließt durch einen Wasserkocher mit einer Leistung von 2400 W der an eine 230 V Steckdose angeschlossen wird? Anke Ganzer: Physik kompetenzorientiert: Elektrizitätslehre 4 © Persen Verlag 6 Lösungen/Physik – Elektrizitätslehre II Das magnetische Feld 1. S. 1 Aussage richtig Magnetische Felder entstehen im Raum um Dauermagneten. 3. Aus Feldlinienbildern kann man die Stelle erkennen, an der die größten Kräfte wirken. X Im Vakuum gibt es keine Magnetfelder. X a) einen Hufeisenmagneten X Um elektrisch geladene Körper entstehen elektrische Felder X Feldlinien sind ein Modell, die die Struktur des magnetischen Feldes veranschaulichen. X önnen Magnetfelder auftreten. Auch im Vakuum können X Durch Feldlinienbilder kann man magnetische Felder sehen. 2. Die Aussage müsste richtig heißen: X Magnetische Felder entstehen um elektrisch geladene Körper. Magnetische Felder entstehen um stromdurchflossene Leiter. falsch b) einer stromdurchflossenen Spule c) nen stromdu einen stromdurchflossenen Leiter Gemeinsamkeiten Unterschiede nters e Verlauf von Nord nach Süd Magnetfeld gnetfe befindet sich h im ga ganzen Raum. n den Enden des Sta Stärke des Feldes an Stabmagneten ist am größten. Ma netfeld ist st auch zwis Magnetfeld zwischen den Feldlinien. Vergleich elektrisches lektrisches u und ma magnetisches Feld S. 2 Elektrisches Feld E Magnetisches Feld Entstehung n elektrisch in der Umgebung von geladenen Körpern n der Umgebung Umgebu von stromdurchflossenen Leitern und Spulen, in in der U Umgebung von Dauermagneten achweis Nachweisexperimente pe schnipseln, Ausrichten Aus Anziehung von Papierschnipseln, von Eisenspänen, ung vo Bewegung von Watte zwisc zwischen Auslenkung von Magnetnadeln Kondensatorplatten densato Feldlinienbilder Bilde : Platt Bilder: Plattenkondensator, Punktladungen, Punkt adunge Punktladungen entgegengesetzt ntgegengese Bilder: Hufeisenmagnet, stromdurchflossene Spule, stromdurchflossener Leiter Verlauf Feldlinien uf der Feld nien von Plus Plu nach Minus von Nord nach Süd Anwendungen dungen Klingel, Elektromotor Kondensator K Die elektrische ris Energie S. 3 a) In der Zeit von 1950 bis 1970 stiegen die Energieproduktion und die Bevölkerung in Deutschland außergewöhnlich stark an. In den darauffolgenden 20 Jahren verlangsamte sich das Bevölkerungswachstum, jedoch die Energieproduktion verdoppelte sich. Erst seit 1990 bis heute steigt die Energieproduktion deutlich weniger. b) Individuelle Antworten c) Individuelle Antworten Die elektrische Arbeit 1. S. 4 Die elektrische Arbeit gibt an, wie viel elektrische Energie in eine andere Energieform umgewandelt wird. Umgangssprachlich wird die elektrische Arbeit als Stromverbrauch bezeichnet. Eine Kilowattstunde ist die elektrische Energie, die ein elektrisches Gerät mit einer Leistung von 1 kW in einer Stunde verbraucht. Anke Ganzer: Physik kompetenzorientiert: Elektrizitätslehre 4 © Persen Verlag 7 Lösungen/Physik – Elektrizitätslehre II 2. 3. a) 30 Minuten b) 12,5 Stunden c) 20 Minuten a) WEnergiesparlampe = 11 W · 10 000 h; WEnergiesparlampe = 110 kWh; Preis = 110 kWh · 0,22 €/kWh = 24,20 € WLampe = 60 W · 10 000 h; WLampe = 600 kWh; Preis = 600 kWh · 0,22 €/kWh = 132 € Preiseinsparung: 132 € – 24,20 € = 107,80 € b) Glühlampe 132 Energiesparlampe c) 24,2 Eine Glühlampe wandelt nur ca. 5 % der elektrischen Energie in Lichtenergie um, 95 % der elektrischen Energie werden in Wärmeenergie umgewandelt. Eine Energiesparlampe wandelt bis zu 30 % der e elektrischen Energie in Lichtenergie um, der Wirkungsgrad ist größer. Die elektrische Leistung 1. 2. 3. 4. S. 5 Die elektrische Leistung gibt an, wie viel elektrische Energie in jeder Sekunde de e umgewandelt umgewandelt wird. Sie wird in der Einheit Watt angegeben, hat das Formelzeichen P und kann mit der Formel P = U · I berechnet werden. a) Spannung: 100–240 V b) Stromstärke: e: 1,5 A c) Leistung: 90 W a) P = U · I, Toaster 1: P = 230 V · 4,5 A , P = 1 035 5W Toaster 2 : P = 230 V · 3,8 A , P = 874 W Der erste Toaster hat eine größere Leistung. g b) Der Toaster mit der größeren Leistung wandelt in g gleicher mehr elektrische Energie in Wärmeenerg Wärmeenergie um. eicher Zeit eit meh Der Stromverbrauch ist größer. Der schneller braun. er Toast wird schn ler bra a) P = U · I , P = 230 V · 20 A , P = 4 600 W b) I = UP ; I = 2 000 W ; 230 V I = 8,7 A.. R = U I = 230 V : 8,7 A = 26,44 Ω. Die 16 A Absicherung heru ung istt aus ausreichend. nd. Lernzielkontrolle olle S. 6 1. … ist die F Fähigkeit ähigkeit des elektrischen le Stromes, mechanische Arbeit zu verrichten, errichte Licht auszusenden oder Wärme abzugeben. … gibt an, wie viel elektrische Energie in andere Energieformen form umgewandelt wird. Elektrische Energie Elektrisc Elekt Elektrische Arbeit … gibt an, wie viel elektrische Energie in einer bestimmten Zeit umgewandelt wird. Elektrische Leistung Eel in J oder Ws Wel in Ws Pel in W oder kW 2. 3. 4. ergie b) Sekundären Sekundärenergie er Glühlam An jeder Glühlampe liegt eine Spannung von U = 4 V an. P = U · I; P = 4 V · 0,5 A; P = 2 W a) Eel Ekin b) Preis = 50 kW · 1 h · 5. P = U · I; I = P ; U I= 2 400 W ; 230 V 0,22 € kWh = 11 € I = 10,4 A Anke Ganzer: Physik kompetenzorientiert: Elektrizitätslehre 4 © Persen Verlag 8 ® Bergedorfer Weitere Downloads, E-Books und Print-Titel des umfangreichen Persen-Verlagsprogramms finden Sie unter www.persen.de Hat Ihnen dieser Download gefallen? 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Ferner haftet die AAP Lehrerfachverlage GmbH nicht für direkte oder indirekte Schäden (inkl. entgangener Gewinne), die auf Informationen zurückgeführt werden können, die auf diesen externen Websites stehen. Illustrationen: Illustrationen (S. 2): Roman Lechner; Herd (S. 5) Julia Flasche; Magnet (S. 1): Anke Ganzer Satz: Satzpunkt Ursula Ewert GmbH, Bayreuth Bestellnr.: 23111DA11 www.persen.de
