Spannung, Stromstärke und Widerstand am Wassermodell

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Modelle
Wassermodell 1 zum elektrischen Stromkreis .....................................................................................2
Lösungen: Wassermodell 1 zum elektrischen Stromkreis ............................................................................................... 3
Spannung, Stromstärke und Widerstand am Wassermodell ................................................................4
Lösungen: Spannung, Stromstärke und Widerstand am Wassermodell ............................................................... 5
Wassermodell 2 zum elektrischen Stromkreis .....................................................................................6
Lösungen: Wassermodell 2 zum elektrischen Stromkreis...................................................................................... 7
Wassermodell 1 zum elektrischen Stromkreis
1. Links ist ein elektrischer Stromkreis skizziert, rechts das zugehörige Wassermodell:
Betrachte zunächst das Modell. Erkläre wie es funktioniert.
2. Ordne den Teilen des Modells denen des elektrischen Stromkreises zu:
Elektrischer Stromkreis
Verbraucher
Kabel
Schalter
Elektronen
Elektrischer Strom
Elektrische Stromstärke
Batterie
Pluspol
Minuspol
Spannung
Die Batterie ist leer.
Die Batterie wird geladen.
Wassermodell
Lösungen: Wassermodell 1 zum elektrischen Stromkreis
1. Links ist ein elektrischer Stromkreis skizziert, rechts das zugehörige Wassermodell:
Betrachte zunächst das Modell. Erkläre wie es funktioniert.
2. Ordne den Teilen des Modells denen des elektrischen Stromkreises zu:
Elektrischer Stromkreis
Verbraucher
Kabel
Wassermodell
Wasserrad mit Last
Rohre
Schalter
Elektronen
Absperrventil
Wasser
Elektrischer Strom
Fließendes Wasser
Elektrische Stromstärke
Die Wassermenge, die in einer Sekunde an einer Stelle der
Leitung vorbeiströmt: z.B. 5 l/s
Batterie
Pluspol
Minuspol
Behälter mit niedrigem Wasserstand.
Behälter mit hohem Wasserstand.
Spannung
Der Druck durch die Unterschied der Wasserstände.
Die Batterie ist leer.
Die Wasserstände sind gleich hoch.
Die Batterie wird geladen. Das Wasser wird von einem in den anderen Behälter gedrückt.
Spannung, Stromstärke und Widerstand am Wassermodell

Wir erörtern die Zusammenhänge zwischen. Spannung, Stromstärke und Widerstand.
Vergleiche den elektrischen Stromkreis mit dem Wassermodell.
Elektrischer Stromkreis
Die Spannung wird erhöht,
wie andern sich:
a. die Stromstärke?
Antwort: Die Stromstärke wird größer.
b. der Widerstand?
Der Widerstand wird vergrößert,
wie andern sich:
a. die Spannung?
b. die Stromstärke?
Die Stromstärke soll größer werden:
1. Möglichkeit:
2. Möglichkeit:
Wassermodell
Der Wasserstand im linken Behälter wird erhöht,
wie andern sich:
Lösungen: Spannung, Stromstärke und Widerstand am Wassermodell
Wir erörtern die Zusammenhänge zw. Spannung, Stromstärke und Widerstand.
Elektrischer Stromkreis
Die Spannung wird erhöht, wie andern sich:
Wassermodell
Der Wasserstand im linken Behälter wird erhöht.
Stromstärke?
Die Stromstärke wird größer.
Das Wasser fließt schneller.
Widerstand?
Der Widerstand bleibt gleich groß.
Das Gewicht am Wasserrad bleibt gleich.
Der Widerstand wird vergrößert, wie andern
sich:
Das Gewicht am Wasserrad wir größer.
Spannung?
Die Spannung bleibt gleich groß.
Der Wasserstand im linken Behälter bleibt gleich hoch.
Stromstärke?
Die Stromstärke wird kleiner.
Das Wasser fließt langsamer.
Die Stromstärke soll größer werden:
Das Wasser soll schneller fließen.
1. Möglichkeit:
Die Spannung wird erhöht.
Der Wasserstand im linken Behälter wird erhöht.
2. Möglichkeit:
Der Widerstand wird verkleinert.
Das Gewicht am Wasserrad wird geringer
Wassermodell 2 zum elektrischen Stromkreis
1. Wie arbeitet die Pumpe?
2. Welche Aufgabe hat die Pumpe?
3. Betrachte das Modell, erkläre wie es funktioniert
4. Vergleich von Modell und Elektrizitätsversorgung:
Kraftwerk mit Stromkreis
Kraftwerk mit
Turbine
Generator
Überlandleitung
Haushalt mit Steckdose
5. Erkläre am Modell: „Strom wird nicht verbraucht.“
6. Was wird im Modell verbraucht?
7. Warum müssen wir für „Strom“ bezahlen?
Wassermodell
Lösungen: Wassermodell 2 zum elektrischen Stromkreis
1. Wie arbeitet die Pumpe?
2. Welche Aufgabe hat die Pumpe?
3. Betrachte das Modell, erkläre wie es funktioniert
4. Vergleich von Modell und Elektrizitätsversorgung:
Kraftwerk mit Stromkreis
Kraftwerk mit
Turbine
Generator
Wassermodell
Pumpenhebel
Pumpe
Überlandleitung
Wasserleitungen
Haushalt mit Steckdose
Zuleitung und Rückleitung
5. Erkläre am Modell: „Strom wird nicht verbraucht.“
Wasser fließt von einem Behälter in den anderen. Es geht keine Flüssigkeit verloren.
6. Was wird im Modell verbraucht?
Der Wasserstand sinkt ab. Damit der Wasserspiegel auf einer Höhe bleibt, muss kontinuierlich
an der Pumpe gearbeitet werden. Die für diese Arbeit eingesetzte Energie(form) wird also verbraucht.
Die eingesetzte Energie wird umgewandelt, die Energieform ist verschwunden: Die Kohle oder das Öl
ist weg!
7. Warum müssen wir für „Strom“ bezahlen?
An der Pumpe muss ständig gearbeitet werden, um die unterschiedlichen Wasserstände in den
Behältern aufrecht zu erhalten. Nur dann kann ein Wasserstrom fließen.
Im Elektrizitätswerk muss ständig eine Ladungstrennung erzeugt werden.
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