Energie - Lehrerweb
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Energie Textbeispiele In welchem Satz wird der Begriff Energie nicht im physikalischen Sinn verwendet? • Ich lasse mich am Strand von der Energie der Sonne bräunen. • Heute habe ich mit viel Energie Fußball gespielt. • Meine Energie ist völlig verbraucht. • Ein Wasserkraftwerk liefert Energie, die zur Stromerzeugung genutzt wird. • Maschinen brauchen Energie, um Arbeit zu verrichten. Im Laufe eines Schultages brauchst du Energie zum • Schreiben • Lesen • Sprechen • Gehen • Turnen • .............................. usw. Stelle grafisch dar (zeichne): • wie deinem Körper Energie zugeführt wird, • welcher Teil der Energie wofür genützt werden kann und, • dass der Rest der Energie als Abwärme an die Umwelt abgegeben wird. Strom: Lass uns Dampf machen! Arbeitsblatt A1 Wie merkst du Energie? Versuch 1: Strom aus der Fotozelle Du brauchst: Durchführung: • Fotozelle • Lichtquelle • Kabel • Messgerät (Voltmeter) Verbinde die Fotozelle mit den Kabeln und diese mit dem Voltmeter. Beleuchte die Fotozelle mit der Lichtquelle und beobachte das Messgerät. Ergebnis: .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. Versuch 2: Der fliegende Stoppel Du brauchst: • Reagenzglas (Eprouvette) + Reagenzglaszange oder Stativ • Korkstoppel (passend zum Reagenzglas) • Gasbrenner • Wasser Durchführung: Fülle das Reagenzglas halb voll mit Wasser und stecke den Stoppel leicht darauf. Erhitze nun das Wasser vorsichtig. Was passiert mit dem Stoppel? Ergebnis: ........................................................................................................ ........................................................................................................ .............................................................................................................................................................................. Versuch 3: Wasserrad Du brauchst: Durchführung: • Wasserrad (Spielzeug) • Sand oder Wasser Fülle in den obersten Trichter Sand oder Wasser ein und beobachte die Schaufelräder. Ergebnis: .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. Strom: Lass uns Dampf machen! Arbeitsblatt A2 Energieformen Schreibe die Energieformen in die richtigen Kästchen: Bewegungsenergie, Wärmeenergie, Chemische Energie, Elektrische Energie, Potentielle Energie, („Kernenergie“), ... Strom: Lass uns Dampf machen! Arbeitsblatt A3 Energieformen und Energieträger Du siehst Bilder von Energieträgern. Aus allen diesen Energieträgern kann man elektrischen Strom „erzeugen“. Arbeite bei jedem Bild folgendermaßen: 1) Setze in das obere Kästchen den Namen des Energieträgers ein: Erdöl, Kernenergie, Wasser, Wind, Steinkohle, Erdgas, Sonne, Biomasse 2) In das linke untere Kästchen notierst du eine Wirkung des Stromes (wie macht er sich bemerkbar?). Versuche, in jedes Kästchen eine andere Wirkung des Stromes einzutragen. 3) In das rechte untere Kästchen schreibst du ein Gerät, bei dem sich die Wirkung des Stromes vom linken Kästchen zeigt. Strom: Lass uns Dampf machen! Arbeitsblatt A4 Jede Energieform benötigt .................................................................... . Die Energie des Energieträgers wird in andere Energieformen ....................................... . Energie kann nicht ............................................ gehen, sie kann nur in andere Energieformen ........................................ werden. Licht, Schall, elektrische Energie, usw. sind ............................................... . Strom: Lass uns Dampf machen! Arbeitsblatt A5 Bildergeschichte Das „Problem“ der Energieumwandlung Mache aus den folgenden Bildern eine Bildergeschichte, indem du die Bilder in der richtigen Reihenfolge nummerierst oder ausschneidest und in die richtige Reihenfolge bringst. Erzähle in wenigen Sätzen, was passiert. Gibt es nur eine Möglichkeit, die Bilder zu ordnen? Kann man die Reihenfolge auch umdrehen? Erfinde eine eigene Bildergeschichte, bei der es nur eine Möglichkeit gibt, die Bilder zu ordnen. Strom: Lass uns Dampf machen! Arbeitsblatt A6 Energie und Umwelt „Was in der Zeitung steht ...“ Donauregulierung und Kraftwerksbau lassen die Wasserspiegel sinken - Altarme trocknen aus. Die Ballungsräume Wien und Preßburg wachsen (Siedlungen, Betriebe. Verkehr, Erholungsbedarf). Immer mehr Besucher kommen ohne Betreuung in die Au. Solarenergie für das Elefantenbad Umweltbewusst dürfen sich künftig Schönbrunns graue Riesen geben, denn ihr Dusch- und Badewasser wird mittels Solarenergie aufgewärmt. Auf dem Dach des Elefantenhauses werden dafür etwa 200 Quadratmeter Sonnenkollektoren installiert. Damit können jährlich voraussichtlich 8000 Kubikmeter Erdgas gespart werden. AULAND IN GEFAHR (KRONEN-Zeitung, 05.96) Umweltfreundlich Damm einer Stauhaltung Die Dämme eines Kraftwerks würden die Au von ihrer Lebensader, der Donau, abschneiden. Daher das Expertenurteil: „Nationalpark und Kraftwerk sind nicht vereinbar!“ Betriebsgesellschaft Marchfeldkanal Nationalpark Donau-Auen Streng genommen, gibt es diesen Begriff gar nicht. Obwohl er immer wieder verwendet wird. Denn auch das umweltfreundlichste Putzmittel oder Auto belastet in Wirklichkeit die Umwelt - es kann nur im Vergleich zu anderen Produkten „umweltverträglicher“ sein. Wirklich freundlich zur Umwelt ist nur die Vermeidung. (Broschüre, Nationalpark Donau-Auen) (Bezirksjournal Ottakring, 03.96) Der Wiener Ozonstreit LUFT: Das Positive vorweg: Österreich liegt bei der Senkung der Luftschadstoffe im europäischen Spitzenfeld. Bei allen relevanten Schadstoffen - Schwefeldioxid, Staub, Stickstoffdioxid und Kohlendioxid - wurden seit den 80er Jahren zum Teil drastische Reduktionen durchgeführt. SO2-Importe. In den 80er Jahren war Schwefeldioxid (SO2) in Österreich das dominierende Schadstoffproblem. Der „saure Regen“ gefährdete den heimischen Wald. Durch den Einbau von Entschwefelungsanlagen in Kraft- und Heizwerken und die Reduktion des Schwefelgehaltes in Heizölen und Treibstoffen konnte der SO2-Ausstoß seit 1980 um mehr als 80 Prozent gesenkt werden. Damit liegt Österreich europaweit an der Spitze. Dennoch bleibt uns der saure Regen erhalten. Der Grund: Österreich importiert ......... (NEWS, 07.96) Ölheizung im Freibad Wien hat die wenigsten Solaranlagen in Österreich er Wiener Umweltstadtrat Fritz Svihalek zeigt sich enttäuscht vom Ozonpaket der Regierung: „Ich hätte mir schon konkretere Maßnahmen vorgestellt. Vor allem ein Tempolimit während der Sommermonate hätte die Ozonbelastung drastisch gesenkt“, meinte Svihalek. Erst kürzlich hatte der Stadtrat seinen eigenen Ozonplan präsentiert. An vorderster Stelle in Svihaleks Ozonpaket: die D Förderung von Elektromobilen und Solaranlagen. Diese letzte Forderung stieß nun auf die Kritik der Wiener Grünen. Denn, so Christoph Chorherr, „in Wien gibt es etliche Freibäder, die bei tollstem Ozon-Wetter mit Heizöl statt mit Solarenergie beheizt werden“. Auf einer Liste haben die Grünen nun 14 Bäder angeführt, die allesamt mit fossilen Brennstoffen geheizt werden. Allen voran steht das Wiener Schafbergbad. Allein im letzten Strom: Lass uns Dampf machen! Sommer wurden dort 144 Tonnen Heizöl verbraucht. Der zuständige Bäderstadtrat Johann Hatzl will nun die Möglichkeit einer Umstellung auf Solarenergie prüfen. Empört zeigen sich die Grünen auch über die Reiselust von Svihalek. Allein 1995 fuhr der Umweltstadtrat satte 46.000 Kilometer mit seinem Dienstwagen. Svihaleks Rechtfertigung: “Ich bin auch für die Wasserwerke und Forste zuständig und dadurch sehr Arbeitsblatt A7 häufig in den Bundesländern.“ Für heuer plant Svihalek einen Ausweg: „Mein neues Dienstauto ist ein Elektrofahrzeug. Damit werde ich den ganzen Sommer unterwegs sein.“ Strom: Lass uns Dampf machen! (NEWS, 05.96) Arbeitsblatt A8 „Was in der Zeitung steht ...“ Die Wienstrom-Kraftwerke zählen zu den umweltschonendsten in ganz Europa. Dank neuester Kraftwerkstechnologie und modernster Filteranlagen erzielen sie ein Maximum an Leistung und Umweltschutz: Durch die Nutzung der bei der Stromerzeugung entstehenden Wärme als Fernwärme sorgen sie auch für heißes Wasser und wohlig warme Wohnungen. So bleiben der Umwelt jährlich die Emissionen von rund 190.000 Tonnen Heizöl erspart. Mehr über Umweltschutz bei Wienstrom erfahren Sie über das INFO-TELEFON: 0800 500 800 SINNVOLLER EINSATZ WERTVOLLER ENERGIE. Zukunftsvisionen: Bei einem durchschnittlichen Jahresverbrauch von 3,167 Milliarden Tonnen weltweit wird es noch 42,8 Jahre lang Öl geben. Die statistische Reichweite von Erdgas wird mit 64 Jahren beziffert. Dann ist Schluss. Das wird der Atmosphäre zwar gut tun, aber wie werden wir weiterleben? Die Kernenergie liefert billigen Strom, doch niemand weiß, was mit dem zum Teil hochradioaktiven Abfall aus den Kernkraftwerken geschehen soll. Und Sonnenenergie ist, zumindest in unseren Breiten, nicht sehr effektiv. Allerdings gäbe es im Mittelmeerraum riesige sonnenreiche Wüstengebiete für Solaranlagen. Eine neue Studie dazu weist nach, dass in Ägypten, Libyen und Marokko geeignete Flächen vorhanden sind, die es erlauben würden, sofort das Vierfache des derzeitigen weltweiten Strombedarfs durch Solarkraftwerke zu decken. Fast 2000 Liter Öl flossen in der Nacht auf Donnerstag aus einem Heizkessel der Mittersiller Skifabrik Blizzard in die Umwelt. Ein Teil davon geriet in die Salzach. Salzach verschmutzt Öl aus der Skifabrik Feuerwehrmänner konnten aber durch Ölsperren eine größere Umweltkatastrophe verhindern. Der genaue Schaden steht noch nicht fest. „Mir ist der Unfall sehr peinlich. Die Firma wird alles tun, um den Schaden an der Umwelt so gut wie möglich zu reparieren!“ sagte Werksbesitzer Franz Schenner. Prokurist Hans Gfrerer erklärte: „Nach dem Umfüllen in einen kleinen Tank wird das Öl auf 60 Grad aufgeheizt. Es dehnte sich aus und strömte über den Entlüftungsschacht ins Freie.“ (KRONEN-Zeitung, 11.95) (NEWS, 07.96) Nachwachsende Rohstoffe: Die Natur jedoch ist ein launischer Rohstofflieferant. Und ihre Produkte unterliegen oft großen Qualitätsschwankungen. Viel Arbeit für unsere Forscher, Verfahrensund Produktentwickler. Doch die Mühe lohnt sich. Produkte aus nachwachsenden Rohstoffen sind meist rasch biologisch abbaubar und schonen nicht erneuerbare Rohstoffe wie Erdöl und Kohle. (Der Standard, 08.96) ELEKTROSMOG Noch ist es ein Tabu, aber Ärzte machen immer häufiger elektromagnetische Felder für gravierende Störungen des menschlichen Organismus verantwortlich. Quellen des Unwohlseins sind vor allem Küchengeräte und Personalcomputer. Ihr Trommelfeuer elektromagnetischer Strahlen und Felder wird Elektrosmog genannt. (GLOBAL 2000-News, 03.96) Strom: Lass uns Dampf machen! Stromverbrauch sinkt. Doch im Laufe der Jahre kamen Zweifel an der Sinnhaftigkeit des Kraftwerks Lambach auf. Alternative Energien wie Kraftwärmekopplungen ließen den Energiebedarf stagnieren. So plant etwa die Voest Stahl in Linz eine Kraftwärmekopplung, die durchschnittlich die achtfache Energieleistung von Lambach bringt. Zudem setzt auch die Landesregierung zunehmend auf Alternativen. So soll in Eberschwang die größte österreichische Windkraftanlage entstehen. Jedoch sinkt der Stromabsatz der Oberösterreichischen Kraftwerks AG schon seit 1992 kontinuierlich. Zusätzlich kam eine vom Wirtschaftsministerium erstellte Energiestudie zu folgendem Schluss: „Da noch für lange Zeit Wasserkraftpotential zur Verfügung steht, wären ökologisch bedenkliche Projekte für absehbare Zeit außer Diskussion.“ Gerade Lambach, so argumentierten die Gegner, sei ökologisch sehr wohl bedenklich. „Der Bau bedeutet eine massive Naturzerstörung. Ein wertvolles Vogelschutzgebiet ist bedroht“, meint die neue Bundessprecherin von Global 2000, Birgit Weinzinger. Kurioser Baubescheid. Ähnliches hält kurioserweise auch der „amtliche“ Naturschutzbescheid für das Kraftwerk fest. Darin finden sich nämlich zahlreiche Argumente gegen den Bau. Zitat: „Aufgrund des vorliegenden Beweisergebnisses muss davon ausgegangen werden, dass die Realisierung des Projektes im Widerspruch zum öffentlichen Interesse am Natur- und Landschaftsschutz in diesem Bereich steht ...“ (KURIER, 09.96) Arbeitsblatt A9 Energie und Umwelt Das „Problem“ der Energieumwandlung Jeder der folgenden Fachbegriffe passt in eine Lücke im unten stehenden Text. Lies zuerst den ganzen Text und überlege dabei, welche Wörter an welche Stellen gehören. Trage erst dann die Wörter an der richtigen Stelle ein. alternative Energiequellen, Erdöl, Luftverschmutzung, Sonnenenergie, Wasser, Rohstoffe, Schadstoffe, Rohstoffe, fossile Brennstoffe, Wolle ................................................... sind Materialien, die von der Natur „geliefert“ und auf verschiedenste Weise vom Menschen verwendet werden; z. B. Erz, Gestein, Kohle, ............................................, ............................................., .............................................., Sonne und Wind Baumwolle. werden manchmal Auch als ............................................... (zur Energiegewinnung) bezeichnet. Manche Rohstoffe, besonders die .........................................................................................., sind nur in begrenzter Menge auf unserer Erde vorhanden und werden in näherer oder fernerer Zukunft versiegen. Durch Ausnutzung anderer, sogenannter erneuerbarer oder ........................................................................................... werden diese Rohstoffe für die Zukunft geschont, weil sie zur Herstellung lebensnotwendiger Dinge (z. B. Medikamente) dringender benötigt werden als zur Energieerzeugung. Ein weiteres Problem der fossilen Brennstoffe ist, dass bei ihrer Verbrennung ............................................. entstehen, die für ................................................... und andere Umweltbelastungen verantwortlich sind. Umweltschonendere Möglichkeiten zur Energiegewinnung sind z. B. Wasserkraft, Windkraft und .............................................. . Strom: Lass uns Dampf machen! Arbeitsblatt A10 Kriterien zur Auswahl von Energieträgern In der nachfolgenden Aufzählung sind einige Punkte angeführt, die in Wien bei der Auswahl von Energieträgern zur Anwendung kommen. Vielleicht fallen dir noch weitere Punkte ein. Diskutiert darüber! ⇒ Verfügbarkeit ⇒ Reichweite ⇒ Sicherheit im technischen Sinn ⇒ Wirtschaftlichkeit (Energieträger, Anlage, Import, Umwelt) ⇒ Preisstabilität ⇒ soziale Akzeptanz ⇒ Energiedichte; notwendiges Lager ⇒ Unabhängigkeit (Ausland, Politik, Machtinteressen, ...) ⇒ Angebot (zeitliche Konstanz, ...) ⇒ Angepasstheit an das Einsatzgebiet bzw. an die Dienstleistungserfordernisse ⇒ Umweltbelastungen durch den Einsatz des jeweiligen Energieträgers Strom: Lass uns Dampf machen! Arbeitsblatt A11 Stromkreis Die richtige Verbindung Materialien: • Stromquelle (Batterie) • Verbraucher (Glühbirne) Glaskolben Glühdraht Zuleitungsdrähte Schraubsockel Isolierplättchen Kontaktplättchen In welchen der dargestellten Fälle leuchtet das Lämpchen? Kreuze an. Batterie Batterie Batterie Batterie Setze die folgenden Wörter richtig in den Text ein: Pol, Schraubsockel, Kontaktplättchen Das Lämpchen leuchtet, wenn das .......................................................... und der ............................................... mit je einem ................................ der Batterie verbunden sind. Strom: Lass uns Dampf machen! Arbeitsblatt A12 Stromleitung Die „lange Hand“ der Energiequellen Materialien: • Stromquelle (Batterie) • Verbraucher (Glühbirne) • Stromleitungen (Kabel) Durchführung: Verlängere den Weg zwischen den Polen der Stromquelle (Batterie) und dem Verbraucher (Lämpchen) durch Stromleitungen (Kabel). Batterie Auch jetzt .......................................... das Lämpchen. Statt der Skizze verwenden wir eine neue Sprache, die Symbolsprache. Wir ersetzen die Bestandteile des Stromkreises durch Schaltsymbole. Was bedeuten diese Schaltsymbole? Strom: Lass uns Dampf machen! Arbeitsblatt A13 Schaltplan Versuche nun, mit Hilfe der Schaltsymbole einen Schaltplan (eine Schaltskizze) für den letzten Versuch zu zeichnen: Batterie Strom: Lass uns Dampf machen! Arbeitsblatt A14 Leiter - Nichtleiter Versuch 1: Du brauchst: Versuchsaufbau: • Batterie • Lämpchen • Kabel und Drähte aus versch. Materialien • verschiedene Verbindungsstücke (Schere, Baue den Stromkreis Zeichnung auf. Bleistift, Strohhalm, Faden - wähle selbst weitere Gegenstände) nach der folgenden Schließe den Stromkreis mit den unterschiedlichen Verbindungsstücken (Bleistift, Schere, Faden, Strohhalm, ...). Was passiert? ........................................................................................................ ........................................................................................................ ........................................................................................................ ........................................................................................................ ........................................................................................................ Versuch 2: Du brauchst: Versuchsaufbau: • Batterie • Lämpchen • Kabel • Becherglas • verschiedene Flüssigkeiten (Wasser, Wasser mit Baue den Stromkreis wie links unten abgebildet auf: Salz, Salzsäure, Waschmittellösung) Die Kohlestifte tauchen in die Flüssigkeit im Becherglas. Wechsle die Flüssigkeit und beobachte das Lämpchen. • 2 Kohlestifte + Halterung für die Kohlestifte Was passiert? H2O H2O + Salz Säure Lauge ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .............................................................................................................................................................................. Strom: Lass uns Dampf machen! Arbeitsblatt A15 Stromkreis Zusammenfassung Teste noch einmal, ob du alles verstanden hast: Kreuze bei den dargestellten Stromkreisen diejenigen Bilder an, bei denen die Lampe leuchtet. Strom: Lass uns Dampf machen! Arbeitsblatt A16 Spannung einer Batterie Wie kann überprüft werden, dass in einer Batterie Strom gespeichert ist? .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. Kann dieser gespeicherte Strom gemessen werden? .............................................................................................................................................................................. Wie bezeichnet man diese Größe? .............................................................................................................................................................................. Womit kann er gemessen werden? .............................................................................................................................................................................. Strom: Lass uns Dampf machen! Arbeitsblatt A17 Parallelschaltung Du brauchst: Versuchsanordnung: • Stromquelle • Mehrere Verbraucher • Kabel • Voltmeter 1) Baue den Versuch nach der Schaltskizze auf. Miss die Spannung. Ergebnis (1): .................................................................................. V .................................................................................. .................................................................................. .................................................................................. 2) Schraube den ersten Verbraucher heraus (unterbrich somit den Stromkreis) und beobachte das zweite Lämpchen und das Voltmeter: Ergebnis (2): .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. 3) Schraube den zweiten Verbraucher heraus und beobachte nun das erste Lämpchen und das Voltmeter: Ergebnis (3): .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. 4) Schraube beide Lämpchen heraus und lies den Wert am Voltmeter ab: Ergebnis (4): .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. Strom: Lass uns Dampf machen! Arbeitsblatt A18 Elektrische Spannung - Zusammenfassung (1) 1) Was bedeuten diese Schaltsymbole? V 2) Zeichne die Schaltskizze eines geschlossenen Stromkreises. Verwende dazu folgende Schaltsymbole: 3) Vervollständige die beiden Zeichnungen: V V Die linke Zeichnung zeigt eine .............................schaltung. 4) Welcher Schalter muss geschlossen werden, damit die Lampe leuchtet? 1 2 1 2 .............................................................................................................................................................................. 5) Auf der dargestellten Schaltskizze ist die Schaltung an vier Stellen unterbrochen. Zeichne Leitungen ein, so dass eine Parallelschaltung entsteht. Strom: Lass uns Dampf machen! Arbeitsblatt A19 Elektrische Spannung - Zusammenfassung (2) 6) Du hast einen Stromzähler, von dem Leitungen zu einer Wohnung führen. In der Wohnung befinden sich folgende Elektrogeräte: Steckdose, Bügeleisen, Fernseher, Computer. Schließe die Geräte richtig an. 7) Begründe, in welcher der beiden folgenden Schaltungen die Lampe leuchtet: .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. 8) Zeichne die Schaltskizze folgender Abbildung: 9) Ergänze: Beim Fließen des elektrischen Stromes bewegen sich die ......................... Elektronen in die Richtung des ................................ Pols der Stromquelle. Strom: Lass uns Dampf machen! Arbeitsblatt A20 Serienschaltung Du brauchst: Versuchsanordnung: • Stromquelle • 2 Verbraucher (Lämpchen) • Kabel • Amperemeter 1) Baue den Stromkreis nach der Schaltskizze auf. Beobachte die beiden Lämpchen. Ergebnis (1): ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... 2) Schraube ein Lämpchen aus der Fassung (unterbrich den Stromkreis). Beobachte das zweite Lämpchen. Ergebnis (2): .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. 3) Baue nun statt eines Lämpchens ein Amperemeter in den Stromkreis ein. Lies das Amperemeter ab. Ergebnis (3): .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. 4) Setze nun das Amperemeter auf die andere Seite des Lämpchens. Beobachte wieder den Wert auf dem Amperemeter. Ergebnis (4): ...................................................................................................... A ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... Strom: Lass uns Dampf machen! Arbeitsblatt A21 Stromstärke - Zusammenfassung 1) Zeichne in der Zeichnung Verbindungskabel richtig ein: die A 2) Kreuze an, welche Schaltskizze(n) richtig ist (sind): A A A a) c) b) 3) Die abgebildete Schaltung ist an 4 Stellen unterbrochen. Zeichne die Verbindungsstücke so ein, dass daraus eine Serienschaltung entsteht. 4) Baue folgende Stromkreise auf. Miss die Stromstärke und ergänze die fehlenden Stromstärken in den Schaltbildern: I=2A A I = .......... A A A I = .......... A 5) Ergänze: Die ...................... der Elektronen, die pro ...................... durch den Leiter fließen, nennen wir ............................ . Sie wird in ....................... (....) gemessen. Strom: Lass uns Dampf machen! Arbeitsblatt A22 Widerstand Du brauchst: Versuchsanordnung: • Stromquelle • Verschiedene Drähte: Baue einen Stromkreis Schaltskizze auf. gleiche Länge, aber verschiedenes Material gleiches Material, aber verschiedene Länge gleiches Material, aber verschiedene Querschnitte • Messgerät: Amperemeter A nach der 1) Verwende als Verbindungsstücke nacheinander gleich lange Kabel (aus verschiedenen Materialien). Miss die Stromstärke mit einem Amperemeter. Ergebnis (1): ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. 2) Nimm zum Schließen des Stromkreises Drähte aus dem gleichen Material, aber von unterschiedlicher Länge. Miss wieder mit dem Amperemeter. Ergebnis (2): .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. Nun verwende Drähte gleichen Materials und gleicher Länge, aber unterschiedlichen Querschnitts. Lies wieder am Amperemeter die Werte ab. Ergebnis (3): .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. Strom: Lass uns Dampf machen! Arbeitsblatt A23 Widerstand - Zusammenfassung 1) Zeichne einen Stromkreis (Schaltskizze) bestehend aus: Stromquelle, Verbraucher und Widerstand. Das Schaltsymbol für einen Widerstand sieht so aus: Ω 2) Kreuze die richtige(n) Antwort(en) an: Der Widerstand wird in Ohm gemessen. Der Widerstand in einem Leiter behindert den Stromfluss. 20.000 Ω sind 200 kΩ. Je größer der Widerstand eines Leiters bei gleichbleibender Spannung ist, desto größer ist seine Stromstärke. Der Widerstand eines Leiters ist vom Material unabhängig. Der Widerstand bewirkt eine Veränderung der Stromstärke. Zwischen Spannung, Stromstärke und Widerstand gibt es einen Zusammenhang. 3) Stelle dir folgende Stromkreise vor: 10 Ω 10 Ω 10 Ω 10 Ω 10 Ω 10 Ω In Fall 3 brennt die Lampe am hellsten. Warum? .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. 4) Begründe, warum jeder Verbraucher als Widerstand gilt. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. 5) Ergänze: Die Stromstärke steigt, wenn die Spannung ...................... oder der Widerstand .................................. wird. Strom: Lass uns Dampf machen! Arbeitsblatt A24 Arbeit und Leistung des elektrischen Stroms „Mit einer Kilowattstunde Strom kann man ...“ Ergänze die folgenden Sätze mit Zahlen, die dir sinnvoll vorkommen. Überlege, welche Geräte viel Strom verbrauchen und welche eher wenig. Als kleine Hilfe sind in den ersten beiden Sätzen die Zahlen bereits eingetragen. Mit 1 kWh Strom kann man ... 1 kg Wäsche waschen. 30 Stunden Radio hören. ............ Stunden bügeln. ............ Stunden mit einer elektrischen Modell-Eisenbahn spielen. mit einem Elektroauto ............ km weit fahren. eine 40-Watt-Lampe ............ Stunden lang brennen lassen. ............ Liter Wasser für eine Dusche auf 37° C erwärmen. ............ Stunden lang fernsehen. ............ Jahre lang 3-mal täglich Zähne putzen. Eine 100 m2-Wohnung ............ Minuten lang auf 20° C Raumtemperatur halten. ............ Tage lang einen 150-Liter-Kühlschrank betreiben. ............ Jahre lang täglich elektrisch rasieren. Strom: Lass uns Dampf machen! Arbeitsblatt A25 Ein „Stromtag“ 3.00 Uhr Familie Stromberger schläft. Alle Lichter sind abgedreht, nur der Kühlschrank ist eingeschaltet. Herr Stromberger kann noch 3 Stunden schlafen. 7.30 Uhr Während Felix das Haus verlässt, um zur Schule zu gehen, arbeitet sein Vater bereits in der Fabrik. 9.00 Uhr In der Fabrik ist Frühstückspause. Die meisten Maschinen werden für kurze Zeit abgeschaltet. Felix muss noch bis zur großen Pause warten, bis er sein Schulbrot verspeisen kann. 11.30 Uhr Frau Stromberger kocht Mittagessen. In der Fabrik laufen alle Maschinen auf Hochtouren. Sie werden erst wieder zur Mittagspause abgestellt. 14.00 Uhr Nach dem Mittagessen steht Herr Stromberger wieder an der Maschine. Felix setzt sich an seinen Schreibtisch, um seine Hausaufgaben zu schreiben. 16.00 Uhr Herr Stromberger hat Feierabend. Die meisten Maschinen in der Fabrik werden abgestellt. Einige Arbeiter machen jedoch Überstunden - sie stellen ihre Maschinen erst später ab. 21.00 Uhr Im Fernsehen läuft ein Krimi. Felix darf nicht mehr zusehen. Er liest noch mit der Taschenlampe unter der Bettdecke ein Comics-Heft. Strom: Lass uns Dampf machen! Arbeitsblatt A26 Strom„verbrauch“ Im Verlauf eines Tages wird einmal mehr, einmal weniger Strom verbraucht. Erkläre die Ursachen. Trage in die Kästchen ein, was die meisten Menschen zu dieser Tageszeit machen, wann besonders viel Strom gebraucht wird usw. Stromnachfrage 0 Uhr 6 Uhr 12 Uhr 18 Uhr 24 Uhr Strom: Lass uns Dampf machen! Arbeitsblatt A27 Tageslastkurve Leistung Überlege dir, wie man die Tageslastkurve glätten könnte. Welche Tätigkeiten könnte man von der Spitzenlast-Zeit in die Mittel- oder Grundlast-Zeit verlegen? Was sind die Vorteile und Nachteile dabei? Spitzenlast Mittellast 0 4 8 Strom: Lass uns Dampf machen! 12 16 20 24 Uhrzeit Arbeitsblatt A28 Strom im Haushalt Gefahren des elektrischen Stromes Die folgenden Beispiele sollen dir die Gefahren des elektrischen Stromes deutlich machen und somit einen schweren oder sogar tödlichen Unfall verhindern. Überlege dir bei jeder Aussage, ob sie richtig oder falsch ist. Anschließend werden die Fragen verglichen, und es wird darüber diskutiert. 1) Benütze nie einen Radio oder ein anderes Elektrogerät in der Badewanne. richtig falsch 2) Wenn dir ein elektrisches Gerät ins Wasser fällt, darfst du es herausholen. richtig falsch 3) Wenn in einer Wohnung kleine Kinder leben, sollen die Steckdosen mit „Kindersicherungen“ abgedeckt sein. richtig falsch 4) Es besteht Lebensgefahr, wenn Kabel von Elektrogeräten schadhaft sind. richtig falsch 5) Wenn du ein Elektrogerät ausschalten möchtest, darfst du auch am Kabel anziehen. richtig falsch 6) Du darfst mit einer Hand an einem Elektrogerät hantieren und gleichzeitig die andere Hand unter das fließende Wasser halten. richtig falsch 7) Du darfst keine Metallgegenstände in die Steckdose stecken. richtig falsch 8) Du darfst auf keinen Fall herabhängende Leitungen berühren. richtig falsch 9) Du darfst in der Nähe von Hochspannungsleitungen spielen (z. B. auf den Dächern von Eisenbahnwaggons). richtig falsch 10) Wenn dein(e) Freund(in) in den Stromkreis gerät, darfst du ihn (sie) berühren. richtig falsch 11) Der Strom sucht sich immer den kürzesten Weg zur Erde. richtig falsch Strom: Lass uns Dampf machen! Arbeitsblatt A29 Wasserkraftwerk Laufkraftwerk Staudamm Generator Trafo Turbine Beschreibe, wie die Wasserkraft in elektrische Energie umgewandelt wird. Speicherkraftwerk 3 1 2 4 6 5 7 Stausee, Staumauer, Wasserschloss zum Ausgleichen des Wasserdrucks, Druckrohrleitung, Absperrschieber, Turbine, Generator Setze folgende Begriffe in den Text ein: Rohr, Turbine, Stausee, Wasser, Generator, elektrische Wasser fällt vom ......................................... durch ein .................................... in die Tiefe und dreht die ...................................... . Die Turbine treibt den ......................................... an, der die Kraft des strömenden .................................... in ................................ Energie umwandelt. Strom: Lass uns Dampf machen! Arbeitsblatt A30 Wärmekraftwerk Eine schematische Darstellung Fülle den Lückentext aus, indem du folgende Begriffe verwendest: Pumpe, Generator, Dampferzeuger, Kessel, Kondensator, Turbine, Wasser, Dampf, Wärme Im ................................... wird der Brennstoff verbrannt und dadurch ......................... erzeugt. Diese Wärme wird auf das .................. übertragen, das in den Rohrleitungen durch den ........................................... strömt. Das Wasser verdampft, der überhitzte ................. wird auf die ........................ geleitet. Dieser unter hohem Druck und hoher Temperatur stehende Dampf treibt beim Durchströmen die Flügelräder der Turbine an. An die Turbine angekoppelt ist der ............................, der den elektrischen Strom erzeugt. Der in der Turbine „abgearbeitete Dampf“ wird im ........................... wieder abgekühlt, kondensiert zu Wasser und wird mit Hilfe der ........................ in das Rohrnetz des Kessels zurückgepumpt, um dort erneut erhitzt und verdampft zu werden. Strom: Lass uns Dampf machen! Arbeitsblatt A31 Ein geschichtlicher Überblick Fast ein Jahrhundert Kraftwerk Simmering Netzhöchstlast der gesamten Anlage Simmering Jahr Ereignis 1902 Werk I und II liefern Strom für „den Betrieb der elektrischen Straßenbahnen und für anderweitige Zwecke“. 1906 Kolbendampfturbinen werden durch Dampfturbinen ersetzt, Kohle muss nicht mehr mit der Hand geschaufelt werden: eine automatische Beschickung wird eingerichtet. 1909 Die Versorgung des Kohlebunkers an den Kesseln mit Kohle wird vom Handkarrenbetrieb auf eine automatische Förderanlage umgestellt. 1920 Rohöl befeuert Braunkohle. nun die Anlagen, ein Jahr 6,7 MW später 1928 176,3 MW 1934 Umstellung der Befeuerung: Heizung mit Erdgas 1945 10 Tage Betriebsunterbrechung im April: schwere Schäden durch Fliegerangriffe. 1954 Ausbau des Werkes I, Stilllegung des Werkes II Strom: Lass uns Dampf machen! 303 MW Arbeitsblatt A32 1962 Ein neues Werk wird in Betrieb genommen: Block 3. Bisher lieferten alle Kessel in eine gemeinsame Dampfschiene, aus der die Turbinen gespeist wurden. Das neue Werk ist ein Blockkraftwerk, das heißt unabhängige Einheit: Kessel, Turbine, Blocktransformator. 1964 - 1970 Mehr Leistung wird benötigt. Die Blockkraftwerke 4, 5 und 6 gehen an das Netz. 1977 Neubau des Werkes 1 / 2. Erstmals wird Fernwärme ausgekoppelt. Die Anlage wird - ebenfalls neu - als Kombiblock geführt: Die Abgase der Gasturbine (Block 2) werden dem Dampferzeuger (Block 1) als Verbrennungsluft zugeführt. Damit wird die Leistung optimiert. 1979 Lieferung von Wärme an die Fernwärme Wien. Der Umweltschutzgedanke beginnt zu tragen: Es treten strenge Emissionsgrenzwerte in Kraft. 1989 Das alte Blockkraftwerk Emissionswerte sinken. 1992 3 wird still gelegt, 744 MW 1070 MW die Das neue Blockkraftwerk BKW 3 geht an das Netz, mit ihm modernste Rauchgasreinigungsanlagen. 1210 MW ohne Fernwärme oder 1090 MW Strom + 670 MW Fernwärme 1993 Das alte Blockkraftwerk Emissionswerte sinken. 1995 Die Blockkraftwerke 1 / 2, 3, 4, 5 liefern Strom und Wärme. Strom: Lass uns Dampf machen! 6 wird still gelegt, die 1627 MW Arbeitsblatt A33 Wer viel liest, muss Wichtiges zusammenfassen können. Fragen, die du mit Hilfe des geschichtlichen Überblicks über das Kraftwerk Simmering beantworten kannst: Weißt du, ... ... wie sich im Lauf der Zeit die Brennstoffe geändert haben? 1902 ......................................................................................................................... 1995 ... wie sich im Lauf der Zeit die Technik geändert hat? 1902 ......................................................................................................................... 1995 ... wann und wodurch der Wirkungsgrad des Kraftwerkes wesentlich gesteigert werden konnte? 1902 ......................................................................................................................... 1995 Übrigens - wer wenig liest, ............................................................................................. ......................................................................................................................................... Daher - lies viel. Strom: Lass uns Dampf machen! Arbeitsblatt A34 Wärmekraftwerk Wie funktioniert es? Hier kannst du noch einmal testen, ob du verstanden hast, wie Strom in einem Wärmekraftwerk „erzeugt“ wird. Schneide die Karten aus und klebe zuerst die Bildkarten in der richtigen Reihenfolge in die obere Reihe. Die passenden Textkarten klebst du unter das zugehörige Bild. Der Dampf strömt über eine Turbine. Die Turbine dreht sich. Der elektrische Strom wird über Hochspannungsleitungen weitergeleitet. Strom: Lass uns Dampf machen! Der Generator wird durch die Turbine angetrieben und erzeugt elektrische Energie. Im Kraftwerkskessel wird Dampf erzeugt. Arbeitsblatt A35 Wasserkraftwerk - Wärmekraftwerk Ein Vergleich Wasserkraftwerk (Beispiel Gaming) Wärmekraftwerk (Beispiel Simmering) V O R T E I L E N A C H T E I L E Strom: Lass uns Dampf machen! Arbeitsblatt A36 Dynamo Beschrifte die Teile des Dynamos mit folgenden Begriffen: Gehäuse, Spule, Anschluss-Schraube, Antriebsrad, Magnetläufer, Antriebswelle Versuch: Weise nach, dass die Kupferdrahtspule einen elektrischen Widerstand besitzt. Ergebnis: Wird die Spule überbrückt, ... .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. Strom: Lass uns Dampf machen! Arbeitsblatt A37 Das Generatorprinzip Induktion 1) Versuchsaufbau: siehe Abbildung Beobachtung: Wird ein Magnet in einer Kupferdrahtspule bewegt, so .......................................................... .......................................................... .............................................................................................................................................................................. 2) Versuchsaufbau: siehe Abbildung Ergebnis: ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. 3) Welche Energieumwandlungen finden statt? ................................................................................. ................................................................................. .............................................................................................................................................................................. 4) Worin besteht der Unterschied zum ersten Versuch? .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. 5) Muss nur der Magnet bewegt werden? Oder gibt es auch noch eine andere Möglichkeit? .............................................................................................................................................................................. Strom: Lass uns Dampf machen! Arbeitsblatt A38 Generatoraufbau 1) Beschrifte die einfache, schematische Darstellung eines Generators. Verwende dazu folgende Begriffe: Magnet, Spule, Gehäuse 2) Studiere die folgende Abbildung und versuche das Gezeichnete in Worte zu fassen. In welchem Zusammenhang stehen Turbine und Generator? .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. Strom: Lass uns Dampf machen! Arbeitsblatt A39 Spannungsleitungen Den Weg des Stroms vom Kraftwerk zu deiner Steckdose kannst du mit dem Weg vergleichen, den das Wasser in einem Baum von der Wurzel bis zum Blatt zurücklegt. Beschreibe den Weg des Stroms und trage in die leeren Kästchen die entsprechende Spannung ein. Was ist die Einheit der Spannung? Strom: Lass uns Dampf machen! Arbeitsblatt A40
