Lösungen zu den Aufgaben zur Elektrizitätslehre (1)
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Lösungen zu den Aufgaben zur Elektrizitätslehre (1) 1. Gib die Schaltzeichen für folgende Teile eines Stromkreises an: a) Glühlampe b) Schalter c) Messgerät d) Elektromotor M 2. Zeichne den Schaltplan für eine einfache Beleuchtungsanlage, die mit einer Batterie betrieben wird. 3. Welche Vorteile hat ein Schaltplan? Übersichtlicher als die bildliche Darstellung der elektrischen Bauteile Einheitliche Darstellung (genormt; keine Beliebigkeit in der Darstellung) 4. Vergleiche den elektrischen Stromkreis mit einem Wasserstromkreis. Was sorgt jeweils für den Antrieb, was für die Hemmung? Was strömt? Antrieb Hemmung Was strömt? Wasserstromkreis Pumpe Turbine Wasser Elektrischer Stromkreis Stromquelle Verbraucher (z.B. Glühlampe) Elektronen 5. Wir wollen feststellen, welche Stoffe den elektrischen Strom gut leiten, welche schlecht und welche Stoffe den Strom nicht leiten. Skizziere eine geeignete Schaltung! A 6. Nenne drei gute Leiter, drei schlechte Leiter und drei Nichtleiter. Gute Leiter: Silber, Kupfer, Aluminium, Messing … Schlechte Leiter: Leitungswasser, menschlicher Körper, feuchte Erde … Nichtleiter: Glas, Porzellan, PVC, Vakuum … 7. Nenne mindestens drei Verhaltensregeln für den Umgang mit Strom aus der Steckdose. Keine Versuche mit Netzstrom aus der Steckdose Mit feuchten oder nassen Händen niemals elektrische Geräte anfassen Stecker, Kabel und Geräte vom Fachmann reparieren lassen Keine elektrischen Geräte in der Badewanne verwenden (besondere Gefahren bei Hochspannung z.B. Fahrdrähte bei Bahnen -> Funkenüberschlag) 8. Weshalb kann schon die Berührung eines Poles einer Steckdose gefährlich sein? Der Neutralleiter ist geerdet. Wird der andere Pol (Außenleiter, „Phase“) von einem Menschen berührt, so kann er Stromkreis über den menschlichen Körper und die Erde geschlossen werden. Unter ungünstigen Bedingungen (Feuchtigkeit bzw. Nässe, Kontakt mit Wasserleitung oder Heizung) kann ein großer Strom fließen, der tödliche Folgen haben kann. 9. Weshalb leitet der menschliche Körper den elektrischen Strom? Der menschliche Körper besteht zu über 70% aus Wasser. Darin sind Salze gelöst. 10. Welche Stromwirkungen kennst du? Wärmewirkung (Anwendung z.B. beim elektrischen Lötkolben, elektrischer Heizstrahler) Lichtwirkung (z.B. Glühlampe, LED-Lampe, Leuchtstoff-Lampe) Magnetische Wirkung (z.B. Lautsprecher, Elektromotor) Chemische Wirkung (z.B. Galvanisieren; Zerlegen von Wasser -> Elektrolyse; Gewinnung von sehr reinem Kupfer durch elektrolytische Raffination) 11. Stromwirkungen: Gib jeweils ein Beispiel für eine technische Anwendung! Siehe Aufgabe 10 (Beispiele in den Klammern) 12. Wie viele Ladungsarten kennst du und werden sie genannt? Es gibt zwei Ladungsarten: positive und negative Ladung 13. Wie unterscheiden sich ungeladene und geladene Körper? Ein ungeladener Körper enthält gleich viele Elektronen und Protonen. Ein positiv geladener Körper enthält mehr Protonen als Elektronen. Ein negativ geladener Körper enthält mehr Elektronen als Protonen. 14. Nenne das elektrostatische Kraftgesetz! (Ergänze dazu beide folgenden Sätze) Gleichartige Ladungen stoßen sich ab (positiv – positiv oder negativ – negativ). Verschiedenartige Ladungen ziehen sich an (positiv – negativ). 15. Erkläre mit Hilfe einer Zeichnung: Physikalische Stromrichtung u. technische Stromrichtung Physikalische Stromrichtung : von - nach + Technische Stromrichtung : von + nach - Die Elektronen bewegen sich im Stromkreis in physikalischer Stromrichtung vom Minuspol zum Pluspol. 16. Aus welchen Teilchen besteht ein Atomkern, woraus besteht die Hülle eines Atoms? Im Atomkern befinden sich Protonen und Neutronen (Ausnahme: Beim Wasserstoff nur ein Proton) Die Hülle des Atoms wird aus den Elektronen gebildet. A 17. Die Stromstärke durch eine Glühlampe soll gemessen werden. a) Wie muss das Messgerät geschaltet werden? Zeichne das Schaltbild. b) Das Messgerät zeigt an: 65 mA. Gib den Wert in A an! 0,65 A c) Formelzeichen für die Stromstärke: I d) Erkläre, wofür 1 Ampere steht. Ein Strom von 1 Ampere fließt, wenn 6,24 Trillionen Elektronen pro Sekunde durch den Draht fließen (Das entspricht 1 Coulomb pro Sekunde) V 18. Spannungsmessung a) Zeichne ein Schaltbild für die Spannungsmessung an einem Elektromotor. b) Gib in mV an: 0,65 V = 650 mV M 19. Ein Kohleschichtwiderstand von 1,2 k wird an eine Spannung von 48 V angeschlossen. Wie groß ist die Stromstärke (in A und mA)? I = U / R = 48 V / 1200 = 0,04 A = 40 mA 20. Ein Drahtwiderstand von 500 wird von einem Strom von 30 mA durchflossen. Wie groß ist die Spannung? U = R I = 500 0,03 A = 15 V 21. Ergänze die Tabelle Physikalische Größe Formelbuchstabe Einheit Berechnung (Formel) Spannung U V U=RI Stromstärke I A I=U/R Widerstand R R=U/I
