Quelltext Strom
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<head><script type="text/javascript" asyncsrc="https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/mathjax/2.7.7/MathJax.js?config=TeX-MML-AM_CHTML"></script></head>
<body><h3>Stromstärke</h3><h4>Phänomene des elektrischen Stroms(N)</h4><ul><li>Schließt man ein Glühbirne an eine Batterie an wird sie so heiß, dass sie glüht (<a href="https://phet.colorado.edu/sims/html/circuit-construction-kit-dc/latest/circuit-construction-kit-dc_de.html">Simulation bei Phet</a>,<a href="https://lernplattform.mebis.bayern.de/pluginfile.php/33455299/mod_wiki/attachments/66386//VID-20200916-WA0000.mp4?forcedownload=1"> Video</a>).</li><li>Eine n eine Batterie angeschlossen LED (Light Emitting Diode) leuchtet ohne heiß zu werden (<a href="https://lernplattform.mebis.bayern.de/pluginfile.php/33455299/mod_wiki/attachments/66386//LED%20mit%20Batterie.mp4?forcedownload=1">Video</a>, <a href="https://lernplattform.mebis.bayern.de/pluginfile.php/33455299/mod_wiki/attachments/66386//Diode2.png">Schaltkreis einer LED</a>).</li><li>Strom braucht einen Stromkreis, um zu fließen.</li><li>Aufgabe<ul><li>Untersuche das Phänomen des elektrischen Stromes mit einer Batterie (am besten 9V-Block) und einem Draht (Metall am besten Kupfer).</li><li>Verwende ein Glühlämpchen oder spezielle LED.</li><li>Vorsicht! Ohne Glühlämpchen oder LED wird der Draht heiß.</li></ul></li></ul><h4>Modell des elektrischen Stromes</h4><ul><li>Um elektrischen Strom uns vorstellen zu können, müssen wir den <strong>Aufbau von Materie</strong> kennen (<a href="https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/einfache-stromkreise/grundwissen/atomare-vorstellungen-der-elektrizitaet">Abb1. Leifiphysik</a>).<ul><li>Atome sind die Bausteine von Materie.</li><li>Atome bestehen aus einem Kern und einer Hülle.</li><li>Atomdurchmesser (Kern mit Hülle) ist 100000 größer als der Kerndurchmesser.</li><li>In der Hülle befinden sich die winzig kleinen Elektronen, die negative Ladung haben, das heißt sie stoßen sich gegenseitig ab und werden vom positiv geladenen Kern angezogen.</li><li>Man unterscheidet Atome nach Elementen, je nach dem ob sie mehr oder weniger Elektronen haben. Das besonders gut Strom leitenden Metall Kupfer hat 29 Elektronen. Für die Stromleitung ist aber nur eins verantwortlich, weshalb man nur das eine Elektron und einen Atomrumpf aus Kern und den restlichen Elektronen zeichnet.</li></ul></li><li><strong>Elektrischen Strom stellt man sich so vor</strong>, dass durch den Minuspol einer Batterie Elektronen in die Metall-Kabel eines Stromkreises gepumpt werden, die dann ein Elektron eines Kupferatoms zu einem anderen Kupferatom verdrängten. Dies setzt sich solange fort bis eine Elektron vom Pluspol aufgenommen wird (<a href="https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/einfache-stromkreise/grundwissen/atomare-vorstellungen-der-elektrizitaet">Abb. 7 Leifiphysik</a>).</li><li>Die <strong>technische Stromrichtung</strong> ist im Gegensatz zur physikalischen vom <strong>Plus- zum Minuspol</strong>.</li></ul><h4>Messung des elektrischen Stroms</h4><ul><li>Eine <strong>physikalische Größe</strong> ist eine Eigenschaft, die man mit einer <strong>Einheit der Größe</strong> vergleichen kann.</li><li>Bei der physikalischen Ge Stromstärke I wird gemessen, wie viele <strong>Elektronen durch eine Fläche</strong> fließen (<a href="https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c8/Ampere_coulomb.svg">Wikimedia</a>).</li><li>Die <strong>Einheit der Größe Stromstärke <em>I</em> ist A</strong> (<a href="https://de.wikipedia.org/wiki/Andr%C3%A9-Marie_Amp%C3%A8re">Ampere</a>)</li><li><strong>Beispiele für Stromstärken</strong><ul><li>Glühlampe 2 A</li><li>LED-Lampe 0,2 A</li></ul></li><li>Die <strong>Stromstärke wird in einem Stromkreis gemessen</strong>, indem man ein Strommessgerät in den Stromkreis einbaut (<a href="https://www.youtube.com/watch?v=-wysRIL1UDU">Video</a>, <a href="https://phet.colorado.edu/sims/html/circuit-construction-kit-dc/latest/circuit-construction-kit-dc_de.html">Simulation bei Phet</a>).</li><li><strong>Stromstärke-Messinstrumente</strong> nützen Eigenschaften des elektrischen Stromes um Ströme zu vergleichen.<ul><li>Ein Drehspulinstrument nützt die magnetische Wirkung des elektrischen Stromes. Eine stromdurchflossene Spule verhält sich wie ein Stabmagnet und wird im Feld eines Hufeisenmagneten um so mehr gedreht, dass sich die Pole anziehen bzw, abstoßen (<a href="https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/kraft-auf-stromleiter-e-motor/downloads/drehspulinstrument-prinzip-animation">Leifiphysik</a>).</li><li>Ein digitales Strommessgerät misst eigentlich elektrische Spannungen.</li></ul></li></ul><h4>Spannung</h4><p><a href="https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/elektrische-grundgroessen/grundwissen/elektrische-spannung">Leifi-Physik</a></p><h4>Erzeugung von Spannung</h4><ul><li><strong>Spannung ist die Ursache von Strom</strong>. Sie entsteht durch Ladungstrennung., denn positive und negative Ladungen ziehen sich gegenseitig an bzw. gleichnamige Ladungen stoßen sich ab.</li><li><strong>Batterie</strong> (<a href="https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/elektrische-grundgroessen/downloads/galvanische-zellen-und-batterien-zink-kohle-batterie-animation">Animation</a>)<br />Zwei unterschiedliche Metalle tauchen in einem Elektrolyten (z.B. das Fruchtfleisch eines Apfels oder einer <a href="https://www.youtube.com/watch?v=8dyAtI4FMuk">Zitrone</a>)</li><li><strong>Generator</strong> (<a href="https://www.walter-fendt.de/html5/phde/generator_de.htm">Animation</a>)<br />Eine Leiterschleife bzw. Spule dreht sich zwischen den Polen eines Hufeisenmagneten.</li></ul><h4>Messung von Spannung</h4><ul><li>Spannung wird am Stromkreis an den Polen einer Stromquelle gemessen (<a href="https://www.youtube.com/watch?v=xeCRBepPm1I&t=7s">Video</a>, <a href="https://phet.colorado.edu/sims/html/circuit-construction-kit-dc/latest/circuit-construction-kit-dc_de.html">Simulation bei Phet</a> ).</li><li><strong>Die Einheit der Spannung <em>U</em> ist V</strong> (<a href="https://de.wikipedia.org/wiki/Alessandro_Volta">Volt</a>)</li><li><strong>Digitale Spannungsmesser</strong> messen durch einen eingebauten Computer, wieviel Gegenspannung nötig ist, dass kein Strom mehr fließen würde <a href="https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/elektrische-grundgroessen/grundwissen/elektrische-spannung">(Leifi-Physik Abb.5</a>).</li><li>Es gibt <strong>Gleichspannung</strong> (Batterie) und <strong>Wechselspannung</strong> (Generator) und damit auch Gleich- und Wechselstrom. Im Haushalt wechselt der Plus zum Minuspol 50mal in der Sekunde (Wechselspannung mit der Frequenz 50 Hz(Hertz))</li></ul><h3>Widerstand</h3><ul><li>Wieviel Strom bei einer angelegten Spannung fließt, hängt von dem stromdurchflossenen Material ab.</li><li>Der elektrische Widerstand gibt an, wie gut der Strom von einem Material geleitet wird. (<a href="https://www.experimente.physik.uni-freiburg.de/E_Elektrizitaet_und_Magnetismus/stromundspannung/elektrischerwiderstand/widerstandmenschlichenkoerpers">z.B. dem menschlichen Körper</a>)</li><li><a href="https://www.youtube.com/watch?v=xklPZ1tzNTc">Physik-Simpleclub</a></li></ul><h4>Definition des elektrischen Widerstands</h4><ul><li>Definitions-Gleichung<br />\(R=\dfrac{U}{I}\)</li><li>Definition der Einheit des elektrischen Widerstands<br />\([R]=\dfrac{\text{V}}{\text{A}}=\Omega(\text{Ohm})\)</li></ul><h4>Berechnungen</h4><h5>Berechnung des elektrischen Widerstands</h5><ul><li>gegeben:<br />Spannung \(U=230\text{V}\)<br />Stromstärke \(I=2\text{A}\)</li><li>gesucht:<br />elektrischer Widerstand \(R\)</li><li>Lösung:<br />\(R=\dfrac{U}{I}=\dfrac{230\text{V}}{2\text{A}}=115\Omega\)</li></ul><h5>Berechnung in Geogebra</h5><ul><li>In Geogebra kann im Algebra-Teil (Tascherechner-Symbol) die Gleichung für den Widerstand eingegeben werden.</li><li>Geogebra erstellt zwei Schieberegler für Spannung und Stromstärke, die in den Ausgabe-Bereich eingebunden werden können.</li><li>Der Wert des Widerstandes kann über das Werkzeug Text im Ausgabe-Bereich zusammen mit den Werten für die Variablen U und I, die über das Geogera-Symbol in der Text-Eingabe eingefügt werden können, angezeigt werden.</li><li>Über das Werkzeug Text können in Geogebra auch Berechnungen wiedergegeben werden.</li><li>Bei Anmeldung in Geogebra z.B. mit der Schul-Email-Adresse können die Ergebnisse in Geogebra abgespeichert werden und die entsprechenden Links im Wiki eingebunden werden (<a href="https://www.geogebra.org/m/gqat4kd2">Beispiel für die Berechnung des Widerstands in Geogebra</a>).</li></ul><h5>Umformungen der Definitionsgleichung</h5><ul><li>\(R=\dfrac{U}{I}\Rightarrow R=\dfrac{U}{I}|\cdot I\Rightarrow R\cdot I=U\Rightarrow U=R\cdot I\)</li><li>\(R=\dfrac{U}{I}\Rightarrow R=\dfrac{U}{I}|\cdot I\Rightarrow R\cdot I=U|:R\Rightarrow I=\dfrac{U}{R}\)</li></ul><h5>Berechnung mit Tabellenkalkulation</h5><ul><li>In der Tabellenkalkulation Microsoft-Excel (Standard für Tabellenkalkulation, aber nur über eine Anmeldung bei Microsoft online frei zugänglich) können auch Berechnungen und Versuchsskizzen dargestellt werden.</li><li>Aufgabe (<a href="https://1drv.ms/x/s!As545zXeDquegfwMd4rW413VL6jtpA?e=9RejMm">Beispiel mit Excel</a>)<br />Ermittle, welche Spannungen für einen Menschen gefährlich sind.<ul><li>Recherchiere im Internet, wie groß der elektrische Widerstand eines Menschen ist und welche Stromstärke gefährlich ist.</li><li>Berechne aus den gefundenen Werten die Spannung.</li><li><a href="https://ethercalc.net/">Ethercalc.net</a> ist eine freie einfache Tabellenkalkulation im Internet. die ohne Anmeldung genützt werden kann.</li></ul></li></ul><h4>Messung des elektrischen Widerstands - Kennlinien </h4><ul><li>Zur Bestimmung des elektrischen Widerstands müssen Stromstärke und Spannung gemessen werden.<ul><li><a href="https://lernplattform.mebis.bayern.de/pluginfile.php/33455299/mod_wiki/attachments/66386//Schaltbild%20Kennlinie2.png?forcedownload=1">Schaltung</a> für die Messung (Erstellung mit <a href="http://diagrams.new/">diagrams.new</a>)</li><li>Die Messwerte werden in einem U-I-Diagramm aufgetragen.</li></ul></li><li>Die Kennlinie eines Ohmschen Widerstands (<a href="https://www.youtube.com/watch?v=iy5ohAB4FME">Video</a>) ist eine Gerade (<a href="https://www.geogebra.org/m/vevje94t">Geogebra</a>).</li><li>Glühlampe bzw. Draht (<a href="https://www.youtube.com/watch?v=inugXHMGH5g">Video</a>) haben im U-I-Diagramm eine abgeflachte Kennwlinie.</li><li>Leuchtdiode (LED-Light Emitting Diode)<ul><li>Bei einer Diode werden Kennlinien in <a href="https://www.grund-wissen.de/elektronik/_downloads/kennlinie-diode-durchlassrichtung.svg">Durchlass</a>- und <a href="https://www.grund-wissen.de/elektronik/_downloads/kennlinie-diode-sperrrichtung.svg">Sperr</a>-Richtung unterschieden, die beide sehr steil verlaufen (bei unter 1V bis 3V in Durchlassrichtung und bis zu 100V in Sperr-Richtung).</li><li>Es gibt nicht nur Leuchtdioden. Allgemein lässt eine Diode den Strom in der einen Richtung durch (Auf dem Schaltsymbol ist die technische Stromrichtung aufgezeichnet.) und sperrt in bei umgekehrten Anschluss (<a href="https://www.leifiphysik.de/elektronik/halbleiterdiode/versuche/aufnahme-der-diodenkennlinie">Kennlinie einer einfachen Diode</a>, <a href="https://www2.klett.de/sixcms/media.php/229/DO01103720_214_Korr.pdf">Kennlinien von Leuchtdioden</a>)</li><li><a href="https://www.youtube.com/watch?v=M2xKVH3QMDw">Erklärung der Leuchtwirkung</a> einer Leuchtdiode</li><li>Video zur Aufnahme der <a href="https://www.youtube.com/watch?v=h7Yg2oO6qHc">Kennlinie einer Leuchtdiode</a></li></ul></li></ul>
<h3>Untersuchung von Reihen- und Parallelschaltungen</h3><h4>Berechnung des Vorwiderstand einer Leuchtdiode</h4>
<ul><li><a href="https://www.youtube.com/watch?v=d0z0K-fZcg8">Video zur Berechnung des Vorwiderstands einer LED</a></li><li>Wie man an der Kennlinie einer Diode erkennen kann, ist der Widerstand unterhalb einer bestimmtem Spannung (einfache Diode ca. 0,8V, Leuchtdioden 2V-3V) sehr groß und oberhalb dieser Spannung nur noch sehr gering.</li><li>Würde an einer Leuchtdiode 9V Spannung anliegen, würde wie an der Steilheit der Kennlinie zu erkennen ist, ein viel zu hoher Strom fließen. Deswegen muss man sie durch einen Vorwiderstand Schützen (Schaltung).</li><li><a href="https://www.geogebra.org/m/erknszve">Berechnung des Vorwiderstands einer Leuchtdiode</a></li></ul><h4>Berechnung von Stromstärke und Spannungen in Reihen- und Parallelschaltungen</h4><h5>Reihenschaltung</h5>
<ul><li><a href="https://www.geogebra.org/calculator/cwaqbyxf">Reihenschaltung mit Geogebra</a></li><li><a href="https://www.youtube.com/watch?v=m0pUeP1ELZc&list=PLcjOhSiDq35fITwuGBN_T6BZCU18f2qAE&index=4">Versuch</a></li></ul><h5>Parallelschaltung</h5><ul><li><a href="https://www.geogebra.org/m/r9yk2g7x">Parallelschaltung mit Geogebra</a></li><li><a href="https://www.youtube.com/watch?v=ccwUMZxTvLg&list=PLcjOhSiDq35fITwuGBN_T6BZCU18f2qAE&index=5">Versuch</a></li></ul><h4>Versuche</h4><h5>eigene</h5>
<ul><li><a href="https://www.amazon.de/gp/product/B07VCG6Q68/ref=ppx_yo_dt_b_asin_title_o01_s01?ie=UTF8&psc=1">Steckbrett</a></li><li><a href="https://www.amazon.de/gp/product/B07CNQ4JQY/ref=ppx_yo_dt_b_asin_title_o01_s00?ie=UTF8&psc=1">LEDs und Widerstände</a></li><li><a href="https://www.amazon.de/gp/product/B08CT4CH5Q/ref=ppx_yo_dt_b_asin_title_o00_s00?ie=UTF8&psc=1">Batterieanschluss</a></li></ul><h5>Simulation</h5><p><a href="https://phet.colorado.edu/sims/html/circuit-construction-kit-dc-virtual-lab/latest/circuit-construction-kit-dc-virtual-lab_de.html">Phet</a></p><h4>Berechnungen bei drei Widerständen</h4><h5>Reihenschaltung eines Widerstands mit der Parallelschaltung zweier Widerstände</h5><ul><li><a href="https://lernplattform.mebis.bayern.de/pluginfile.php/33455299/mod_wiki/attachments/66386//Widerst%C3%A4nde-drei.png?forcedownload=1">Schaltskizze</a></li><li><a href="https://www.geogebra.org/m/ucefgsyx">Berechnung des Gesamtwiderstands</a></li></ul>
<h5>Parallelschaltung eines Widerstands mit der Reihenschaltung zweier Widerstände</h5>
<ul><li><a href="https://www.walter-fendt.de/html5/phde/combinationresistors_de.htm">Simulation bei Apps zur Physik von Walter Fendt</a></li><li>Simulation bei <a href="https://phet.colorado.edu/sims/html/circuit-construction-kit-dc-virtual-lab/latest/circuit-construction-kit-dc-virtual-lab_de.html">Phet</a></li><li>Berechnung des Gesamtwiderstands mit Geogebra (<a href="https://lernplattform.mebis.bayern.de/pluginfile.php/33455299/mod_wiki/attachments/66386//Widerst%C3%A4nde-drei%20parallel.png?forcedownload=1">Schaltskizze</a>, <a href="https://www.geogebra.org/m/vqwfjkam">Geogebra</a>)</li>
</ul><h4>Schaltkreise im Haushalt</h4><h5>Aufbau des Haushaltsstromnetzes</h5>
<ul><li>Geräte sind parallel geschaltet.<br /></li><li>Es liegt Wechselspannung an.<ul><li>Ein Kontakt ist 50mal der Pluspol und 50mal der Minuspol in der Sekunde.</li><li>Die Frequenz ist 50Hz.</li></ul></li></ul>
<ul><li>Ein elektrischer Kontakt ist geerdet.<ul><li>Der nicht geerdete Kontakt heißt Phase (schwarz oder braun)</li><li>Der geerdete Kontakt heißt Neutrallleiter (blau)</li><li>Zusätzlich gibt es den geerdeten Schutzleiter (gelb-grün).</li></ul></li></ul><h5>Schutzmaßnahmen im Haushaltsstromnetz</h5><p> </p><ul><li><a href="https://www.youtube.com/watch?v=56XfKiri2z8">Video zum Anschluss einer Lampe</a></li><li><a href="https://www.youtube.com/watch?v=cYISa0xhgpc">Phasenprüfer</a></li><li><a href="https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/elektrische-grundgroessen/ausblick/stromsicherheit#:~:text=Schutzleiter%3A%20Farbe%20gr%C3%BCn-gelb%2C,mit%20Aderendh%C3%BClsen%20verklemmt%20(Pressh%C3%BClsen).&text=F%C3%BCr%20den%20Fall%2C%20dass%20das,bevor%20der%20Schutzleiter%20getrennt%20wird.">Schutzleiter</a></li><li><a href="https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/stromwirkungen/ausblick/fehlerstromschutzschalter">Fehlerstromschutzschalter</a></li></ul><p><br /><br /></p><p> </p><p> </p></body>
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<head><script type="text/javascript" asyncsrc="https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/mathjax/2.7.7/MathJax.js?config=TeX-MML-AM_CHTML"></script></head>
<body><h3>Stromstärke</h3><h4>Phänomene des elektrischen Stroms(N)</h4><ul><li>Schließt man ein Glühbirne an eine Batterie an wird sie so heiß, dass sie glüht (<a href="https://phet.colorado.edu/sims/html/circuit-construction-kit-dc/latest/circuit-construction-kit-dc_de.html">Simulation bei Phet</a>,<a href="https://lernplattform.mebis.bayern.de/pluginfile.php/33455299/mod_wiki/attachments/66386//VID-20200916-WA0000.mp4?forcedownload=1"> Video</a>).</li><li>Eine n eine Batterie angeschlossen LED (Light Emitting Diode) leuchtet ohne heiß zu werden (<a href="https://lernplattform.mebis.bayern.de/pluginfile.php/33455299/mod_wiki/attachments/66386//LED%20mit%20Batterie.mp4?forcedownload=1">Video</a>, <a href="https://lernplattform.mebis.bayern.de/pluginfile.php/33455299/mod_wiki/attachments/66386//Diode2.png">Schaltkreis einer LED</a>).</li><li>Strom braucht einen Stromkreis, um zu fließen.</li><li>Aufgabe<ul><li>Untersuche das Phänomen des elektrischen Stromes mit einer Batterie (am besten 9V-Block) und einem Draht (Metall am besten Kupfer).</li><li>Verwende ein Glühlämpchen oder spezielle LED.</li><li>Vorsicht! Ohne Glühlämpchen oder LED wird der Draht heiß.</li></ul></li></ul><h4>Modell des elektrischen Stromes</h4><ul><li>Um elektrischen Strom uns vorstellen zu können, müssen wir den <strong>Aufbau von Materie</strong> kennen (<a href="https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/einfache-stromkreise/grundwissen/atomare-vorstellungen-der-elektrizitaet">Abb1. Leifiphysik</a>).<ul><li>Atome sind die Bausteine von Materie.</li><li>Atome bestehen aus einem Kern und einer Hülle.</li><li>Atomdurchmesser (Kern mit Hülle) ist 100000 größer als der Kerndurchmesser.</li><li>In der Hülle befinden sich die winzig kleinen Elektronen, die negative Ladung haben, das heißt sie stoßen sich gegenseitig ab und werden vom positiv geladenen Kern angezogen.</li><li>Man unterscheidet Atome nach Elementen, je nach dem ob sie mehr oder weniger Elektronen haben. Das besonders gut Strom leitenden Metall Kupfer hat 29 Elektronen. Für die Stromleitung ist aber nur eins verantwortlich, weshalb man nur das eine Elektron und einen Atomrumpf aus Kern und den restlichen Elektronen zeichnet.</li></ul></li><li><strong>Elektrischen Strom stellt man sich so vor</strong>, dass durch den Minuspol einer Batterie Elektronen in die Metall-Kabel eines Stromkreises gepumpt werden, die dann ein Elektron eines Kupferatoms zu einem anderen Kupferatom verdrängten. Dies setzt sich solange fort bis eine Elektron vom Pluspol aufgenommen wird (<a href="https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/einfache-stromkreise/grundwissen/atomare-vorstellungen-der-elektrizitaet">Abb. 7 Leifiphysik</a>).</li><li>Die <strong>technische Stromrichtung</strong> ist im Gegensatz zur physikalischen vom <strong>Plus- zum Minuspol</strong>.</li></ul><h4>Messung des elektrischen Stroms</h4><ul><li>Eine <strong>physikalische Größe</strong> ist eine Eigenschaft, die man mit einer <strong>Einheit der Größe</strong> vergleichen kann.</li><li>Bei der physikalischen Ge Stromstärke I wird gemessen, wie viele <strong>Elektronen durch eine Fläche</strong> fließen (<a href="https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c8/Ampere_coulomb.svg">Wikimedia</a>).</li><li>Die <strong>Einheit der Größe Stromstärke <em>I</em> ist A</strong> (<a href="https://de.wikipedia.org/wiki/Andr%C3%A9-Marie_Amp%C3%A8re">Ampere</a>)</li><li><strong>Beispiele für Stromstärken</strong><ul><li>Glühlampe 2 A</li><li>LED-Lampe 0,2 A</li></ul></li><li>Die <strong>Stromstärke wird in einem Stromkreis gemessen</strong>, indem man ein Strommessgerät in den Stromkreis einbaut (<a href="https://www.youtube.com/watch?v=-wysRIL1UDU">Video</a>, <a href="https://phet.colorado.edu/sims/html/circuit-construction-kit-dc/latest/circuit-construction-kit-dc_de.html">Simulation bei Phet</a>).</li><li><strong>Stromstärke-Messinstrumente</strong> nützen Eigenschaften des elektrischen Stromes um Ströme zu vergleichen.<ul><li>Ein Drehspulinstrument nützt die magnetische Wirkung des elektrischen Stromes. Eine stromdurchflossene Spule verhält sich wie ein Stabmagnet und wird im Feld eines Hufeisenmagneten um so mehr gedreht, dass sich die Pole anziehen bzw, abstoßen (<a href="https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/kraft-auf-stromleiter-e-motor/downloads/drehspulinstrument-prinzip-animation">Leifiphysik</a>).</li><li>Ein digitales Strommessgerät misst eigentlich elektrische Spannungen.</li></ul></li></ul><h4>Spannung</h4><p><a href="https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/elektrische-grundgroessen/grundwissen/elektrische-spannung">Leifi-Physik</a></p><h4>Erzeugung von Spannung</h4><ul><li><strong>Spannung ist die Ursache von Strom</strong>. Sie entsteht durch Ladungstrennung., denn positive und negative Ladungen ziehen sich gegenseitig an bzw. gleichnamige Ladungen stoßen sich ab.</li><li><strong>Batterie</strong> (<a href="https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/elektrische-grundgroessen/downloads/galvanische-zellen-und-batterien-zink-kohle-batterie-animation">Animation</a>)<br />Zwei unterschiedliche Metalle tauchen in einem Elektrolyten (z.B. das Fruchtfleisch eines Apfels oder einer <a href="https://www.youtube.com/watch?v=8dyAtI4FMuk">Zitrone</a>)</li><li><strong>Generator</strong> (<a href="https://www.walter-fendt.de/html5/phde/generator_de.htm">Animation</a>)<br />Eine Leiterschleife bzw. Spule dreht sich zwischen den Polen eines Hufeisenmagneten.</li></ul><h4>Messung von Spannung</h4><ul><li>Spannung wird am Stromkreis an den Polen einer Stromquelle gemessen (<a href="https://www.youtube.com/watch?v=xeCRBepPm1I&t=7s">Video</a>, <a href="https://phet.colorado.edu/sims/html/circuit-construction-kit-dc/latest/circuit-construction-kit-dc_de.html">Simulation bei Phet</a> ).</li><li><strong>Die Einheit der Spannung <em>U</em> ist V</strong> (<a href="https://de.wikipedia.org/wiki/Alessandro_Volta">Volt</a>)</li><li><strong>Digitale Spannungsmesser</strong> messen durch einen eingebauten Computer, wieviel Gegenspannung nötig ist, dass kein Strom mehr fließen würde <a href="https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/elektrische-grundgroessen/grundwissen/elektrische-spannung">(Leifi-Physik Abb.5</a>).</li><li>Es gibt <strong>Gleichspannung</strong> (Batterie) und <strong>Wechselspannung</strong> (Generator) und damit auch Gleich- und Wechselstrom. Im Haushalt wechselt der Plus zum Minuspol 50mal in der Sekunde (Wechselspannung mit der Frequenz 50 Hz(Hertz))</li></ul><h3>Widerstand</h3><ul><li>Wieviel Strom bei einer angelegten Spannung fließt, hängt von dem stromdurchflossenen Material ab.</li><li>Der elektrische Widerstand gibt an, wie gut der Strom von einem Material geleitet wird. (<a href="https://www.experimente.physik.uni-freiburg.de/E_Elektrizitaet_und_Magnetismus/stromundspannung/elektrischerwiderstand/widerstandmenschlichenkoerpers">z.B. dem menschlichen Körper</a>)</li><li><a href="https://www.youtube.com/watch?v=xklPZ1tzNTc">Physik-Simpleclub</a></li></ul><h4>Definition des elektrischen Widerstands</h4><ul><li>Definitions-Gleichung<br />\(R=\dfrac{U}{I}\)</li><li>Definition der Einheit des elektrischen Widerstands<br />\([R]=\dfrac{\text{V}}{\text{A}}=\Omega(\text{Ohm})\)</li></ul><h4>Berechnungen</h4><h5>Berechnung des elektrischen Widerstands</h5><ul><li>gegeben:<br />Spannung \(U=230\text{V}\)<br />Stromstärke \(I=2\text{A}\)</li><li>gesucht:<br />elektrischer Widerstand \(R\)</li><li>Lösung:<br />\(R=\dfrac{U}{I}=\dfrac{230\text{V}}{2\text{A}}=115\Omega\)</li></ul><h5>Berechnung in Geogebra</h5><ul><li>In Geogebra kann im Algebra-Teil (Tascherechner-Symbol) die Gleichung für den Widerstand eingegeben werden.</li><li>Geogebra erstellt zwei Schieberegler für Spannung und Stromstärke, die in den Ausgabe-Bereich eingebunden werden können.</li><li>Der Wert des Widerstandes kann über das Werkzeug Text im Ausgabe-Bereich zusammen mit den Werten für die Variablen U und I, die über das Geogera-Symbol in der Text-Eingabe eingefügt werden können, angezeigt werden.</li><li>Über das Werkzeug Text können in Geogebra auch Berechnungen wiedergegeben werden.</li><li>Bei Anmeldung in Geogebra z.B. mit der Schul-Email-Adresse können die Ergebnisse in Geogebra abgespeichert werden und die entsprechenden Links im Wiki eingebunden werden (<a href="https://www.geogebra.org/m/gqat4kd2">Beispiel für die Berechnung des Widerstands in Geogebra</a>).</li></ul><h5>Umformungen der Definitionsgleichung</h5><ul><li>\(R=\dfrac{U}{I}\Rightarrow R=\dfrac{U}{I}|\cdot I\Rightarrow R\cdot I=U\Rightarrow U=R\cdot I\)</li><li>\(R=\dfrac{U}{I}\Rightarrow R=\dfrac{U}{I}|\cdot I\Rightarrow R\cdot I=U|:R\Rightarrow I=\dfrac{U}{R}\)</li></ul><h5>Berechnung mit Tabellenkalkulation</h5><ul><li>In der Tabellenkalkulation Microsoft-Excel (Standard für Tabellenkalkulation, aber nur über eine Anmeldung bei Microsoft online frei zugänglich) können auch Berechnungen und Versuchsskizzen dargestellt werden.</li><li>Aufgabe (<a href="https://1drv.ms/x/s!As545zXeDquegfwMd4rW413VL6jtpA?e=9RejMm">Beispiel mit Excel</a>)<br />Ermittle, welche Spannungen für einen Menschen gefährlich sind.<ul><li>Recherchiere im Internet, wie groß der elektrische Widerstand eines Menschen ist und welche Stromstärke gefährlich ist.</li><li>Berechne aus den gefundenen Werten die Spannung.</li><li><a href="https://ethercalc.net/">Ethercalc.net</a> ist eine freie einfache Tabellenkalkulation im Internet. die ohne Anmeldung genützt werden kann.</li></ul></li></ul><h4>Messung des elektrischen Widerstands - Kennlinien </h4><ul><li>Zur Bestimmung des elektrischen Widerstands müssen Stromstärke und Spannung gemessen werden.<ul><li><a href="https://lernplattform.mebis.bayern.de/pluginfile.php/33455299/mod_wiki/attachments/66386//Schaltbild%20Kennlinie2.png?forcedownload=1">Schaltung</a> für die Messung (Erstellung mit <a href="http://diagrams.new/">diagrams.new</a>)</li><li>Die Messwerte werden in einem U-I-Diagramm aufgetragen.</li></ul></li><li>Die Kennlinie eines Ohmschen Widerstands (<a href="https://www.youtube.com/watch?v=iy5ohAB4FME">Video</a>) ist eine Gerade (<a href="https://www.geogebra.org/m/vevje94t">Geogebra</a>).</li><li>Glühlampe bzw. Draht (<a href="https://www.youtube.com/watch?v=inugXHMGH5g">Video</a>) haben im U-I-Diagramm eine abgeflachte Kennwlinie.</li><li>Leuchtdiode (LED-Light Emitting Diode)<ul><li>Bei einer Diode werden Kennlinien in <a href="https://www.grund-wissen.de/elektronik/_downloads/kennlinie-diode-durchlassrichtung.svg">Durchlass</a>- und <a href="https://www.grund-wissen.de/elektronik/_downloads/kennlinie-diode-sperrrichtung.svg">Sperr</a>-Richtung unterschieden, die beide sehr steil verlaufen (bei unter 1V bis 3V in Durchlassrichtung und bis zu 100V in Sperr-Richtung).</li><li>Es gibt nicht nur Leuchtdioden. Allgemein lässt eine Diode den Strom in der einen Richtung durch (Auf dem Schaltsymbol ist die technische Stromrichtung aufgezeichnet.) und sperrt in bei umgekehrten Anschluss (<a href="https://www.leifiphysik.de/elektronik/halbleiterdiode/versuche/aufnahme-der-diodenkennlinie">Kennlinie einer einfachen Diode</a>, <a href="https://www2.klett.de/sixcms/media.php/229/DO01103720_214_Korr.pdf">Kennlinien von Leuchtdioden</a>)</li><li><a href="https://www.youtube.com/watch?v=M2xKVH3QMDw">Erklärung der Leuchtwirkung</a> einer Leuchtdiode</li><li>Video zur Aufnahme der <a href="https://www.youtube.com/watch?v=h7Yg2oO6qHc">Kennlinie einer Leuchtdiode</a></li></ul></li></ul>
<h3>Untersuchung von Reihen- und Parallelschaltungen</h3><h4>Berechnung des Vorwiderstand einer Leuchtdiode</h4>
<ul><li><a href="https://www.youtube.com/watch?v=d0z0K-fZcg8">Video zur Berechnung des Vorwiderstands einer LED</a></li><li>Wie man an der Kennlinie einer Diode erkennen kann, ist der Widerstand unterhalb einer bestimmtem Spannung (einfache Diode ca. 0,8V, Leuchtdioden 2V-3V) sehr groß und oberhalb dieser Spannung nur noch sehr gering.</li><li>Würde an einer Leuchtdiode 9V Spannung anliegen, würde wie an der Steilheit der Kennlinie zu erkennen ist, ein viel zu hoher Strom fließen. Deswegen muss man sie durch einen Vorwiderstand Schützen (Schaltung).</li><li><a href="https://www.geogebra.org/m/erknszve">Berechnung des Vorwiderstands einer Leuchtdiode</a></li></ul><h4>Berechnung von Stromstärke und Spannungen in Reihen- und Parallelschaltungen</h4><h5>Reihenschaltung</h5>
<ul><li><a href="https://www.geogebra.org/calculator/cwaqbyxf">Reihenschaltung mit Geogebra</a></li><li><a href="https://www.youtube.com/watch?v=m0pUeP1ELZc&list=PLcjOhSiDq35fITwuGBN_T6BZCU18f2qAE&index=4">Versuch</a></li></ul><h5>Parallelschaltung</h5><ul><li><a href="https://www.geogebra.org/m/r9yk2g7x">Parallelschaltung mit Geogebra</a></li><li><a href="https://www.youtube.com/watch?v=ccwUMZxTvLg&list=PLcjOhSiDq35fITwuGBN_T6BZCU18f2qAE&index=5">Versuch</a></li></ul><h4>Versuche</h4><h5>eigene</h5>
<ul><li><a href="https://www.amazon.de/gp/product/B07VCG6Q68/ref=ppx_yo_dt_b_asin_title_o01_s01?ie=UTF8&psc=1">Steckbrett</a></li><li><a href="https://www.amazon.de/gp/product/B07CNQ4JQY/ref=ppx_yo_dt_b_asin_title_o01_s00?ie=UTF8&psc=1">LEDs und Widerstände</a></li><li><a href="https://www.amazon.de/gp/product/B08CT4CH5Q/ref=ppx_yo_dt_b_asin_title_o00_s00?ie=UTF8&psc=1">Batterieanschluss</a></li></ul><h5>Simulation</h5><p><a href="https://phet.colorado.edu/sims/html/circuit-construction-kit-dc-virtual-lab/latest/circuit-construction-kit-dc-virtual-lab_de.html">Phet</a></p><h4>Berechnungen bei drei Widerständen</h4><h5>Reihenschaltung eines Widerstands mit der Parallelschaltung zweier Widerstände</h5><ul><li><a href="https://lernplattform.mebis.bayern.de/pluginfile.php/33455299/mod_wiki/attachments/66386//Widerst%C3%A4nde-drei.png?forcedownload=1">Schaltskizze</a></li><li><a href="https://www.geogebra.org/m/ucefgsyx">Berechnung des Gesamtwiderstands</a></li></ul>
<h5>Parallelschaltung eines Widerstands mit der Reihenschaltung zweier Widerstände</h5>
<ul><li><a href="https://www.walter-fendt.de/html5/phde/combinationresistors_de.htm">Simulation bei Apps zur Physik von Walter Fendt</a></li><li>Simulation bei <a href="https://phet.colorado.edu/sims/html/circuit-construction-kit-dc-virtual-lab/latest/circuit-construction-kit-dc-virtual-lab_de.html">Phet</a></li><li>Berechnung des Gesamtwiderstands mit Geogebra (<a href="https://lernplattform.mebis.bayern.de/pluginfile.php/33455299/mod_wiki/attachments/66386//Widerst%C3%A4nde-drei%20parallel.png?forcedownload=1">Schaltskizze</a>, <a href="https://www.geogebra.org/m/vqwfjkam">Geogebra</a>)</li>
</ul><h4>Schaltkreise im Haushalt</h4><h5>Aufbau des Haushaltsstromnetzes</h5>
<ul><li>Geräte sind parallel geschaltet.<br /></li><li>Es liegt Wechselspannung an.<ul><li>Ein Kontakt ist 50mal der Pluspol und 50mal der Minuspol in der Sekunde.</li><li>Die Frequenz ist 50Hz.</li></ul></li></ul>
<ul><li>Ein elektrischer Kontakt ist geerdet.<ul><li>Der nicht geerdete Kontakt heißt Phase (schwarz oder braun)</li><li>Der geerdete Kontakt heißt Neutrallleiter (blau)</li><li>Zusätzlich gibt es den geerdeten Schutzleiter (gelb-grün).</li></ul></li></ul><h5>Schutzmaßnahmen im Haushaltsstromnetz</h5><p> </p><ul><li><a href="https://www.youtube.com/watch?v=56XfKiri2z8">Video zum Anschluss einer Lampe</a></li><li><a href="https://www.youtube.com/watch?v=cYISa0xhgpc">Phasenprüfer</a></li><li><a href="https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/elektrische-grundgroessen/ausblick/stromsicherheit#:~:text=Schutzleiter%3A%20Farbe%20gr%C3%BCn-gelb%2C,mit%20Aderendh%C3%BClsen%20verklemmt%20(Pressh%C3%BClsen).&text=F%C3%BCr%20den%20Fall%2C%20dass%20das,bevor%20der%20Schutzleiter%20getrennt%20wird.">Schutzleiter</a></li><li><a href="https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/stromwirkungen/ausblick/fehlerstromschutzschalter">Fehlerstromschutzschalter</a></li></ul><p><br /><br /></p><p> </p><p> </p></body>
</html>