Arbeitsblatt: Magnetismus und Elektrizität

Magnetismus • Nur Eisen, Nickel und Kobalt sind magnetisch • Magnetische Kraft kann mit Eisen, Nickel und Kobalt abgeschirmt werden (alle anderen Materialien leiten sie weiter) • Der Raum um einen Magneten nennt man magnetisches Feld. Die Magnetfeldlinien gehen beim Südpol (grün) rein und beim Nordpol (rot) raus. • Ungleiche Pole ziehen sich an, gleiche Pole stossen sich ab • Die Erde besitzt ein starkes Magnetfeld. Der Kompass ist ein Magnet und zeigt uns wo der Nordpol liegt (Geografischer Nordpol und magnetischer Südpol liegen auf der gleichen Halbkugel) Reibungselektrizität efeld/kapitel1/ladung02.vscml.html • • • • Kunststoffe kann man elektrisch aufladen, wenn man sie reibt. Dem Kunststoff werden so Elektronen entzog sie sind also positiv geladen Alessandro Volta (1745 – 1827) hat so die Elektrizität entdeckt Batterien Monozellen bestehen aus 2 elektrischen Leitern (meistens Metallbecher aus Zink und ein Kohlestab) mit feuchtem Pulver (meist Braunstein und Salmiaksalz) dazwischen. Eine Zelle hat 1.5 V. Batterien mit mehr als 1.5 bestehen aus mehreren Zellen. • Batterien haben somit chemische Energie. Es besteht ein Spannungsunterschied (Ladungsunterschied). Wenn man sie an einen geschlossenen Stromkreis anschliesst, wandelt sich diese Energie in Strom um die Ladungen gleichen sich aus. • Batterien Stromspeicher • Strom besteht aus bewegten Elektronen negativ geladene Teilchen Elektrizität – Grundlagen • • • • • • • • • • Leiter: Eisen, Kupfer, Aluminium,. (Metalle) und Kohle. Flüssige Leiter: Säuren, Salzlösungen, Leitungswasser, feuchte Erde, Fruchtsaft . Isolatoren: Holz, Kunstoffe, Glas, Keramik, Gummi, . Elektrische Leitungen sind aus Kupferdraht Leiter. Sie sind mit Kunststoff Isolator umwickelt, damit wir das Kabel berühren können. Stromkreis: Strom braucht Hin- und Rückweg. Denn dann ist ein geschlossener Stromkreis vorhanden und es kann Strom fließen. Stromkreis zeichnen können mit richtigen Zeichen und Begriffen: Buch S. 167 315 Spannungsquellen: Generator im Kraftwerk, die Taschenlampenbatterie, den Bleiakku im Auto, die Solarzellen auf dem Dach. Für einen Stromkreis benötigen wir eine Spannungsquelle, Leitungen und einen Verbraucher. Strom ist fliessende Landung bewegte Elektronen. Ladungen werden nicht verbraucht oder erzeugt. Sie werden von der Stromquelle durch den Stromkreis gepumpt. Elektrische Spannung: die Stromquelle treibt die Elektronen an. Ist die Spannung der Stromquelle gross, ist auch der Antrieb für die Elektronen gross z.B. die Glühlampe leuchtet sehr hell. Spannung klein, dann ist auch der Antrieb klein. Die Spannung wird in Volt gemessen. Der Spannungsmesser Voltmeter wird parallel zur Stromquelle geschaltet. (Bild Seite 191) Merke: Spannung Antrieb, stell das Bild vor Du treibst mit dem Velo den Mixer an • Die Elektrische Stromstärke: gibt an, wie gross die Menge der Elektronen ist, die pro Sekunde durch eine Stelle des Stromkreises fliesst. Die Stärke wird in Ampere angegeben. Ein Strommesser Amperemeter kann an irgendeiner Stelle im Stromkreis eingebaut werden. (Bild Seite 191) Merke: Stärke Menge, stell das Bild vor Menge von Läufern, Auto, etc. auf einer Strasse • Elektrischer Widerstand: Im Leiter hat es Atome. Wenn sich die Elektronen bewegen, stossen sie an die Atomrümpfe und diese fangen an zu schwingen. Dadurch geben sie Wärme an den Leiter ab. Der Widerstand eines Drahtes hängt ab vom: Material: im reinen Metall sind die Atome geordnet weniger Widerstand, weniger Wärme gemischte Metalle Atome durcheinander mehr Widerstand, grössere Erwärmung und vom Durchmesser, der Länge und der Temperatur. Der Widerstand wird in Ohm angegeben. • Berechnungen URI (USpannung, RWiderstand, IStärke) machen gem. Blatt R U/I I U/R U x • Serieschaltung/Parallelschaltung in Elektrogeräten: Serieschaltung: die Elektronen gehen durch 3 Batterie, die Spannug verdreifacht sich. Parallelschaltung: die Elektronen fliessen nur durch 1 Batterie, die Spannung bleibt gleich, die Batterien leben aber viel länger. • Serieschaltung/Parallelschaltung z.B. mit Lampen Lese auf dem Blatt von Frau Schneider Elektrizität und Wärme • Glühbirne: über den Fusskontakt gelangen die Elektronen durch den Haltedraht nach oben. Am Haltedraht ist der dünne Glühdraht in Form einer Spirale angemacht. Über den Seitenkontakt (Haltedraht der am Gewinde angemacht ist), fliessen die Elektronen in den Stromkreis zurück. Im Glühdraht ist der Widerstand sehr gross, weil er so dünn ist. Die Elektronen stossen ständig mit den Atomrümpfe zusammen und versetzten diese in Schwingungen. Dadurch wird der Draht sehr heiss und glüht. • Je dünner der Glühdraht, desto heller das Licht • Vier Anwendungen von Heizdrähten: Bügeleisen, Toaster, Herdplatte, Heizstrahler Elektrizität und Sicherheit • Kurzschluss: Ein Kurzschluss entsteht, wenn ein Stromkreis ohne Verbraucher vorliegt (0 Widerstand). z.B. wenn die Isolierung bei einem Kabel defekt ist und somit die Hin- und Rückleitung sich berühren. Der Strom fliesst dann nicht mehr zum angeschlossenen Gerät sondern praktisch nur noch durch die Leiter. Es kommt zu einer Überhitzung der Drähte. • Schaltplan Kurzschluss erkennen Buch Seite 207 • Überlastung: wenn zu viele Elektrogeräte parallel an einen Stromkreis angeschlossen werden, liegt eine Überlastung vor. Es fliessen zu viele Elektronen, die Stromstärke ist zu hoch. Es kommt zu einer Überhitzung der Drähte. • Schmelzsicherungen: gibt es in verschiedenen Stromstärken. Wird die maximale Stärke überschritten, schmilzt der Schmelzdraht, die Sicherung brennt durch. • FI-Schalter: ist ein Fehlerstromschutzschalter. Er schützt uns Menschen vor Fehlströmen. Viele Haushaltgeräte haben ein Metallgehäuse. Bei einem Defekt könnte der Aussenleiter das Gehäuse berühren, der Mensch würde dann mit seinem Körper den Stromkreis schliessen. Darum haben diese Geräte einen Schutzleiter (Stecker hat 3 Pole). Bei einem Defekt lösst der Schutzleiter einen Kurzschluss aus. • Der FI-Schalter ist nach dem Kursschluss nicht defekt, die Sicherung schon und muss ersetzt werden. Elektromagnetismus (auch Blatt Frau Schneider lesen) • Wenn elektrischer Strom durch einen Draht fliesst, treten magnetische Kräfte auf. Diese lenken eine Kompassnadel ab oder ziehen Nägel an. • Magnetische Anziehungskraft der Spule hängt ab von: der Anzahl Windungen des Drahtes, der Stärke und der Geschwindigkeit des Magneten in der Spule. • Der Magnetkran hat einen Elektromagneten. Der Strom fliesst durch eine Spule mit einem Eisenkern darin. Der Strom erzeugt ein Magnetfeld und zieht damit magnetische Teile an. Wenn kein Strom mehr fliesst, hat er auch keine magnetischen Kräfte mehr. Man nimmt keinen Dauermagneten, weil man diesen nicht abschalten kann. • Einsatzgebiet von Magnetkran: Schrottplatz oder um magnetische Teile aus dem Müll zu trennen • Elektrische Klingel: siehe Blatt • Elektrische Klingel Ging/Gong: Die Klingel hat keine Glocke sondern 2 Metallplatten. An der Spule ist ein Eisenkern mit einer Feder befestigt. Wird der Klingelknopf gedrückt, spannt sich die Feder an, der Eisenkern schlägt an die Metallplatte Ging. Wird der Klingelknopf wieder losgelassen, schnell die Feder zurück und der Eisenkern schlägt an die Metallplatte Gong. • Elektromotor: besteht aus den drei Teilen: Rotor drehbarer Elektromagnet, er bildet ein wechselndes Magnetfeld. Stator Dauermagnet, er sorgt für ein Magnetfeld. Stromwender: er wandelt bei jeder Drehung die Stromrichtung in der Rotorspule um. Dadurch dreht sich der Rotor und Strom fliesst. • Induktion: Wenn man einen Dauermagneten zu einer Spule führt, dringen die Feldlinien des Magnetfeldes in die Spule. (oder man dreht die Spule) Durch diese Bewegung werden die Elektronen angetrieben. Es entsteht die Induktionsspannung. • Generatoren in Kraftwerken: Die Kraft (Wasser, Wind ) treibt die Spule an, das Magnetfeld wird verändert, Induktionsspannung entsteht, Strom wird produziert.