Arbeitsblatt: Elekrizität

Elektrizität Name: Prüfungsstoff Ich kann ein Versuchs- Protokoll ausfüllen und weiss, auf was ich dabei achten muss. S.3 Ich weiss, wie ich durch Reibung Kunststoffe elektrisch laden kann. S. 6-8 1 Ich kann erklären, wie elektrische Ladungen entstehen. Dabei verwende ich den Begriff „Elektronen. S. 9 Ich verstehe die Begriffe Volt, Ampere und Watt- S- 10 Ich kann den Weg des Stroms vom Kraftwerk bis zur Steckdose stichwortartig erklären. S. 13 Ich kenne mindestens 10 Gegenstände in unseren Häusern, die Strom brauchen. Zudem kann ich 2 aufzählen, die besonders viel Strom und 2, welche sehr wenig gebrauchen. S.14/15 Ich habe eine Vorstellung, wie mein Leben ohne Strom aussehen würde. S.15 Ich kenne meinen eigenen Energieverbrauch und weiss, wie ich diesen in Zukunft reduzieren kann/ werde. S.16/17 Ich weiss, was bei einem Stromkreis mit Batterie und Lämpchen abläuft und kann erklären, wozu die Batterie da ist. S. 19 Ich kann Stromkreisläufe zeichnen und beschriften. S.20 Ich kenne den Unterschied zwischen Reihen- und Parallelschaltung. S.20 Ich erkenne auf Bildern, ob der Stromkreislauf geschlossen ist oder nicht. S.21 Ich kenne den Aufbau einer Glühbirne und kann erklären, warum sie leuchtet. S. 22/23 Ich kann Materialien, welche gute Leiter sind, auflisten und erklären, warum dies so ist. S. 24. Ich kann mit Hilfe von Beispielen erklären wie eine Sicherung funktioniert. S.25 Ich kann mindestens 2 erneuerbare Energien beschreiben. S.26/27 Ich kann gefährliche Situationen mit Elektrizität beschreiben. S. 27/28 Ich habe eine Vorstellung von einem Kraftwerk und unserem kantonalen Strom. Exkursion Versuch: 2 Material:_ Durchführung: Situation vor Beginn: Beobachtungen während des Versuchs: Situation am Schluss: Ergebnis und Erklärung: Diese Fragen möchte ich zum Thema „Elektrizität beantwortet haben: 1 3 2 3 4 5 Meine Antworten: 1 2 3 4 5 Durch verschiedene Experimente lernen wir die Elektrizität kennen. In PA werdet ihr einen Postenlauf durchführen. Auf eurem Gruppenkärtchen könnt ihr eure Reihenfolge entnehmen. Lest die Anleitungen bei den Posten gut durch, füllt das Versuchsprotokoll bei jedem Experiment aus und überlegt euch mögliche Erklärungen. Zeit pro Posten: 10 min! Falls ihr früher mit eurem Posten fertig seid, arbeitet ihr an Posten 6. Postennummern 1 Inhalt Puffreis 4 2 3 4 5 6 Wasserbogen Deckenballon Rätsel im Dossier S. 11/12 Text auf S. 9/10 lesen und markieren Titelblatt gestalten 5 Versuch: Material:_ Durchführung: Situation vor Beginn: Beobachtungen während des Versuchs: Situation am Schluss: Ergebnis und Erklärung: 6 Versuch: Material:_ Durchführung: Situation vor Beginn: Beobachtungen während des Versuchs: Situation am Schluss: Ergebnis und Erklärung: Versuch: 7 Material:_ Durchführung: Situation vor Beginn: Beobachtungen während des Versuchs: Situation am Schluss: Ergebnis und Erklärung: 8 Wir nutzen sie jeden Tag: Wenn wir das Licht einschalten, den Computer, den Fernseher die Waschmaschine oder den Fön. Aufzüge, Rolltreppen oder Eisenbahnen werden von ihr angetrieben. Und auch die Straßenbeleuchtung und die Ampel funktionieren mit Elektrizität. Wenn wir fragen, woher diese merkwürdige Kraft Elektrizität kommt, dann lautet die Antwort meistens: „Sie kommt aus der Steckdose. Das ist zwar richtig. Aber wie kommt die Elektrizität eigentlich in die Steckdose? Um das herauszufinden müssen wir erst einmal wissen, was Elektrizität überhaupt ist. Die Kraft der Elektrizität entdecken wir schon in der Natur: Die Blitze während eines Gewitters sind kurze, aber gewaltige Entladungen von elektrischer Energie. Und wenn wir unsere Haare an einem Luftballon reiben, stellen sie sich auf. Auch dann wirkt elektrische Energie. Wir können Elektrizität auch selbst herstellen: Zum Beispiel wenn wir mit Wolle an einem Stück Bernstein (Harz) reiben. Und schon zieht der Bernstein kleine Papierschnipsel und Fasern an, die sogar an ihm hängenbleiben. 9 Das haben schon die Menschen in Griechenland vor über 2000 Jahren gewusst. Und daher kommt auch der Name „Elektrizität: „Elektron ist das griechische Wort für Bernstein. Schalten wir aber den Fön oder den Computer ein, können wir natürlich nicht warten, bis ein Gewitter kommt. Und um Strom zu erzeugen können wir unseren Wollpulli nicht ständig an Bernstein reiben. Für unseren Computer brauchen wir einen gleichmäßigen und starken Fluss an Elektrizität. Diesen Fluss in der Leitung nennen wir Strom. Nun wissen wir ja schon, dass Strom aus der Steckdose kommt. Aber wir wissen immer noch nicht, wie er hineinkommt. Und so schauen wir, wer den Strom in die Steckdose bringt und wie er ihn herstellt. Den Strom leiten Stadtwerke und Energieversorger durch das Stromnetz. Sie speisen auch Strom ein – das bedeutet, dass sie neuen Strom ins Netz füllen. Das Stromnetz: das sind alle Leitungen, die Strom führen. Sie beginnen in den Kraftwerken, die Strom erzeugen, und verlaufen durch das ganze Land. Alle Fabriken, Dörfer und Städte sind so mit den Kraftwerken verbunden – auch die Steckdose bei uns daheim. Dort holen wir uns den Strom ab: Wenn wir den Stecker in die Steckdose stecken oder den Strom einschalten. Strom wird von den Energieversorgern in Kraftwerken hergestellt. Es gibt verschiedene Arten der Stromerzeugung. Diese werden wir etwas später kennenlernen. Volt ist die internationale Masseinheit für die elektrische Spannung. Ampère ist die Einheitsgrösse für die elektrische Stromstärke. Watt ist die Masseinheit für die Stromleistung. Volt 10 Ampère Watt 11 Im täglichen Gebrauch gibt es elektrische Apparate, die mit Schwachstrom (Batterie) betrieben werden und solche, die man in der Steckdose einstecken muss. Batteriegeräte sind ungefährlich. Bei Geräten, welche man einstecken muss,ist aber Vorsicht geboten. Im Rätsel findest du die Namen solcher Geräte in den senkrechten und waagrechten Buchstabenreihen versteckt. Suche die Namen heraus. Waagrecht Fön Staubsauger CD-Player Fernseher Backofen Mixer Radio Computer Telefon Senkrecht Fotoapparat Taschenlampe Funkgerät Wecker Vergleiche die beiden Kolonnen miteinander. Was fällt dir auf? Schreibe eine Erklärung zu jeder Kolonne. Waagrecht: Senkrecht: 12 Der Weg des Stroms vom bis in die Steckdose zu Hause führt über. Verschiedene Leitungen verteilen den Strom in die und Häuser. Diein den wird immer kleiner, je näher sie zu den Häusern und somit zu den Steckdosen kommen. 13 Stromerzeugung: Die Menschen haben schon immer Strom verwendet, um sich die Arbeit zu erleichtern. Feuer war eine wesentliche Energiequelle. und lieferten Energie für Wasserräder, Windmühlen und Segelschiffe. Stromerzeugung im Kleinen ist der . Er wird mit Muskelkraft angetrieben. Stromerzeugung im Grossen geschieht im. Es gibt z.B._ (Antrieb durch Wasser), (Antrieb durch Wärme). 14 In unserem Leben ist Strom allgegenwärtig. Wir sind in der heutigen Zeit auf Elektrizität angewiesen, um unseren Lebensstandard behalten zu können. Elektrische Geräte im Haus: Markiere diejenigen Geräte, welche viel Strom gebrauchen mit rot, die, die weniger gebrauchen mit grün. 15 Schreibe hier deine Gedanken auf: 16 Bei was verbrauchte ich am meisten Strom? Welche Stromfresser kann ich reduzieren? 17 Wie? Was hat mich am meisten zum Nachdenken gebracht? Was war neu für mich? Auftrag: Zu zweit macht ihr einen Stromversuch. Dazu braucht ihr eine Zitrone, einen Eisennagel und einen Kupferstab. Der Eisennagel/ Büroklammer und der Kupferstab werden in die Zitrone gesteckt. Berührt nun mit eurer Zunge die Gegenstände. Was passiert? Füllt das Protokoll aus. Versuch: Material:_ Durchführung: Situation vor Beginn: 18 Beobachtungen während des Versuchs: Situation am Schluss: Ergebnis und Erklärung: Stromkreis mit Batterie und Lämpchen: 19 In einem Stromkreis bewegen sich die Elektronen (kleine, elektrisch negativ geladene Teilchen) vom Minuspol durch die Zuleitung zum Glühdraht der Lampe. Dieser Draht ist sehr fein, Die Elektronen bringen ihm zum Glühen. Durch die Rückleitung bewegen sich die Elektronen zum Pluspol. Die Teilchen erzeugen durch ihre Wanderung Strom. Die Batterie liefert also elektrische Energie. So kannst du eine Taschenlampe, dein MP3 Player etc. ganz ohne Kabel benutzten. 20 21 Thomas Edison Der Amerikaner Thomas Alva Edison erfand die Glühlampe. Er lebte 1847 bis 1931 im Staate New Jersey. Als junger Forscher entdeckte Edison, dass ein Faden, der aus Kohle gefertigt war, zu glühen begann, wenn man elektrischen Strom hindurchleitete. Aber der 22 Faden verbrannte rasch, wenn Luft zugegen war. So montierte Edison den Kohlefaden in eine Glasbirne, aus der er die Luft herauspumpte. Nun konnte der Faden nicht mehr verbrennen, weil kein Sauerstoff in der Birne war. Er leuchtete hell und verbrauchte sich nur sehr langsam. Die Glühbirne war erfunden. Die Kohlefaden-Glühbirne hatte aber auch Nachteile. Das Licht war nur schwach. Dafür hatte sie den Vorteil: Sie war gegen Erschütterung sehr widerstandsfähig. Aus diesem Grund werden Glühbirnen mit Kohlefäden für bestimmte Zwecke auch heute noch gebraucht. Die Wissenschaftler suchten nun nach Möglichkeiten, helleres Licht zu schaffen. Dabei fanden sie heraus, dass ein Glühfaden umso mehr Licht abgibt, je höher er erhitzt wird. Es musste also ein Metall gefunden werden, das sehr stark erhitzt werden kann, ohne dass es dabei selber schmilzt. So wurden die Glühfäden künftig aus Wolfram hergestellt. Wolfram ist jedoch ein sehr hartes und sprödes Metall, das bei 3370 Grad Celsius schmilzt. Lange Zeit gelang es nicht, daraus dünne Drähte zu ziehen. Heute ist das mit moderner Technik kein Problem mehr. Auf dem Markt werden darum fast nur noch Glühbirnen mit Wolfram- Wendel- so nennt man den Glühfaden. Hergestellt. Thomas Edison war einer der berühmtesten Erfinder Amerikas. Er hat über 2000 Erfindungen patentieren lassen. Ursprünglich stammte er aus einer einfachen Familie und war in seinen Jugendjahren Zeitungsjunge. Fragen zum Text: 1. Wie hiess Thomas Edison mit ganzem Namen? 2. Was nahm Edison aus der Glühbirne heraus, damit sie eine längere Lebendauer bekam? Kreuze die richtige Antwort an. a. Kohlefaden c. Luft b. Sauerstoff d. Glühdraht e.Wollfram 23 3. Zähle einen Vor- und Nachteil des Kohlefadens auf. Vorteil: Nachteil: 4. Beschreibe das Material Wollfram. Im Text findest du einige Angaben. Suche auch im Lexikon. 5. Eine Kohlenfade-Birne gibt nur düsteres Licht. Wie stellten es die Wissenschaftler an, dass sie helleres Licht bekamen? Welche Materialien leiten? Material Lämpchen brennt brennt nicht Plastik Lineal Geldstück Büroklammer Radiergummi Glas Wollfaden Kreide Papier 24 Gabel Holzstab Warum ist dies so? Nicht stromleitende Materialien nennt man Isolatoren. In elektrischen Leitungen kann es zukommen. Werden zum Beispiel 20 Fernsehapparate an eine einzige angeschlossen, dann wird Strom gebraucht. Durch die Leitung fliesst dann soviel aufs Mal, dass dieheiss werden. Das könnte einen auslösen. Deshalb hat es in den Leitungen eine eingebaut. Diese ist nichts anderes als ein Stück ganz Draht, der bei als erster verbrennt. In den übrigen kann dann kein Strom fliessen. Damit auch die Sicherung keinen Brand auslöst, ist der dünne in Material eingepackt. Es ist also ganz einfach: Bei brennt zuerst die durch, und dadurch wird der Stromkreis unterbrochen. Füllwörter: 25 Brand, Überlastungen, dünner, zu viel, Strom, Sicherung, feuersicheres, Leitungen, Steckdose, Sicherungsdraht (einige Wörter kommen mehrfach vor!) Energiequellen liefern die Energie, welche wir nutzen, um Maschinen, Geräte und Verkehrsmittel zu betreiben. Beschrifte sie: Der Energiebedarf eines Menschen hat sich im Laufe der Zeit stark verändert: 26 Immer mehr Menschen brauchen immer mehr Energie – weltweit. Im Vergleich zu früher leben wir in grösseren Wohnungen, die geheizt und beleuchtet werden müssen. Wir reisen auch viel mehr und viel weiter als früher. Der Energiebedarf hat ständig zugenommen, obschon wir heute die Energiequellen besser nutzen. In der Schweiz stammten mehr als zwei Drittel der benötigten Energie aus der Verbrennung von Erdöl, Erdgas und Kohle. Diese Brennstoffvorräte Verbrennungsgase die reichen Luft nicht und für alle die Zeit. Hinzu kommt, Erdatmosphäre dass die belasten. Alle sind sich einig: Eine Entlastung der Atmosphäre von Verbrennungsgasen ist dringend nötig. Die Vorräte an Erdöl etc. werden irgendwann erschöpft sein. Das bedeutet: Wir müssen unseren Energiehaushalt umorganisieren und vermehrt auf erneuerbare Energie setzen. Erneuerbare Energiequellen sind z.B: • • • 27 Zeichne zwei Situationen, welche gefährlich/ heikle Situationen mit Elektrizität aufzeigen. Beschrifte anschliessend die anderen Bilder. Darauf achte ich besonders: • Nach Gebrauch eines Gerätes den Stecker aus der Steckdose ziehen. Nie nur am Kabel reissen! • Elektrische Geräte nicht mit Wasser reinigen! • Keine Kabel unter Teppiche verlegen! • Lampen nicht mit Tüchern bedecken! (Brandgefahr) 28 29 30 31 32 Der Vogel auf dem Draht 33 34 Bernstein Versteinertes Harz, das elektrisch geladen werden kann. Griechisch: Elektron Dynamo Stromquelle am Fahrrad. Wandelt Bewegungsenergie in elektrische Energie um. Elektrische Energie Elektrische Ladungen, die Arbeit verrichten können. Elektrische Leitfähigkeit Gibt Auskunft, wie gut ein Stoff elektrischen Strom leitet. Elektrischer Strom Bewegte Elektronen. Elektronen Kleinste, negativ geladene Teilchen. Werden sie einem Gegenstand entrissen, entstehen positive Ladungen. Nimmt ein Gegenstand weitere Elektronen auf, wird seine Ladung negativ. Energiequellen Z.B. Sonne, Holz, Wasserkraft liefern die Energie, die wir nutzen können, um Energieumwandler zu betreiben. Erneuerbare Energien Energiequellen, die praktisch unbegrenzt zur Verfügung stehen (Sonne, Wasser, Wind) oder nachwachsen (Holz, Raps, Zuckerrohr) Isolator Stoff, der den elektrischen Strom oder die Wärme nicht leitet. Kurzschluss Ein Kurzschluss entsteht, wenn die elektrische Zuleitung und die Rückleitung direkten 35 Kontakt miteinander haben. Die Sicherung soll den Stromkreis unterbrechen, weil sich sonst die Leitungen übermässig erhitzen und Brandgefahr besteht. Ladung Die elektrische Ladung wird bestimmt durch die negativ geladenen Elektronen. Besitzt ein Stoff zu wenige Elektronen, ist er positiv geladen. Besitzt er zu viele Elektronen, ist er negativ geladen. Leiter Stoff, der den elektrischen Strom leitet. Z.B. Metalle oder Salzlösungen. Parallelschaltung In einer Parallelschaltung sind elektrische Energieumwandler (z.B. Glühlampe, Motor) über unabhängige Stromkreise mit der gleichen Stromquelle verbunden. Reibungselektrizität Reibungselektrizität entsteht dadurch, dass Stoffe aneinander gerieben werden und sich dabei elektrisch aufladen. Dabei entreisst der eine Stoff dem andern negative Ladungen. Sicherung Sie unterbricht den Stromkreis, wenn zu viele Elektronen fliessen. Die Sicherung schützt elektrische Leitungen vor übermässiger Wärme und vor Bränden. Stromkreis Von der Stromquelle führt die Zuleitung zum Energieumwandler und die Rückleitung zurück zur Stromquelle. Stromquelle Spannungsquellen, elektrische Energiequelle, liefert elektrische Energie. Bsp.: Dynamo, Batterie, Akku 1. Was ist Strom? 36 2. Wie kommt Elektrizität in die Steckdose? 3. Beschreibe, wie du durch Reibung Elektrizität erzeugen kannst. 4. Was hat ein Blitz mit Elektrizität zu tun? 5. Was sind Elektronen? 1. In unserem Haushalt benutzen wir viele elektrische Geräte. Schreibe 6 auf. Markiere dabei 2, die besonders viel Strom fressen. 2. Wie kannst du Strom sparen? 37 3. Sind diese Stromkreise geschlossen oder nicht? 4. Beschrifte diese Abbildungen korrekt. Welche ist die Parallelschaltung, welche die Serienschaltung? 5. Kreuze an, welche Materialen Storm leiten. Geld Plastik Büroklammer Holz Glas Kupfer 38