Arbeitsblatt: Technorama

Schutzgebühr: Fr. 4.00 (inkl. MWST) Arbeitsblätter ELEKTRIZITÄT MAGNETISMUS Inhaltsverzeichnis Seite Tipps für einen Schulbesuch 1 Was ist Ladung? 3 Was heisst aufladen? 3 Was ist Strom? 5 Was ist ein Stromkreis? 6 Was heisst: Es fliesst ein Strom? 7 Wie funktioniert eine Lampe? 7 Was ist Magnetismus? 8 Was haben Elektrizität und Magnetismus miteinander zu tun? 9 Wie erzeugt man Strom? 9 Wie funktioniert ein Elektromotor? 10 Wofür schickt das Elektrizitätswerk seine Rechnung? 11 Was sind die Gefahren von Elektrizität? 11 Was ist Gleichstrom, was ist Wechselstrom? 11 Antworten 13 Arbeitsblätter ELEKTRIZITÄT MAGNETISMUS Seite 1 Tipps für einen Schulbesuch Für Lehrer(in): Allgemeine Hinweise für einen Technorama-Besuch Für die Phänomene, die die Schüler und Schülerinnen am meisten interessieren, sollen sie sich Zeit nehmen. (Man kann sich bei einem Besuch nicht allen Versuchen intensiv widmen.) Es gilt vor allem, nach eigenen Erklärungen zu suchen und sie am Experiment zu überprüfen. Jugendlabor (Tel. 052 244 08 50) Oeffnungszeiten: Dienstag bis Samstag, 14 – 17 Sonntag, 12 – 17 Vormittags für angemeldete Schulklassen reserviert. Reservation sollte möglichst frühzeitig erfolgen. Bemerkungen zu den Fragen in diesen Arbeitsblättern sowie Tipps zur Einführung der Schüler Das Hauptziel der Arbeitblätter besteht darin, Schülerinnen und Schüler zu genauem Beobachten anzuspornen. Deshalb muss ihnen auch das Gefühl vermittelt werden, dass sie in ihren Erklärungen und Meinungen ernst genommen werden. Ob ihre Antworten richtig oder falsch sind, finden wir eher zweitrangig. Der Schwierigkeitsgrad der Fragen ist unterschiedlich. Es empfiehlt sich, eine gezielte Auswahl aus den Versuchen zu treffen. Die Lösungen zu den Aufgaben geben die Hintergründe zu den Versuchen nur sehr knapp wieder. Fachbücher geben tiefergehende Informationen. Arbeitsblätter ELEKTRIZITÄT MAGNETISMUS Seite 2 Für Schüler(innen): So geht. Teilt euch bitte in kleine Gruppen zu zweit oder zu dritt auf. Geht durch die ganze Ausstellung ELEKTRIZITÄT/MAGNETISMUS und schaut euch erst einmal alles kurz an. Hier dürft und sollt ihr die Experimente anfassen, be-greifen, ausprobieren und mit ihnen spielen. Für die Phänomene, die euch am meisten interessieren, solltet ihr euch Zeit nehmen. (Man kann sich bei einem Besuch nicht allen Versuchen intensiv widmen.) Es gilt vor allem, nach eigenen Erklärungen zu suchen und sie am Experiment zu überprüfen. Falls ihr Fragen oder Probleme habt, wendet euch bitte an eine(n) Betreuer(in) mit Technorama-Gilet oder an eure/n Lehrer(in). Wir danken der Jacobs Foundation für die grosszügige Unterstützung unseres Schuldienstes. Weiter unterstützt auch die VTW (Vereinigung für Technik und Wirtschaft) das Technorama in seinem ausserschulischen Freizeitangebot. Was ist Ladung? Was heisst aufladen? Überall ist Elektrizität: in jedem Stein, im Wasser, in der Luft, sogar in unserem Körper. Das ist so, weil alles aus Atomen besteht, und alle diese Atome aus Teilchen mit elektrischer Ladung: der Atomkern aus positiv geladenen Protonen, die Atomhülle aus negativ geladenen Elektronen. Positive und negative Ladungen ziehen sich leidenschaftlich an, und wenn sie sich miteinander zu Atomen verbinden, neutralisieren sich ihre Wirkungen. Darum scheinen die meisten Materialien nicht elektrisch zu sein. Ein elektrisch neutraler Gegenstand enthält nämlich genau gleich viele Billionen und Aberbillionen Elektronen und Protonen. Der elektrische Neutralzustand kann durcheinander geraten, wenn etwa ein negatives Elektron ein Atom verlässt. Manchmal genügt schon eine Berührung verschiedenartiger Materialien, um Elektronen von Atomen zu trennen. So ein Atom hat dann mehr positive Protonen als negative Elektronen und ist darum positiv geladen. Welche Behauptung ist richtig? Von Ladungen gehen Kräfte aus, so genannte elektrische Kraftfelder. Sie wirken, ähnlich wie Gravitationsfelder, durch den leeren Raum. Das ist völliger Unsinn. Für die elektrischen Kräfte gibt es bis heute keine Erklärung, schon gar nicht die obige. Na und? Wenn du mit einem Plastikkamm durch Deine Haare fährst, gehen Elektronen vom Haar auf den Kamm über. Der Kamm ist dann negativ, Dein Haar (und zwar jedes einzelne) positiv geladen. Die Haare sträuben sich, weil sich gleichartige Ladungen abstossen. Sicher hast du beim Ausziehen eines Pullis auch schon ein Knistern gehört oder im Dunkeln sogar kleine Blitze gesehen. Vielleicht hast du auch schon einen elektrischen Schlag bekommen, wenn du die Autotür zuschlagen wolltest. Während der Fahrt hast du dich beim Rutschen auf dem Sitz aufgeladen. Das Knistern, die Blitze und der Schlag sind Entladungen. Das elektrische Gleichgewicht wird dadurch schlagartig wiederhergestellt. Genau dasselbe passiert auch bei einem Gewitter, wenn sich geladene Wolken blitzartig entladen. Was heisst aufladen? (Forts.) Experiment im Jugendlabor (Infos siehe Seite 1): Das Riesen-Elektroskop Ein Hilfsmittel zum Nachweis elektrischer Ladungen ist das Elektroskop. Experimentiere nach den Anweisungen mit Ladungen. Dann fallen dir die richtigen Antworten sicher ein. Do it! Blase einige Ballons auf und hänge sie an Fäden. Reibe die Ballons mit Wolle oder an deinem Haar. Du reibst dabei Elektronen von deinem Haar auf die Ballons, und sie werden negativ geladen. Ein geladener Ballon haftet an einer Wand oder an deiner Hand. Hältst du aber zwei Ballons an den Fäden und bringst sie einander in die Nähe, so stossen sie sich ab. Was hältst du von folgender Behauptung? Manche Personen, besonders solche mit extrem trockener Haut, können bis zu 3000 Volt geladen sein und stellen in Sprengstofffabriken und Ölraffinerien eine Gefahr dar. Was passiert, wenn du die weisse Teflonplatte an deinen Kleidern reibst? Sie wird positiv geladen. Sie wird negativ geladen. Nichts besonderes. Was passiert, wenn du die geladene Teflonplatte an die Metallplatte des Riesenelektroskops hältst? Die Bänder werden positiv geladen und stossen sich ab. Die Bänder stossen sich ab, sie sind aber negativ geladen. Es passiert gar nichts. Wenn du über einen Spannteppich schlurfst und dabei Elektronen von dir auf den Teppich übergehen. Bist du dann positiv oder negativ geladen? Wenn etwas eine positive elektrische Ladung erhält, folgt daraus, dass etwas anderes gleich stark positiv geladen wird. gleich stark negativ geladen wird. magnetisiert wird. Richtig. Falsch. Was ist Strom? Positive Protonen und negative Elektronen ziehen einander stark an. Um sie zu trennen, musst du deshalb Arbeit verrichten. Diese Arbeit geht aber nicht verloren; sie steckt als gespeicherte Energie in den getrennten Ladungen. Wenn du Ladungen erst einmal getrennt hast, kannst du sie für dich arbeiten lassen und damit ihren Drang ausnützen, sich wieder zu verbinden. Strom „fliesst, wenn Ladungen sich bewegen. Na und? Bei chemischen Reaktionen sind immer elektrische Ladungen im Spiel. In einer ungebrauchten Taschenlampen-Batterie setzt eine chemische Reaktion erst ein, wenn durch einen äusseren Stromkreis ein Ladungstransport erfolgt. Die Batterie ist „entladen, wenn die Substanzen „aufgebraucht sind. Do it! Steck eine Büroklammer und ein Stück Kupferdraht nahe beieinander in eine Zitrone und berühr die beiden Drahtenden mit deiner Zunge! Das feine Prickeln und der metallische Geschmack sind Resultat eines kleinen Stroms von der Zitronenbatterie durch die Drähte und Deine Zunge. Experiment Sektor ELEKTRIZITÄT, EG: Die Handbatterie Du bist hier Teil des Experiments. Geh nach den Anweisungen vor und du begreifst das Prinzip der Batterie. Wie gross ist der Ausschlag am Messinstrument, wenn du nur die Fingerspitzen auf die Platten legst? Wie gross ist er, wenn du die Handflächen ganz auflegst? Bilde mit Freund(inn)en eine Kette. Die beiden am Ende der Kette sollen ihre freie Hand auf die Metallplatten legen, eine auf die aus Kupfer, die andere auf die aus Aluminium. Der Ausschlag des Zeigers ist jetzt grösser als vorher. kleiner als vorher. gleich wie vorher. Gibt es Situationen, wo eine sehr hohe Spannung besteht, ohne dass viel Strom fliesst? Ja, das gibt es oft. Gerade wenn man sich auflädt. Nein, das ist unmöglich. Niemand würde das überleben. Do it! Du kannst Elektrizität dazu bringen, zu arbeiten und Wärme oder Licht zu erzeugen. Nimm eine 6 Volt Batterie und befestige einen Draht an jedem Pol. Befestige die beiden freien Drahtenden an einem Stück Stahlwolle ohne Seife. (Führe dieses Experiment auf einer nicht brennbaren Unterlage aus!). Die elektrische Energie der Batterie wird in Wärmeenergie umgewandelt, wenn sie durch die Stahlwolle geht, heizt sie auf, bringt sie zum Glühen und zum Brennen. So ähnlich werden auch Bügeleisen, Heizkissen und Tauchsieder heiss. Was ist ein Stromkreis? Getrennte Ladungen in einer Batterie können sich nur vereinen, wenn man ihnen eine Bahn dafür zur Verfügung stellt, in der sie fliessen können: einen Stromkreis. Beim Stahlwolleversuch brauchst du zwei Drähte, einen für jeden Pol der Batterie. Wenn du einen Draht von der Batterie trennst, haben die Ladungen keine geschlossene Bahn von Pol zu Pol und fliessen darum nicht mehr. Na und? Du schliesst so einen Stromkreis für Ladungen, wenn du Licht anmachst. Der Kreis führt als Hochspannung vom Kraftwerk über kilometerlange Leitungen zu einer Trafostation. Von dort führt er als Niederspannung zu deinem Haus, durch den Lichtschalter, den Glühfaden und dann auf die gleiche Art wieder zurück zum Elektrizitätswerk. Ein Tram hat einen, ein elektrischer Bus zwei Stromabnehmer. Das hat folgenden Grund: Der zweite Stromabnehmer ist eine Reserve für erhöhte Zuverlässigkeit. Der Bus braucht mehr Strom. Beim Tram arbeiten neben dem Bügel auch die Räder als Stromabnehmer. Ein einfacher Strom- kreis kann mit einer Batterie, einer Glühlampe und etwas Draht aufgebaut werden. In welcher der nebenstehenden Anordnungen leuchtet die Lampe? Experiment Sektor ELEKTRIZITÄT, EG: Parallel- und Reihenschaltung Experimentiere mit den verschiedenen Schaltungen, dann sollten dir die folgenden Fragen keine Mühe bereiten. Billige Christbaumbeleuchtungen sind oft in Reihe geschaltet. Was passiert, wenn man eine Lampe ausdreht oder eine durchbrennt? Alle anderen leuchten ein wenig stärker. Alle anderen löschen auch aus. Do it! Bau nach der Abbildung einen Schalter du brauchst dafür eine 4.5 Volt Batterie, eine Taschenlampenbirne, eine Lampenfassung, drei Drähte, einen Blechstreifen, ein Brettchen und zwei Nägel. Was heisst: Es fliesst ein Strom? Wenn du Licht anmachst und einen Stromkreis schliesst, brennt die Lampe sofort. Ebenso rast beim Telefonieren das elektrische Signal, das Deine Stimme transportiert, fast mit Lichtgeschwindigkeit entlang der Drähte. Sobald nämlich eine Batterie oder ein Generator angeschlossen wird, baut sich im Leiter (beinahe mit Lichtgeschwindigkeit) ein elektrisches Feld auf. Und dieses Feld beeinflusst die Bewegung der freien Leiterelektronen. Die Verschiebung der Elektronen ist wegen ihrer grossen Anzahl sehr langsam. Im Stahlwolleexperiment hast du elektrische Energie in Wärme umgewandelt. Wenn sich Leiterelektronen in einem Material bewegen, stossen sie an dessen Atome und versetzen sie in Bewegung. Diese Bewegung ist Wärme. Die Elektronen ihrerseits werden durch den Zusammenstoss abgebremst. Das Material setzt dem elektrischen Strom einen Widerstand entgegen und verschwendet einen Teil der Energie der Elektronen als Wärme. Fast alle Materialien bieten dem Strom Widerstand. Kupfer relativ wenig: es ist ein guter Leiter für Strom. Na und? Eine Glühbirne ist ein Widerstand. Im Glaskolben befindet sich ein gewundener Drahtfaden. Wenn Strom durch den Faden fliesst, erwärmt sich der Faden und beginnt zu glühen wie die Stahlwolle im obigen Versuch. Brennen kann der Faden nicht, weil im Glaskolben ein Vakuum herrscht, und ohne Luft kann keine Verbrennung stattfinden. Nur ein geringer Teil der Energie wird in sichtbares Licht umgewandelt. Na und? In jedem leitenden Material das sind vor allem Metalle sitzen einzelne Elektronen nicht fest an ihren Atomen, sondern schwirren frei im Metall umher. Diese Bewegung ist aber ungeordnet, und es fliesst kein Strom. Sobald aber eine Batterie angeschlossen wird, bewegen sich im Mittel alle Leiterelektronen in einer Richtung, und es fliesst Strom. Bei Isolatoren gibt es keine freien Elektronen, darum kann in ihnen kein Strom fliessen. Wie funktioniert eine Lampe? In dieser Anordnung befindet sich der grösste Widerstand in der Zuleitung. der Glühlampe. Wie funktioniert eine Lampe? (Forts.) Was ist Magnetismus? Do it! Baue einen Widerstandsprüfer wie abgebildet! Halte die Drahtenden an verschiedene Gegenstände: Knöpfe, Glas, Münzen, Wasser in einem Glas, deine Finger etc. Isolatoren lassen keinen Strom fliessen: das Glühbirnchen brennt nicht. Andere Dinge lassen ein wenig Strom durch: die Birne glüht schwach. Wenn die Nägel einen Leiter berühren, fliesst der Strom frei und das Lämpchen brennt hell. Nach einer alten Sage haben Magneten ihren Namen von der griechischen Landschaft Magnesia, wo ein Hirtenjunge einst komische schwarze Steine fand, die an den eisernen Nägeln seiner Sandalen hängen blieben. Die Menschen waren seit jeher fasziniert von Magneten. Wie in aller Welt wirken sie durch die Luft und ziehen Eisen an? Heute beschreibt man Magnetismus mit magnetischen Kraftfeldern. Sie sind vergleichbar mit den elektrischen Feldern oder dem Gravitationsfeld von Planeten. Experiment Sektor MAGNETISMUS, EG: Der Supraleiter Do it! Lege einen Magneten unter ein dünnes Papier! Streu ein wenig Eisenpulver auf das Papier und du erhältst ein Muster des Magnetfeldes. Wenn dir ein Muster besonders gefällt, verewige es mit Sprayleim. Na und? Sogar die Erde ist ein schwacher, aber ausgedehnter Magnet mit Nord- und Südpol. Wenn man einige leitende Stoffe tief genug abkühlt, bieten sie dem Strom keinen Widerstand mehr. Lass dir von einer Betreuerin oder einem Betreuer die Supraleiterexperimente vorführen und sei willkommen in der Zukunft! Do it! Du kannst das Magnetfeld der Erde mit einem selbstgebauten Kompass aufspüren. Nimm zwei Stahlnadeln und streiche sie öfters in einer Richtung über einen Pol eines Magneten. Steck die Nadeln auf eine Karte; achte, dass sie in dieselbe Richtung zeigen. Falte die Karte in der Mitte und lass sie auf der Spitze eines Zahnstochers balancieren. Die magnetisierten Nadeln werden die Karte immer nach Norden ausrichten. Beschrifte diese Seite der Karte mit einem N, die andere mit einem S. Was haben Elektrizität und Magnetismus miteinander zu tun? Elektrische und magnetische Felder wirken durch den leeren Raum. Schon früh glaubten Wissenschaftler an einen Zusammenhang. 1820 entdeckte dann Christian Oersted, dass ein Strom eine Kompassnadel bewegt. Strom in einem Draht erzeugt also ein Magnetfeld um den Draht. Aber auch die Umkehrung gilt: mit Magnetfeldern kann man elektrische Felder erzeugen (Faraday). Experiment im Jugendlabor (Infos siehe Seite 1): Der Elektromagnet Hier bekommst du die Kräfte von Elektromagnetismus spüren. Do it! Wickle ein ca. 50cm langes Stück isolierten Draht 20 Mal um einen Nagel und schliesse die Drahtenden an eine Batterie. Der Strom in den Windungen baut um sich herum ein Magnetfeld auf. Durch dieses Magnetfeld wird der Nagel zum Magneten. Mit dem Elektromagnet kannst du Büroklammern oder Nadeln aufnehmen. Na und? Auch eine stomdurchflossene Spule erzeugt ein Magnetfeld. Schiebt man ein Eisenstück in die Spule, wird das Magnetfeld wesentlich verstärkt. Man hat einen Elektromagneten. Häufig werden Elektromagnete an Kräne gehängt, um schwere Schrottstücke anziehen zu lassen. So erspart man sich das Anbinden unhandlicher Brocken. Schaltet man den Strom ein, kann man Schrott anziehen; schaltet man ihn aus, wirkt der Magnet nicht mehr. Welche Behauptung stimmt? Fliesst ein Strom durch den Draht, wird das Eisen im obenstehenden Bild zu einem Magneten. Ist das Eisen magnetisch, fliesst ein Strom durch den Draht. Beide Behauptungen sind richtig. Wie erzeugt man Strom? Wenn man mit elektrischem Strom Magnetismus erzeugen kann, dann müsste man doch auch umgekehrt mit Magnetismus Strom erzeugen können. Der Engländer Michael Faraday bewegte 1831 einen Magneten in einer Spule und stellte tatsächlich einen Strom in der Spule fest. Na und? Ob wir heute mit dem Zug fahren, Lichteinschalten, fernsehen oder telefonieren, wenn Strom aus einem Kraftwerk kommt, benutzen wir Faradays Entdeckung. In gewaltigen Generatoren drehen Spulen in starken Magnetfeldern. In den Spulen wird eine Spannung aufgebaut, die einen Strom verursacht. Experiment Sektor ELEKTRIZITÄT, EG: Experiment Sektor ELEKTRIZITÄT, EG: Wie Strom entsteht Gleichstrommotor 1 2: Experimentiere hier wie Michael Faraday! Wie kann man den Gleichstrommotor 1 umgekehrt laufen lassen? Was braucht es zur Stromerzeugung neben Magnet(feld) und Spule? Bewegung. Steckdosen. Batterien. Arbeit. Ein Velodynamo ist ein Minigenerator. In ihm befinden sich Spule und Magnet. Richtig. Falsch. Wie funktioniert ein Elektromotor? Als man den Zusammenhang zwischen Magnetismus und Elektrizität erkannt hatte, machten sich Ingenieure bald daran, daraus einen Nutzen zu ziehen. Der Generator erzeugt elektrische aus mechanischer Energie. Der Elektromotor macht es umgekehrt. Aus elektrischer wird mechanische Energie, die Maschinen, Lifte und Fahrzeuge laufen lässt. Do it! Einen Elektromotor kannst du mit einfachen Mitteln bauen. Du brauchst nur ein wenig Zeit und Geduld. Nimm ein Stück Holz als Sockel. Biege zwei Büroklammern in die vorgegebene Form; sie sind die Ständer. Nimm zwei ca.40cm lange Drähte und wickle je ein Drahtende um einen dieser Ständer. Die Drähte werden den Strom von der Batterie liefern. Befestige die Ständer mit Reissnägeln auf dem Holz. Wickle nun ein Stück isolierten Draht zu einer Spule mit acht Windungen. Du musst die beiden Drahtenden abisolieren und die Spule auf den Ständern befestigen. Die Spule muss sehr leicht drehen können! Lege einen kleinen Magneten unter die Spule und schliesse die Drähte an eine 6 Volt Batterie.Die Spule sollte einen Ruck machen, wenn Du den Stromkreis schliesst. Wenn nicht, überprüfe die Anschlüsse. (Damit die Spule drehen kann, braucht es vielleicht noch ein paar kleine Veränderungen. Der Magnet muss einen ganz bestimmten Abstand von der Spule haben. Die Spule sollte sorgfältig ausbalanciert sein, und die abisolierten Spulenenden müssen die Ständer berühren.Wenn der Motor immer noch nicht laufen will, halte den Magneten an verschiedene Orte um die Spule oder entferne einen Draht von der Batterie und berühre schnell hinterei-nander den Pol der Batterie.) Viel Glück! Wofür schickt das Elektrizitätswerk seine Rechnung? Was sind die Gefahren von Elektrizität? Sicherlich nicht für die angelieferten Elektronen; die bleiben im Netz. Wir entnehmen dem Netz dagegen auf bequeme Weise Energie. Die Energie im Netz wird z.B. an die Atome im Glühfaden einer Lampe abgegeben, und für die dem Netz entnommene Energie müssen wir als Konsumenten bezahlen. Ein elektrischer Schlag tritt auf, wenn Strom im Körper fliesst. Normalerweise sind wir vor gefährlichen Stromschlägen gut geschützt, weil unsere Haut dem Strom einen hohen Widerstand entgegensetzt. Ist die Haut aber nass, wird der Widerstand stark vermindert. Experiment Sektor ELEKTRIZITÄT, EG: Experiment Sektor ELEKTRIZITÄT, EG: Energie und Leistung Hier siehst du mit eigenen Augen, dass die grössere (und hellere) Glühbirne mit der gleichen Menge Energie akürzere Zeit leuchtet. bgleich lang leuchtet. Elektrische Sicherheit: Erlebe hier verschiedene Stromstärken „am eigenen Leib! Erhält dieser Vogel einen Schlag, wenn er auf einer Hochspannungsleitung sitzt? Ja. Nein. länger leuchtet. Was ist Gleichstrom, was ist Wechselstrom? Bei Gleichstrom bewegen sich die Elektronen im Stromkreis nur in einer Richtung. Quellen für Gleichstrom sind Batterien. Beim Wechselstrom schwingen die Elektronen im Leiter an festen Positionen 50 Mal pro Sekunde hin und her. Solchen Wechselstrom liefern Kraftwerksgeneratoren. Was sind die Gefahren von Elektrizität? (Forts.) Experiment Sektor ELEKTRIZITÄT, EG: Von null bis fünfzig Hertz Hier kannst du verschiedene Geräte an Gleichoder Wechselstrom anschliessen und den Unterschied beobachten. Wenn man das Glühlämpchen an Wechselstrom mit 50 Hertz legt, leuchtet es genauso konstant wie beim Betrieb mit Gleichstrom. geht es so schnell an und ab, dass unser Auge nicht mehr mitkommt und ein kon stantes Leuchten wahrnimmt. Schätze die Anzahl der Elektronen, die jährlich durch die Häuser und Fabriken einer typischen europäischen Stadt mit 5000 Einwohnern hindurchgehen: überhaupt keine etwa so viele Elektronen, wie in einer Erbse vorhanden sind etwa so viele Elektronen, wie im Mittel meer vorhanden sind. Antworten Was ist Ladung? a) Elektrische Kraftfelder sind für die Übertragung der elektrischen Kräfte verantwortlich. man die ganze Handfläche auflegt. Bei Batterien werden Ladungen durch die chemische Reaktion zwischen Säure und Metallen getrennt. Dieser Effekt wird verstärkt, wenn mehr Säure (Handschweiss) mit mehr Metall reagieren kann. Menschenkette: a) ist richtig. Was heisst aufladen? Riesenelektroskop b) Negative Elektronen gehen durch die Reibung von dir auf die Teflonplatte, weil einzelne Elektronen deiner Kleider weniger fest an ihren Atomen sitzen als die Elektronen von Teflon. b) Die Drähte werden negativ geladen. Spannteppich: Du bist positiv geladen, weil negative Elektronen von dir weggegangen sind. Positiv-Negativ: b) Wenn du dich kämmst, wird dein Haar positiv geladen, der Kamm negativ. Damit erzeugst du aber keine Elektrizität; die war bereits vorhanden. Das Kämmen trennte nur Negatives von Positivem. Das Haar hat genauso viele Elektronen zuwenig, wie der Kamm zuviel. Daher sind Haare und Kamm gleich stark, aber entgegengesetzt geladen. Sprengstoff: a) Die beim Trennen von Ladung aufgewendete Energie ist in den getrennten Ladungen gespeichert: bei einer Entladung können Funken entstehen. Damit wird die gespeicherte Energie wieder frei. Was ist Strom? Handbatterie Wenn man die Platten nur mit den Fingerspitzen berührt, ist der Ausschlag viel kleiner, als wenn Hohe Spannungen ohne Strom: a) Ein Mensch kann auf einige 10000 Volt geladen werden. Schon beim Autofahren können es einige 1000 Volt sein. Trotzdem besteht keine Gefahr, weil diese hohen Spannungen bei einer Entladung sofort zusammenbrechen. Wenn du das nicht glaubst, schau dir die Hochspannungsdemonstration im Technorama an und lass dich mit dem Vande-Graaf-Generator aufladen. Das ist wirklich ein prickelndes und haarsträubendes Erlebnis! Was ist ein Stromkreis? Tram und Bus: c) Beim Tram fliesst der Strom durch die Oberleitung und über den Stromabnehmerbügel zum Motor, von dort zu den Rädern. Die Schienen bilden die Rückleitung zum Elektrizitätswerk. Damit ist der Stromkreis geschlossen. Ein Bus fährt auf Gummirädern, so dass der Strom nicht über die Erde zurückfliessen kann. Gummi isoliert bekanntlich und leitet Strom nicht. Daher sind zwei Drähte und zwei Stromabnehmer nötig. Einfacher Stromkreis: c) und f) leuchten. Probier es aus! Christbaumbeleuchtung: b) Wenn in einer Reihenschaltung ein Unterbruch entsteht, ist der gesamte Stromkreis unterbrochen. Antworten (Forts.) Wie funktioniert eine Lampe? b) Der Draht in der Zuleitung ist sehr viel dicker als der Glühdraht. Eine Regel für den Widerstand lautet: je dünner ein Draht, desto grösser sein Widerstand. Hätte die Zuleitung einen grösseren Widerstand als die Glühbirne, würde sie heiss werden und glühen statt die Lampe. von 30000 Volt gegenüber der Erde. Es gibt jedoch keine Spannung über dem Körper. Strom fliesst aber nur, wenn eine Spannung vorhanden ist ohne Spannung kein Strom. Käme der Vogel aber mit einem benachbarten Draht oder der Erde in Kontakt, würde er einen gewaltigen Schlag erhalten, weil jetzt ein Was haben Elektrizität und Magnetismus miteinander zu tun? a) Wenn ein Strom in einem Draht fliesst, der um ein Eisenstück gewickelt ist, wird das Eisenstück zu einem Elektromagneten. Befindet sich jedoch ein Magnet in einer Spule, verursacht er keinen Strom in der Spule. Wie du noch sehen wirst, müsste man dazu den Magneten in der Spule bewegen. Wie erzeugt man Strom? Was braucht es zur Stromerzeugung? a) ist richtig. In den mit Wasserkraft oder Dampf angetriebenen Generatoren eines Elektrizitätswerks drehen Spulen in starken Magnetfeldern und somit werden ständig Ladungen verschoben. Beim Velodynamo ist es Muskelkraft. Velodynamo: a) ist richtig. Wie funktioniert ein Elektromotor? Man muss den Magneten umdrehen. Wofür schickt das Elektrizitätswerk seine Rechnung? a) ist richtig. Was sind die Gefahren von Elektrizität? b) Die Spannung einer Hochspannungsleitung kann 30000 Volt betragen. Man würde meinen, das könnte einen zerstörerischen Strom im Vogel erzeugen. 30000 Volt beziehen sich aber auf die Spannung des Drahtes in bezug auf die Erde. Der gesamte Vogel befindet sich also auf einem Potential Spannungsunterschied besteht. Was ist Gleichstrom, was ist Wechselstrom? Von null bis fünfzig Hertz: b) ist richtig. Der Strom in der Glühbirne geht in der Sekunde hundertmal an und aus. Der Glühdraht kühlt sich dabei etwas ab. Unser Auge sieht bei so einer Frequenz die Helligkeitsschwankung nicht. Elektronen: a) Überhaupt keine. Es ist ein verbreitetes Missverständnis, dass Elektronen von den Elektrizitätswerken über Stromleitungen zu den Steckdosen der Verbraucher fliessen. In einer typischen europäischen Stadt wird aber Wechselstrom verwendet, was bedeutet, dass die Elektronen nicht durch die Stromleitungen wandern, sondern einfach 50mal pro Sekunde in den Leitungen hin- und herschwingen. Stromleitungen sind keine Kanäle für Elektronen, sondern für Energie. Wenn du ein Gerät an eine Steckdose anschliesst, fliesst Energie von der Steckdose in das Gerät und schiebt Elektronen hin und her, die sich bereits in den leitenden Elementen des Geräts befinden. Wenn du einen elektrischen Schlag erhältst, denk daran, dass die Elektronen, die den Strom in deinem Körper bilden, schon die ganze Zeit da waren. Es ist elektrische Energie, die aus dem Draht kommt und durch dich in den Boden fliesst. Keine Elektronen. Ein schwacher Trost! abelektrmagn.doc/18.2.03/ms