Arbeitsblatt: Elektrizitätslehre

ELEKTRISCHE PHÄNOMENE Name: Klasse: 1 Kompetenz- und Lernziele 1. Ich kann erklären, was Elektrizität ist 2. Ich kann gefahren des Stroms nennen und erklären, welche Sicherheitsvorkehrungen wichtig sind. 3. Ich kann erklären, dass elektrischer Strom verschiedene Wirkungen hat (Licht, Wärme, magnetische und chemische Wirkung. 4. Ich kann anhand von einem Modell erklären, wie sich die Stromteilchen bewegen 5. Ich kann einen einfachen Stromkreis aufbauen/aufzeichnen und erklären, was dabei passiert. 6. Ich kann die Begriffe Leiter, Nichtleiter und Isolatoren erklären 7. Ich weiss, wie ich testen kann, ob ein Objekt/Stoff den Strom leitet oder nicht 8. Ich kenne die Funktionsweise und Unterschiede von Serie- und Parallelschaltungen 9. Ich kann Veränderungen in Stromkreisen mithilfe von Messgeräten untersuchen und einfache Regeln aufstellen (mehr/weniger Lämpchen, Serie-/Parallelschaltung). 10. Ich kann massgebliche Grössen eines einfachen Stromkreises miteinander in Beziehung setzen und diese erklären (Stromstärke, Spannung, Widerstand, Ohmsches Gesetz). 11. 12. 2 Was weisst du schon? 1. Schreibe einige Punkte auf, die du zum Thema Strom/ Elektrizität bereits weisst oder was dir dabei in den Sinn kommt. 2. Wie stellst du dir einen Stromkreis vor? Mach eine Skizze eines Stromkreises 3 Elektrischer Strom verändert unser Leben Aufgaben: 1. Notiere drei verschiedene Antriebskräfte für Maschinen und Geräte. 2. Schreibe in deinen Eigenen Worten auf, wie und wann der elektrische Strom seine Wirkung zeigen kann. Verwende dabei die Begriffe «Stromteilchen» und «geschlossen». Mach davon eine Skizze und erkläre sie einer Mitschülerin oder einem Mitschüler. 3. Notiere zwei Möglichkeiten, wie eine leuchtende Lampe in einem geschlossenen Stromkreis wieder ausgeschaltet werden kann. 4 Elektrische Ladung selbst erzeugen Vor etwa 2600 Jahren beobachtete der griechische Philosoph Thales von Milet etwas Aufregendes: Er nahm ein Stück Bernstein und riebes mit einem weichen Wolltuch. Dadurch bekam der Bernstein eine Anziehungskraft und verhielt sich wie ein Magnet: Von einer geheimnis- vollen Kraft gezogen hüpften Staubteilchen und Korkschnipsel zum Bernstein hin und hafteten daran. Eine Erklärung hatten die Menschen damals nicht für diese Erscheinung. Heute weiß man: Der Bernstein wurde durch das Reiben mit dem Tuch elektrisch aufgeladen. Diese Elektrizität fließt nicht, sie ist „statisch. Sie wirkt wie ein Magnet. Sicher ist dir schon aufgefallen, dass es knistern kann, wenn du einen Pullover aus Kunstfaser über den Kopf ziehst. Die kleinen Blitze, die dieses Knistern verursachen, kannst du sogar im Dunkeln sehen! Diese „Mini-Gewitter entstehen, weil sich Elektrizität entlädt. Der Name „Elektrizität ist auf diese ersten Beobachtungen zurückzuführen. Das griechische Wort für Bernstein ist „elektron. Daher kommt unser heutiger Begriff „Elektrizität. Manchmal hörst du es knistern, wenn du deinen Pullover ausziehst. Wenn es ganz dunkel ist, kannst du die kleinen Blitze auch sehen Du kannst einen Versuch an dir selbst durchführen, indem du deine eigenen Haare elektrisch auflädst: Kämme die frisch gewaschenen und getrockneten Haare kräftig mit einem Plastikkamm! Du wirst sehen, wie dir dann die Haare zu Berge stehen! Noch besser geht es mit einem Luftballon: Reibe ihn an deinem Wollpullover und halte ihn dann nah an deine Frisur. Hörst du es knistern? Die Haare sind elektro- statisch geladen. Aufgabe: 1. Führe das kleine Experiment mit dem Ballon durch und schreibe auf, was passiert. 5 Sicherheit geht vor! 6 Aufgaben: 1. 2. 3. 4. 5. Warum kann ein Mensch einen Stromschlag erleiden? Schau dir das Bild 2 an. Was könnten die Positionen der Schalter bedeuten? Beschreibe die Gefahren in den Bildern 4 (Gefährliche Situationen vermeiden) Was passiert bei einem Kurzschluss? Auch ausgeschaltete Geräte können noch gefährlich sein. Notiere zwei Gefahren und welche Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden können. 7 Wirkungen von Strom untersuchen à Führe mindestens zwei der Experimente durch. Notiere deine Beobachtungen hier: Welche Wirkungen von Strom hast du entdeckt? 8 Wirkungen von elektrischem Strom Aufgaben: 1. Eine Wirkung von Strom ist schwieriger zu erkennen als die anderen. Welche ist es? Versuche mithilfe des Textes eine Erklärung zu finden. 2. Schreibe die 4 Wirkungen von Strom in die Tabelle und suche je zwei Geräte aus dem Alltag, die von dieser Wirkung betroffen sind und schreibe sie in die jeweilige Spalte. 3. Glühbirnen werden immer häufiger durch Energiesparlampen (Z.B LED) ersetzt. Begründe in 2-3 Sätzen, wieso das wohl so ist. 9 Übungsblatt- Wirkungen von Strom Um zu zeigen, dass elektrischer Strom fliesst, verwenden wir oft Lämpchen. Das Licht, das sie aussenden, ist eine Wirkung des elektrischen Stroms. Den Strom selbst können wir nicht sehen, weil die Stromteilchen viel zu klein sind. Neben Lämpchen gibt es noch andere Möglichkeiten, elektrischen Strom über seine Wirkung anzuzeigen. A1 Nenne, welche Wirkungen des elektrischen Stroms in den folgenden Experimenten dargestellt sind. 1 2 3 4 A2 Die unten abgebildeten Geräte nutzen die Wirkungen des elektrischen Stroms aus. Ordne die Geräte den Wirkungen zu. 10 Die Atome Alle Materie – jeder Gegenstand, jedes Lebewesen, jede Flüssigkeit, einfach alles auf der Erde – besteht aus Atomen. Atome sind unvor- stellbar winzige Bausteine. Man muss 10 Millionen davon nebenein- ander legen, um einen Millimeter zu bekommen! Wenn ich die Atome als „Bausteine der Materie bezeichne, darfst du dabei nicht an Bauklötze denken, mit denen Kinder spielen. Atome bestehen aus beweglichen Teilen: einem Kern und den Elektronen, die um den Kern herumkreisen wie die Planeten um die Sonne. Wenn wir uns das Atom ganz groß vorstellen, so ist da ein kugeliger Kern. Dieser Kern besteht aus Neutronen und Protonen. Die Protonen sind elektrisch positiv geladen. Um den Neutronen-Protonen-Kern sausen wie Mücken die Elektronen herum. Die Elektronen sind negativ geladen. Wenn du das vorherige Kapitel aufmerksam gelesen hast, verstehst du auch, weshalb der „Mückenschwarm aus Elektronen um den Atomkern herumkreist und nicht einfach davonfliegt. Gib eine Antwort, ehe du weiterliest! Ungleiche elektrische Ladungen ziehen sich an. Der positive Atomkern zieht die negativen Elektronen an. Auf diese Weise wird das Atom zusammengehalten. Wie viele Elektronen sausen um den Atomkern herum? Das ist ganz unterschiedlich. Es gibt Atome, die nur ein einziges Elektron haben (wie die Erde nur einen Mond hat); andere Atome haben zehn, zwanzig oder mehr Elektronen. Die Elektronen halten der Anziehungskraft des Atomkerns stand, weil sie rasend schnell um ihn herumsausen. Sie würden sonst von den Protonen eingefangen werden. In jedem Atom sind gerade so viele Protonen wie Elektronen vorhanden, damit ein elektrisches Gleichgewicht bestehen bleibt. Atome sind nicht elektrisch geladen, sie sind neutral. Protonen: Im Atomkern (rot) Neutronen: Im Atomkern. (weiss) Elektronen: Kreisen um den Kern herum (blau) Aufgaben 1. Lies den Text aufmerksam, markiere die wichtigsten Wörter und schreibe sie rechts an den Rand. Frage nach, wenn du etwas nicht verstanden hast! 2. Male die Protonen rot aus, die Elektronen grün. Welche Ladung haben die Elektro- nen? Zeichne ein vergrößertes Modell eines Atoms in dein Heft und schreibe mit eigenen Worten dazu, was du hier gelernt hast! 11 So funktioniert ein Elektromagnet Aufgaben: 12 Elektrischer Strom im Modell 1.1 Modelle oder Modellvorstellungen helfen uns Phänomene zu verstehen. Sie stimmen jedoch nicht mit der genauen Realität überein, sondern sind häufig vereinfachte Vorstellungen des Phänomens. Wir wissen bereits, dass sich Strom in einem geschlossenen Stromkreis bewegen muss, um seine Wirkung zu zeigen. Doch was passiert eigentlich im Inneren dieser Stromkabel? Wie stellst du dir den Strom innerhalt eines Stromkabels vor? Zeichne eine Skizze, wie du denkst, könnte man den Strom innerhalb eines Kabels als Modell darstellen. 13 Elektrischer Strom im Modell 1.2 Aufgaben: verstehen. Falls du Mühe hast, kann dir dieses Video helfe, das Modell besser zu 14 Der elektrische Stromkreis Aufgabe: 15 Übungen 16 Leiter und Nichtleiter Aufgaben: 1. Erkläre die Begriffe «Leiter» und «Isolator». Verwende dabei den Begriff «Elektronen». 2. Nenne zwei Beispiele, bei denen Isolatoren besonders wichtig sind. 17 Serie- und Parallelschaltung Betrachte die Beiden Schaltkreise 1 und 2. Welche Unterschiede findest du bei den verschiedenen Schaltkreisen? Welche Auswirkungen könnten diese Unterschiede haben auf den Stromkreis? Was könnten die Namen der Schaltungen bedeuten? Vergleiche deine Vermutungen mit dem Text unten. 18 Die Stromstärke 19 Umgang mit dem Amperemeter Aufgaben: 20 Die elektrische Spannung 21 Aufgaben: 22 Der elektrische Widerstand 23 Berechnung des Widerstandes Aufgaben: 24 Widerstand von Drähten Aufgabe: 25 26 Das Ohmsche Gesetz 27 Exkurs – Gewitter 28 Übungsaufgaben – freiwillig als Prüfungsvorbereitung 29 30 Schaltpläne II 31 Stromstärke 32 33 34 35