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ELEKTRIZITÄT

ELEKTRIZITÄT. Ladungen. 2 Arten Eigenschaft gleichnamige Ladungen: Abstossung ungleichnamige Ladungen: Anziehung. positive Ladung: Glas mit Seide. negative Ladung: Hartgummi mit Fell. Ladungen. Messung: Elektroskop. Funktionweise : Abstossung von gleichnamogen Ladungen.

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Presentation Transcript

  1. ELEKTRIZITÄT

  2. Ladungen • 2 Arten • Eigenschaftgleichnamige Ladungen: Abstossungungleichnamige Ladungen: Anziehung positive Ladung: Glas mit Seide negative Ladung: Hartgummi mit Fell

  3. Ladungen • Messung: Elektroskop Funktionweise: Abstossung von gleichnamogen Ladungen

  4. Bandgenerator(Van-de-Graaff-Generator) An der starken Bandkrümmung werden die Ladungen entnommen

  5. Elektrischer Strom • Voraussetzung: Spannung und geschlossenerStromleiter Schaltbild Strommessgerät: Amperemeter Amperemeter im Stromkreis Amperemeter wird in Serie geschaltet

  6. Stromarten • Gleichstrom • Wechselstrom + + - - technische physikalische Stromrichtung

  7. Elektrische SpannungSpannungsquellen Zn 1. Zitronen-/Kartoffelbatterie Cu Zink, das unedlere Metall geht als Ion (Zn2+) in Lösung – im Metall bleiben Elektronen zurück – die Zinkionen nehmen Elektronen des Kupfermetalls auf -> Zn-Elektrode ist negativ und die Kupferelektrode ist positiv. Werden die beiden Elektroden verbunden, so fließen Elektronen vom Zn- zum Cu-Pol.

  8. Elektrische SpannungAnmerkungen zur Batterie • Batterie: Galvanisches Element • Anode: + PolKathode: - Pol Anode, Kathode: Elektroden Lösung mit geladenen Atomen(Molekülen): ElektrolytKation: Ion (+) wandert zur Kathode Anion: Ion (-) wandert zur Anode Beispiel: Salz im Wasser NaCL -> Na+ Cl- • Klassische Batterie: Zink – Kohle –Batterie Elektroden: Zink, Manganoxid (Braunstein) verschiedene Elektrolyte

  9. Elektrische SpannungAnmerkungen zur Batterie • Wiederaufladbare Batterien: AkkumulatorBeispiel: Lithium-Batterien • Batteriearten

  10. Experimente: U, I, R, W

  11. Experiment: U messen V

  12. Experiment: U messen V

  13. Experiment: U messen V Spannungsmessgerät: Voltmeter Das Spannungsmessgerät wird parallel geschaltet Einheit: Volt

  14. Experiment: I messen I

  15. Experiment: I messen I

  16. Experiment: I messen I Strommessgerät: Amperemeter Das Strommessgerät wird in Serie geschaltet Einheit: Ampere

  17. R messen Widerstandsmessgerät: Ohmmeter

  18. Das Ohm‘sche Gesetz Zusammenhang: U, I, R I ~ U I ~ 1/R I = U/R U = I*R

  19. Schaltung von Ohm‘schen Widerständen 2 Arten R1 R1 U R2 U R2 Serienschaltung Parallelschaltung

  20. Die Serienschaltung I U1 U = U1 + U2 R1 U2 U R2 R= (R1 + R2) U = U1 + U2 = I(R1 + R2) Der Gesamtwiderstand ist die Summe der Teilwiderstände. I*R1 I*R2

  21. Die Parallelschaltung Stromknoten Für Stromknoten gilt:Summe der zufließendenStröme = Summe der ab-fließenden StrömeI = I1 + I2 I2 I I1 U R1 U R2 Stromknoten I = I1 + I2 = U(1/R1 + 1/R2) -> 1/R = 1/R1 + 1/R2 Der Kehrwert des Gesamtwiderstandes ist gleich der Summe der Kehrwerte der Einzelwiderstände U/R1 U/R2

  22. Serienschaltung(Experiment) _500__Ω___ __329__Ω___ R1 U R2 U = ___18,7_V__ I = __0,022_A__ Rgesamt, gemessen = __829__Ω___ Rgesamt, berechnet = __829_Ω____ Der Gesamtwiderstand ist größer als die Einzelwiderstände!!! Anwendung: __Schaltung von Elektrogeräten (Beleuchtungskörper) – Nachteil!__

  23. Parallelschaltung(Experiment) __330__Ω___ __500__Ω__ R1 U R2 U = __10,5__V___ I = __0.05_A__ I1 = __0,03_A__ I2 = __0,02_A__ Rgesamt, gemessen = ___830____ Rgesamt, berechnet = ___198____ Der Gesamtwiderstand ist kleiner als die Einzelwiderstände!!! Anwendung: Schaltung von Elektrogeräten (Beleuchtungskörper)

  24. Beispiel Glühbirne U = ___250 __V__ R berechnet = ___________ I = ____4,5_A___ Bei höherer Temperatur ist der elektr. Widerstand größer! R gemessen = __110_Ω___

  25. Kirchhoff‘sche Regeln I2 I I1 I = I1 + I2 R1 U R2 In jedem Knotenpunkt eines Stromkreises ist die Summe der zufließenden Ströme gleich der Summe der abfließenden Ströme. (1. Kirchhoff‘sche Regel)

  26. Kirchhoff‘sche Regeln I U = U1 U2 0 = U1 + U2 + U3 R2 U1 R1 U = U2 + U3 U R3 U3 In einer Masche ist die Summe der Spannungen, die die Spannungsquellen liefern, gleich der Summe der Spannungsabfälle. (2. Kirchhoff‘sche Regel)

  27. Beispiel1 R1=100 Ω R2=200 Ω U R3=300 Ω Lösung: Rges = R1 + R2 + R3 = 100 + 200 + 300 = 600 Ω

  28. Beispiel2 R1=100 Ω R2=100 Ω U R3=100 Ω Lösung: 1/Rges = 1/R1+1/R2+ 1/R3 = 1/100 + 1/100 + 1/100 = 3/100 Ω => Rges = 100/3 Ω

  29. Beispiel3 R1=100 Ω Serienschaltung R2=200 Ω R3=200 Ω Parallelschaltung Lösung: 1/R23= 1/R2+ 1/R3 = 1/200 + 1/200 = 1/100 => R23= 100 Ω Rges = R1+ R23 = 100 + 100 = 200 Ω

  30. Elektrische Energie(Arbeit) - Leistung Glühbirne Einheit: Watt (W) P= U * I P= W / t W= U * I * t U = ___250 __V__ Einheit: Ws =J 1kWh = 1000 . 3600 Ws == 3,6 106Ws oder J I = ____0,45_A__ Rgemessen = __110_Ω__

  31. Elektrische Energie(Arbeit) - Leistung Welche Leistung hat die Glühbirne? Glühbirne P= U * I = 250 V * 0,45 A = 112,5 W Welche Energie wird in 10 Stunden verbraucht? U = ___250 _V_ = 250 V * 0,45 A*10h = = 1125 Wh = 1,125 kWh W= U * I * t I = ____0,45_A_ Rgemessen = _110_Ω_ Welche Kosten entstehen dabei? 1 kWh kostet etwa 15 c => K = 16,9 c

  32. Elektrischer Strom im Alltag • Gleichstrom: direct current DC = • Wechselstrom: alternating current AC ~ • Haushalt: 230V~ 400V~ (Kraftstrom, Drehstrom) • Autobatterie: 12V= (-> Lichtmaschine)

  33. Die Steckdose V: 230 V ~ I: 10A (kurzzeitig 16A) SCHUKO-Steckdose Sicherheits-/Rasier-Steckdose

  34. Der Kraftstromstecker V: 400 V ~ I: 16A (kurzzeitig: 32A) Anschlüsse: 3 Phasenleiter 1 Neutralleiter 1 Nulleiter (Erdung)

  35. Anschlüsse einer Steckdose Neutralleiter Phasenleiter Nulleiter (Erdung) Phasenprüfer

  36. Gefahren beim Umgang mit elektrischem Strom • Batterien: Gleichstrom -> Brandgefahr im Gepäck • Auto: elektrische Anlage (12V=) -> hohe Ströme ->Kabelbrand bei Kurzschluss • Haushaltsspannungen sind lebensgefährlich! • Zugoberleitungen

  37. Auswirkungen - Hilfe • 1mA Stromschlag • 10mA Schmerzempfindung – Muskelkontraktion • >80mA Atmungslähmung – Herzrythmusstörungen • Strom abschalten • Notarzt -> 144 • Erste-Hilfe-Maßnahmen

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