Aufgaben zu Strömen, El. Strom und Elektrizität

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1 Aufgaben zu Strömen, El. Strom und Elektrizität Aufg. 1: Skizziere und beschreibe kurz die Funktion eines Hitzedrahtmessinstruments. Aufg. 2: a) Wie kann gezeigt werden, dass sich el. Ladungen über einen Leiter ausgleichen? b) Nenne nichtmetallische Stoffe, die auch als Leiter verwendbar sind. c) Aus welchem Grund sind manche Stoffe nicht el. leitfähig? (Aufbau!) Aufg. 3: Nenne 4 Wirkungen des el. Stroms mit praktischen Beispielen dazu (jeweils min. 2). Führe die Bespiele genauer aus. Aufg. 4: a) Wie könnte allgemein die Stärke eines Stroms definiert werden. Welche Einheit der Stomstärke ergäbe sich aus der Definition? b) Wie ist die Stärke des el. Stroms definiert? c) Was sagt die Definitionsgleichung aus? d) Wie ist die Einheit der el. Stromstärke größenmäßig festgelegt? Tip: Denke dabei an die Definition der Einheit der el. Ladung! Aufg. 4a: a) Wie könnte allgemein die Stärke eines Stroms definiert werden. Welche Einheit der Stomstärke ergäbe sich aus der Definition? b) Wie ist die Stärke des el. Stroms definiert? (In Worten und Symbolen) c) Welche Einheit ergibt sich aus der Definition? Welche allgemein gebräuchliche Einheit entspricht dieser? d) Wie ist die Einheit der el. Stromstärke größenmäßig festgelegt? Tip: Denke dabei an die Definition der Einheit der el. Ladung! Beginne die Antwort mit: "Fließt ein el. Strom mit einer Stärke von 1 A,..." Aufg. 5: Der Amazonas gilt als wasserreichster Fluss der Erde mit einer Stromstärke von m 3 /s. In welcher Zeit hätte er den Bodensee gefüllt, der eine Fläche von 538 km 2 und eine durchschnittliche Tiefe von ca. 120 m hat? (Ansatz!) Aufg. 6: Wie lange könnte (ohne weiteren Zufluss) der Bodensee die Enz speisen, wenn eine gleichmäßige Stromstärke von 12 m³/s angenommen wird? Die Fläche des Bodensees beträgt 538 km², bei einer durchschnittlichen Tiefe von ca. 120 m. Aufg. 7: a) Welche Wirkungen des el. Stroms können zum Messen der Stromstärke ausgenützt werden? b) Beschreibe die Funktion und den Bau von 2 "Stromstärkemessgeräten".

2 Aufg. 8: a) Sind Flüssigkeiten el. Leiter? b) Wie steht es mit der Leitfähigkeit von Luft? Aufg. 9: Skizziere einen einfachen Stromkreis mit Symbolen für E-Quelle, "Verbraucher", Schalter, Strommessgerät. Aufg. 9a: a) Skizziere einen einfachen Stromkreis mit Symbolen für E-Quelle, Birnchen und Schalter. b) Verändere den Stromkreis, dass sich mit einem Schalter 2 Birnchen (gleichhell wie bei a) ) ein- und ausschalten lassen. Aufg. 9b: a) Skizziere einen einfachen Stromkreis mit Symbolen für E-Quelle, Birnchen und Schalter. b) Erweitere die Skizze, dass sich mit einem 2. Stromkreis und einem Relais der erste Stromkreis ein- bzw. ausschalten lässt. Welchen Grund kann der Einsatz eines Relais haben? Aufg. 9c: a) Skizziere einen Elektromagnet, der sich mit einem Schalter ein- bzw. ausschalten lässt. b) Erweitere die Skizze, dass sich mit diesem Magnet eine weiterer Stromkreis mit Birnchen und E-Quelle ein- bzw. ausgeschaltet werden kann. Wie nennt sich ein derartiger Magnetschalter? Welchen Grund kann dessen Einsatz haben? Aufg. 10: a) Aus welchen zwei allgemeinen physikalischen Größen kann jede Energieform berechnet werden? Nenne hierzu zwei unterschiedliche Energieformen und jeweils Beispiele für diese Größen. b) Wie passt die Definition der el. Spannung in dieses Schema? Aufg. 11: Das Elektrizitätswerk liefert el. Energie. a) Zusammen mit welcher phys. Größe wird die Energie geliefert? b) Welche zweite Größe gibt an, wie viel Energie pro Einheit der ersten Größe geliefert wird? c) Welche realen Teilchen tragen die Energie durch den el. Leiter? d) Zeige den weiteren Transport dieser Teilchen durch eine el. leitende Flüssigkeit an Hand eines gewählten Beispiels. Aufg. 12: Beschreibe genau, mit Bewegung und Benennung der el. Teilchen, den Vorgang des Verkupferns als Transport einer el. Größe durch eine Flüssigkeit.

3 Aufg. 13: Eine Elektrizitätsquelle liefert eine Zeit lang einen konstanten Strom von 10 ma. Ein in den Stromkreis geschaltetes Birnchen wandelt dabei eine Energie von 1,5 kj um, in einer Knallgaszelle werden durch die Bildung von Knallgas noch einmal 0,5 kj Energie umgewandelt. a) Wie lange war das Birnchen eingeschaltet, wenn in dieser Zeit 5,7cm³ Knallgas gebildet wurden? b) Welche Leistung jeweils haben das Birnchen und das Netzgerät? c) Welche Spannung hat die Elektrizitätsquelle? 13a Eine Elektrizitätsquelle liefert eine Zeit lang einen konstanten Strom von 50 ma. Ein in den Stromkreis geschaltetes Birnchen wandelt dabei eine Energie von 3 kj um, in einer Knallgaszelle werden durch die Bildung von Knallgas noch einmal 1,5 kj Energie umgewandelt. a) Wie lange war das Birnchen eingeschaltet, wenn in dieser Zeit 10 cm³ Knallgas gebildet wurden? b) Welche Leistung jeweils haben das Birnchen und das Netzgerät? Aufg. 14: Eine Taschenlampe bleibt eingeschaltet liegen. Auf der Batterie steht die Angabe: 4 V, und auf dem Birnchen: 0,3 A. Nach 2,5 Stunden geht die Lampe aus. a) Welche Energie konnte die Batterie liefern? (Es wird angenommen, dass das Birnchen immer mit der gleichen Helligkeit bis zum Erlöschen brennt.) b) Wie viel Knallgas könnte mit dieser Batterie erzeugt werden? Aufg. 15: Eine Lampe ist mit einem Widerstand zusammengeschaltet. Die Elektrizitätsquelle hat eine Spannung von 220V. a) Wie groß ist der Gesamtwiderstand der Schaltung, wenn ein Strom mit einer Stärke von 0.2A fließt? b) Wie groß ist der Widerstand der Lampe? c) Welche Leistung hat die Lampe in dieser Schaltung? d) Wie muss ein Messgerät zu der Schaltung zugeschaltet werden, damit die Teilspannung, die an der Lampe liegt, gemessen werden kann? e) Die Lampe wird mit dem Widerstand so geschaltet, dass an beiden jeweils die Netzspannung von 220V liegen. Skizziere die Schaltung und berechne nun den Gesamtwiderstand der Schaltung. f) Wie groß ist bei e) die Leistung (Nennleistung) der Lampe? Aufg. 16: 2 parallel geschaltete Widerstände R 1 und R 2. Es soll gemessen werden: - Jeweils der Einzelwiderstand - Der Gesamtwiderstand der parallelgeschalteten Widerstände. Skizziere (und beschreibe wenn notwendig) die einzelnen zu den Messungen notwendigen Schaltungen. Zeige mit den notwendigen Formeln, wie die Widerstände aus den Meßwerten bestimmt werden können.

4 Aufg. 17: a) Welchen Eigenwiderstand hat ein Messwerk, wenn die maximal zulässige Stromstärke von 0,2 A bei einer Spannung von 1,2 V erreicht wird? b) Welchen Widerstand hat ein Birnchen mit einer Leistung von 3 W bei 6 V? Birnchen und Messwerk werden hintereinander an ein Netzgerät mit 6 V angeschlossen. c) Welche Stromstärke würde durch das Messwerk fließen, und welche Teilspannungen liegen dabei an Messwerk und Birnchen? d) Wie muss im Falle c) ein Widerstand zum Messwerk dazugeschaltet werden, damit dieses durch die zu hohe Stromstärke nicht über lastet wird? Wie groß muss dieser Widerstand sein? (Berechne evtl. zuerst die in diesem Fall am Messwerk anliegende Spannung) e) Wie verändert sich durch den Messwiderstand von d) die Strom stärke durch das Birnchen? (Berechne zuerst den Gesamtwiderstand aller 3 Widerstände) Aufg. 18: Ein Auto wird zum Parken abgestellt. Dabei wurde das Licht nicht abgeschaltet und brennt noch als Standlicht weiter. Die Scheinwerfer-Birnchen haben dabei noch je eine Leistung von 12 W, die Birnchen der Rückleuchten 8 W. An jedem Birnchen liegt die Batterie-Spannung von 12 V a) Wie sind die Birnchen prinzipiell an die Batterie angeschlossen? b) Welche Stromstärke liefert die Batterie? (Rechne dabei mit der Gesamtleistung der 4 Birnchen) c) Welche Ladung wurde dadurch der Batterie entnommen, wenn das Auto über Nacht 12 Stunden stand? Aufg. 19: Die Parkleuchte eines Autos bleibt über Nacht eingeschaltet. Auf der Batterie steht die Angabe: 12V, und auf dem Birnchen: 0,2 A. Die Leuchte brennt 10 Stunden. a) Welche Energie musste die Batterie liefern? (Es wird angenommen, dass das Birnchen immer mit der gleichen Helligkeit brennt.) b) Wie viel Knallgas könnte unter diesen Bedingungen erzeugt werden? Aufg. 19a: Die Parkleuchte eines Autos bleibt über Nacht eingeschaltet. Auf den Birnchen (2!) steht die Angabe: 0,2A/2,4W. Die Leuchte brennt 10 Stunden. a) Welche Energie musste die Batterie liefern? (Es wird angenommen, dass die Birnchen immer mit der gleichen Helligkeit brennen.) b) Wie viel Knallgas könnte unter diesen Bedingungen mit der Auto-Batterie erzeugt werden? Aufg. 20: a) Wie ist der elektrische Widerstand definiert? b) Was sagt die Definitionsgleichung aus? c) Wie ist die Einheit des el. Widerstandes größenmäßig festgelegt? Aufg. 21: a) Skizziere (mit allen notwendigen Geräten) und beschreibe einen Versuch, mit dem nachgewiesen werden kann: U ~ I

5 b) Welche physikalische Größe wird über diesen Zusammenhang definiert? c) Warum gilt diese Proportionalität nicht immer? (Beispiel?) Aufg. 22: Ein Tauchsieder ist über ein Strommessgerät angeschlossen. Im Betrieb zeigt dieses eine Stromstärke von 10 A an. Welchen Widerstand hat der Tauchsieder? Aufg. 23: An einem eingeschalteten Radio wird der Widerstand gemessen: 1000 Ohm. Wie groß ist die Leistungsangabe bei diesem Radio bei der üblichen Netzspannung von 220 V? Aufg. 24: Skizziere einen verzweigten Stromkreis mit Symbolen für E-Quelle, "Verbraucher", Schalter und einem Strommessgerät, das die gesamte Stromstärke der Elektrizitätsquelle misst. Aufg. 25: a) Wirkungen des el. Stroms? b) Beschreibe die Funktion und den Bau eines "Stromstärkemessgerätes", das die magnetische Wirkung ausnützt. Aufg. 26: Skizziere einen verzweigten Stromkreis mit Symbolen für E-Quelle, "Verbraucher", Schalter und einem Strommessgerät, das die Stromstärke in einem einzelnen Zweig misst. Aufg. 27: a) Wirkungen des el. Stroms? b) Beschreibe die Funktion und den Bau eines "Stromstärkemessgerätes", das die Wärmewirkung ausnützt. Aufg. 28: a) Definiere den Widerstand einer Rohrleitung mit den Größen Druck und Wasserstromstärke und beschreibe kurz die Abhängigkeit der Wasserstromstärke vom Widerstand. b) Beschreibe kurz die Abhängigkeit des Rohrwiderstandes vom Rohrquerschnitt und von der Rohrlänge. c) Finde bei a) und b) die entsprechenden elektrischen Größen und bilde jeweils den beschriebenen Zusammenhang in Symbolen. d) Formuliere jeweils die endgültige Gesetzmäßigkeit und benenne eventuelle zusätzliche Größen. Aufg. 29: Mit einem Tauchsieder wird 1l Wasser erwärmt. Die E-Quell hat eine Spannung von 200V, die Stromstärke während des Erwärmens beträgt 3A. Der Tauchsieder ist 2 min lang eingeschaltet. Um wie viel C wird das Wasser wärmer? Aufg. 30: a) Die Spannung einer einzelnen Batterie reicht nicht aus. Es stehen aber Akkus mit 12V, 16V, 6V, 4V und 8V zur Verfügung. Füge von den Akkus einige so zusammen, dass eine E-Quelle mit 30V entsteht und zeichne die Schaltung in Reihe mit einem 100 Ohm-Widerstand.

6 b) Berechne die Stromstärke durch den Widerstand Aufg. 31: Eine 100W-Birne wandelt in jeder Sekunde el. Energie um. a) Wie groß ist die Spannung der E-Quelle, wenn eine Stromstärke von 0,6A fließt? b) In welche Energieformen wird die el. Energie umgewandelt? c) Nimm die Definitionsgleichung der el. Spannung und setze an Stelle der Ladung einen Ausdruck ein, in dem die Stromstärke vorkommt. Bringe diese Gleichung in eine bekanntere Form (s. a). Welche physikalischen Aussagen stecken in dieser Gleichung? Aufg. 32: Ein Tauchsieder von 1000W (230 V) wandelt el. Energie in eine andere Energieform um. a) Welches sind die 2. Energieform und deren Energieträger? b) Wie groß ist die Ladungsmenge, die jede s durch den Tauchsieder fließt? c) Wie groß ist der Widerstand des Tauchsieders? Aufg. 32a: Ein Tauchsieder von 1000W (4,3 A) wandelt el. Energie in eine andere Energieform um. a) Welches sind die 2. Energieform und deren Energieträger? b) Wie groß ist die Ladungsmenge, die jede s durch den Tauchsieder fließt? (Ansatz und Rechnung!) c) Wie groß ist die Energiemenge, die jede s umgewandelt wird? (Ansatz und Rechnung!) Aufg. 33: Skizziere eine Versuchsaufbau, mit dem folgender Zusammenhang nachgewiesen werden kann: R ~ l R = Widerstand l = Länge eines drahtförmigen Leiters Welcher Zusammenhang besteht zwischen R und A? Formuliere die endgültige Gesetzmäßigkeit und benenne die zusätzlich notwendige Größe. Aufg. 34: Ein elektrisches Heizgerät hat bei 220V den Widerstand 19,5 Ohm. a) Berechne die Stromstärke und die Leistung. b) Erhöht man die Spannung um 50V, so steigt die Stromstärke um 1A. Gilt für das Gerät das Ohmsche Gesetz?(Begründung durch Rechnung) Aufg. 35: Eine Stabtaschenlampe soll mit 1,5V-Stabbatterien betrieben werden, aber zur höheren Helligkeit mit einem 7,5V-Lämpchen brennen. Konstruiere den Aufbau und die Konstruktion solch einer Taschenlampe. Skizze!

7 Aufg. 36: Es stehen 4 1,5V-Stabbatterien zur Verfügung. Konstruiere eine Taschenlampe mit entsprechender Schaltung, Schalter und einem 3V-Lämpchen, die alle 4 Batterien nutzt. Skizze! Aufg. 37: Für Amateurelektronik gibt es meist nur Messwerke zu kaufen, die als Stromstärke- und als Spannungsmessgeräte eingesetzt werden können. Solch ein Messwerk zeigt z.b. bei 12V und bei Vollausschlag eine Stromstärke von 0,6A an. Berechne die notwendigen Widerstände, wenn das Messwerk einmal zur Stromstärkemessung bis zu 6A und das andere Mal zur Spannungsmessung bis 150V eingesetzt werden soll. Skizziere die jeweils notwendigen Schaltungen. Aufg. 38: 2 parallel geschaltete Widerstände R 1 und R 2. Es soll gemessen werden: - Jeweils der Einzelwiderstand - Der Gesamtwiderstand der parallelgeschalteten Widerstände. Skizziere (und beschreibe wenn notwendig) die einzelnen zu den Messungen notwendigen Schaltungen für die Spannungs- und Stromstärkemessung. Zeige mit den notwendigen Formeln, wie die Widerstände aus den Messwerten bestimmt werden können. Aufg. 39: a) Welchen Eigenwiderstand hat ein Messwerk, wenn die maximal zulässige Stromstärke von 0,2A bei einer Spannung von 1,2V erreicht wird? b) Welchen Widerstand hat ein Birnchen mit einer Leistung von 3W bei 6V? Birnchen und Messwerk werden hintereinander an ein Netzgerät mit 6V angeschlossen: c) Welche Stromstärke würde durch das Messwerk fließen, und welche Teilspannungen liegen dabei an Messwerk und Birnchen? d) Wie muss im Falle c) ein Widerstand zum Messwerk dazugeschaltet werden, damit dieses durch zu hohe Stromstärke nicht überlastet wird? Wie groß muss dieser Widerstand sein? (Berechne evtl. zuerst die in diesem Fall am Messwerk anliegende Spannung) e) Wie verändert sich durch den Messwiderstand von d) die Stromstärke durch das Birnchen? (Berechne zuerst den Gesamtwiderstand aller 3 Widerstände) Aufg. 40: Eine Lampe ist mit einem Widerstand zusammengeschaltet. Die Elektrizitätsquelle hat eine Spannung von 220V a) Durch die Lampe fließt ein Strom von 0,4A. Wie groß ist die Leistung der Lampe? b) Wie groß ist deren Widerstand? c) Wie groß ist der Gesamtwiderstand der Schaltung? d) Wie muss ein Messgerät in die Schaltung eingebaut werden, damit der Stromfluss nur durch die Lampe gemessen werden kann? e) Die Lampe wird mit demselben Widerstand in Reihe geschaltet. Wie groß ist dann die Leistung der Lampe?

8 f) Wie muss ein Messgerät nun geschaltet werden, damit die Teilspannung nur an der Lampe gemessen werden kann? Aufg. 41: Ein "Stromzähler" wird abgelesen. Am Ende des Monats müssen daraufhin 115,- an die Stadtwerke bezahlt werden. 1 kwh kostet 0,21. Welche Gesamtenergie (in J od. kj) wurde in diesem Monat im Haushalt umgewandelt. Aufg. 42: Skizziere einen verzweigten Stromkreis mit Netzgerät und 2 (unterschiedlichen) Birnchen. Wie lautet die Knotenregel? Erkläre sie am Beispiel einer Verzweigung. Aufg. 43: In einem Zimmer bleibt die Beleuchtung über Nacht brennen. Die eingeschalteten Lampen haben zusammen eine Leistung von 260W. Durch den "Stromzähler" fließt dadurch ein Strom mit einer Stärke von 1,2A. Das Licht bleibt 10h eingeschaltet. a) Was misst der "Stromzähler" in Wirklichkeit, und um welchen Betrag steigt seine Anzeige über Nacht an? (Korrekte Einheit; rechne auch in die richtige physikalische Einheit um?) b) Was kostet die über Nacht eingeschaltete Beleuchtung? Für 1 kwh berechnen die Stadtwerke 0,21. Aufg. 44: Für ein chemisches Experiment wird Wasserstoff benötigt. Dieser soll in einer Knallgaszelle erzeugt werden. Benötigt werden 100cm³. Die Knallgaszelle ist dabei 4 min eingeschaltet. a) Welche Ladungsmenge fließt in dieser Zeit durch die Knallgaszelle? b) Wie groß ist die Stromstärke, die das Netzgerät liefert? c) Welche Leistung hat das Laborhetzgerät? 44a Für ein chemisches Experiment wird Wasserstoff benötigt. Dieser soll in einer Knallgaszelle erzeugt werden. Benötigt werden 500 cm³; beachte hierbei, dass der Sauerstoff nur einen Teil der gesamten Knallgasmenge ausmacht. Die Knallgaszelle ist dabei 15 min eingeschaltet. a) Welche Ladungsmenge fließt in dieser Zeit durch die Knallgaszelle? b) Wie groß ist die Stromstärke, die das Netzgerät liefert? c) Wie viel kostet der auf diese Weise erzeugte Sauerstoff? Das Netzgerät hat eine Spannung von 24 V; 1 kwh = 0,2 Tipp: Berechne zuerst die durch das Netzgerät gelieferte Energie in kw 44b Für ein chemisches Experiment wird Wasserstoff benötigt. Dieser soll in einer Knallgaszelle erzeugt werden. Benötigt werden 1200 cm³; beachte hierbei, dass der Sauerstoff nur einen Teil der gesamten Knallgasmenge ausmacht. Die Knallgaszelle ist dabei 30 min eingeschaltet. a) Welche Ladungsmenge fließt in dieser Zeit durch die Knallgaszelle? b) Wie groß ist die Stromstärke, die das Netzgerät liefert? c) Wie viel kostet der auf diese Weise erzeugte Sauerstoff? Das Netzgerät hat eine Spannung von 12 V; 1 kwh = 0,2 Tipp: Berechne zuerst die durch das Netzgerät gelieferte Energie in kw

9 Aufg. 45: a) Skizziere einen Stromkreis mit 2 Birnchen, bei dem mit einem Umschalter abwechselnd mal das eine Birnchen oder das andere eingeschaltet werden kann. b) Nenne 4 Wirkungen des el. Stroms mit praktischen Beispielen dazu (jeweils min. 2). Führe die Bespiele genauer aus. c) Skizziere einen Stromkreis mit Symbolen für E-Quelle, 2 Birnchen, 2 Schalter so, dass mit jedem Schalter gerade ein Birnchen ein- bzw. ausgeschaltet werden kann. Aufg. 46: Nenne 4 Möglichkeiten, wie Ladungen getrennt werden können. Aufg. 47: a) Was ist elektrischer Strom? b) Beschreibe den Aufbau eines Messgerätes, mit dem Strom gemessen werden kann? c) Welche Einheit hat die el. Stromstärke? Aufg. 48: Können sich auf einer Plastikkugel el. Ladungen befinden? Können elektrische Ladungen auf einer Plastikkugel verschoben werden? 2 unterschiedlich geladene Kugeln werden durch einen Plastikstab miteinander verbunden. Was passiert? Aufg. 49: Ein vereinfachtes Modell eines Elektrizitätswerkes: Das E-Werk trennt Ladung und liefert "+" zum einen Pol und "-" zum anderen Pol der Steckdose. Korrigiere, soweit wie möglich, dieses einfache Modell evtl. mit Skizze. Aufg. 49a: Das Elektrizitätswerk liefert Wechselstrom mit einer Spannung von 220V an die Steckdose. a) Was ist elektrischer Strom? b) Wie erzeugt das E-Werk im Prinzip el. Strom? c) Welche Ladung stellt das E-Werk an den Polen der Steckdose zur Verfügung? d) Wie geschieht der Ladungsausgleich beim Anschluss eines "Verbrauchers" an die Steckdose? Aufg. 50: Skizziere eine Schaltung, wie Netzgerät, 2 Birnchen in Reihe, Spannungs- und Stromstärkemessgeräte zusammengeschaltet werden müssen, um die Stromstärke durch das Birnchen und die Einzelspannungen an den Birnchen und die Netzspannung zu messen. Aufg. 50a: a) Skizziere eine Schaltung, wie Netzgerät, 2 Birnchen in Reihe, Spannungs- und Stromstärkemessgeräte zusammengeschaltet werden müssen, um die Stromstärke durch die Birnchen, die Einzelspannungen an den Birnchen und die Netzspannung zu messen. b) Welche Gesetzmäßigkeiten zeigen sich für die Spannungen und für die Stromstärke? c) I = 120mA; U an einem Birnchen = 4V; R 1 = 100Ω; R 2 = 180Ω Wie groß sind die weiteren auftretenden Spannungen?

10 Aufg. 50b: a) Skizziere eine Schaltung, wie Netzgerät, 2 Birnchen parallel, Spannungs- und Stromstärkemessgeräte zusammengeschaltet werden müssen, um die Stromstärke durch die Birnchen, die Einzelspannungen an den Birnchen und die Netzspannung zu messen. b) Welche Gesetzmäßigkeiten zeigen sich für die Spannungen und für die Stromstärke? c) U an einem Birnchen = 4 V; R 1 = 100 Ω; R 2 = 180 Ω Aufg. 51: a) Was ist elektrischer Strom? b) Welche Einheit hat die el. Stromstärke? c) Skizziere die Schaltung mit Netzgerät, Schalter, Birnchen und Messgerät, mit der die Stromstärke durch das Birnchen gemessen werden kann. d) Wie wird zum Beginn einer Messung das Stromstärkemessgerät eingestellt? Aufg. 52: Welche Größenordnung hat die Stromstärke durch ein 6V-Birnchen? Aufg. 53: Bei der Messung der Stromstärke durch ein Birnchen brennt dieses nicht und auch das Messgerät zeigt keinen Ausschlag. Was können möglich Ursachen dafür sein? Aufg. 54: Ein kleiner Reisetauchsieder hat eine Leistung von 300W. Er wird an der Autobatterie bei einer Spannung von 12 V betrieben. Welche Stromstärke fließt durch den angeschlossenen Tauchsieder? Aufg. 55 An einem Birnchen liegt eine Spannung von 6V und es fließt ein el. Strom mit einer Stärke von 0,45 A durch das Birnchen. a) Skizziere den Stromkreis mit Netzgerät, Birnchen und einem Messgerät für die Spannung. b) Ein zweites Birnchen wird an eine Spannung von 10 V angeschlossen. Durch dieses fließt dann ein Strom von 0,3 A. Welches der beiden Birnchen brennt etwas heller? Aufg. 55a An einem Birnchen liegt eine Spannung von 6V und es fließt ein el. Strom mit einer Stärke von 0,45 A durch das Birnchen. a) Skizziere den Stromkreis mit Netzgerät, Birnchen und einem Messgerät für die Spannung. b) Ein zweites Birnchen wird an eine Spannung von 10 V angeschlossen und hat eine Leistung von 3W. Wie groß ist der Strom durch das zweite Birnchen? Welches der beiden Birnchen brennt heller? c) Beide Birnchen sind jeweils an eine Batterie angeschlossen und brennen ungefähr gleich lang: 1 Std. Welche Energie hatte jede der Batterien gespeichert?

11 Aufg. 55b: An einem Birnchen mit einer Leistung von 2,7W liegt eine Spannung von 6V und es fließt ein el. Strom mit einer Stärke von 0,45 A durch das Birnchen. Ein zweites Birnchen wird dazugeschaltet (nur ein Netzgerät), das allerdings eine Spannung von 10V benötigt. a) Skizziere den Stromkreis mit Netzgerät, den 2 Birnchen und einem Messgerät das die Spannung an dem 10V-Birnchen anzeigt. Wie groß muss die Spannung des Netzgerätes eingestellt werden? b) Wie groß ist die Leistung des 2. Birnchens und wie groß sind die Widerstände der beiden Birnchen? c) Ein 3. Birnchen wird dazugeschaltet ohne dass sich die Netzspannung und die Spannungen an den beiden anderen Birnchen ändern. Es hat einen Widerstand von 15Ω. Bereche nun die Gesamtstromstärke. Aufg. 55c: An einem Birnchen mit einer Leistung von 53,3W liegt eine Spannung von 6V und es fließt ein el. Strom mit einer Stärke von 0,55 A durch das Birnchen. Ein zweites Birnchen mit einer Leistung von 0,4W wird dazugeschaltet (nur ein Netzgerät) ohne dass sich die Netzspannung ändert. a) Skizziere die Schaltung mit Netzgerät, den 2 Birnchen und einem Messgerät das die Gesamtstromstärke anzeigt. Berechne die Stromstärke die das Netzgerät liefern muss. b) Wie groß sind die Widerstände der beiden Birnchen? c) In Reihe mit einem der beiden Birnchen wird ein 3. Birnchen mit einem Widerstand von 20Ω wird dazugeschaltet. Berechne nun die Gesamtstromstärke. Aufg. 56: Ein Modellauto soll mit einer bestimmten Geschwindigkeit fahren. Dazu ist eine Leistung des Elektromotors von 20W erforderlich. Am Netzgerät kann eine maximale Spannung von 12 V eingestellt werden. a) Welche Stromstärke fließt dann durch den Motor? b) Welche Energie wandelt der Motor in einer Laufzeit von 2 min um? Aufg. 57: Ein konventionelles Öl-Kraftwerk soll eine elektrische Leistung von 2 MW liefern. Der Wirkungsgrad des Kraftwerks liegt bei 45% (d.h. 45% der im Öl gelieferten Energie wird auch tatsächlich in el. Energie umgewandelt). a) Welche el. Energie(menge) liefert das Kraftwerk in jeder Sekunde? b) Welche el. Energie(menge) liefert das Kraftwerk jeden Tag? c) Welche Energie muss dem Kraftwerk in Form chemischer Energie jeden Tag zugeführt werden? d) Welcher Ölmenge entspricht dies? (Heizwert H von Öl = kj/l) e) Wie groß ist der Ölstrom zum Kraftwerk hin? Aufg. 58: Welche Kosten verursacht eine 100 W -Birne in einem Monat, die die ganze Zeit durchbrennt. (1 kwh kostet 12 Cent) Aufg. 59: a) Können Flüssigkeiten el. Leiter sein? (Begründung) b) Wie steht es mit der Leitfähigkeit von Luft?

12 Aufg. 59: a) Als Ströme bezeichnet man gleichmäßig bewegte Mengen bewegte flüssige Stoff ausströmende Gase einzelne gleichmäßig bewegte Teilchen b) Beispiele für Ströme c) Bei einem Wasserstrom strömt... - bei einem Luftstrom strömt... - bei einem Menschenstrom strömen... - beim elektrischen Strom fließen... - beim Energiestrom fließt... zusammen mit... Aufg. 60: Beim elektrischen Strom besteht der Strom aus bewegten Metallteilchen fließenden Energieteilchen bewegter elektrischer Ladung bewegtem Elementarmagneten Aufg. 61: Welchen Inhalt (Volumen) hat ein Fass, das in 12 min mit einem Schlauch gefüllt wird. Der Wasserhahn liefert eine Stromstärke von 0,5 l/s. Aufg. 61a: Ein Wasserhahn liefert eine Stromstärke von 0,6 l/s. Wie lange dauert es bis ein Fass mit einem Inhalt (Volumen) von 400 l gefüllt ist?