Musterprüfung Welche Arten von elektrischen Ladungen gibt es und welche Wirkung haben sie aufeinander?

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1 1 Musterprüfung Module: Ohm sches Gesetz Elektrische Installationen Elektromagnetische Strahlung 1. Teil: Ohm sches Gesetz 1.1. Welche Arten von elektrischen Ladungen gibt es und welche Wirkung haben sie aufeinander? 1.2. Wie bezeichnet man Stoffe, die den elektrischen Strom a) leiten? b) nicht leiten? 1.3. Wie sind Elektronen geladen? 1.4. Zwei ungeladene Körper A und B werden aneinander gerieben. Dabei gehen Elektronen vom Körper A auf den Körper B über. Wie ist danach der Ladungszustand der beiden Körper? 1.5. Durch einen Draht fliesst ein Strom. Was geschieht dabei auf atomarem Niveau? 1.6. In der Schweiz beträgt die Netzspannung Volt Ein Anschluss (ans Netz) ist beim Verbraucher mit einer Sicherung wie folgt gesichert: 230V/5A. Wie viel elektrische Leistung kann diesem Anschluss maximal entnommen werden? 1.8. In welchen Einheiten wird der Widerstand eines Widerstands (z.b. Glühbirne) angegeben?

2 Mit welchem Gerät kann man Wechselspannung umwandeln, z.b. von Hochspannung auf Netzspannung? Wie verändert sich der Widerstand eines Drahts (Metall) beim Erwärmen? Welche Körperzellen erzeugen elektrische Impulse? In welchen Einheiten wird die elektrische Stromstärke gemessen? Zwei gleiche Glühbirnen werden ans Netz angeschlossen. Welche Spannung lastet auf den Glühbirnen, wenn sie a) parallel b) in Serie ans Netz angeschlossen werden? Wie nennt man eine Batterie, die man nach dem Entladen wieder aufladen kann und wie geschieht das? Wie verändert sich die a) Stromstärke, b) Leistung, wenn ich bei einem Widerstand die angelegte Spannung verdopple? Wie gross ist (in der Schweiz) die Frequenz der Netzspannung? Wie viele Male ändert der Strom seine Richtung in einer Sekunde? An jedem elektrischen Gerät muss beim Verkauf ein Typenschild befestigt oder aufgedruckt sein. Welche Info enthält das Typenschild?

3 Wie nennt man die a) positiv geladenen Elementarteilchen im Atomkern? b) ungeladenen Elementarteilchen im Atomkern? Zeichne das Schaltsymbol für a) einen Schalter offen b) einen Schalter geschlossen c) eine Spannungsquelle d) einen Widerstand (allgemein) e) eine Glühbirne f) eine Verzweigung g) eine Erdung In welcher Einheit wird die Leistung angegeben? Wenn ich eine 60W-Glühlampe mit einer 75W-Glühlampe ersetze, ist dann a) die Stromstärke bei der 75W-Glühbirne grösser als bei der 60W-Glühlampe? b) der Widerstand der 75W-Glühbirne grösser als derjenige der 60W-Glühlampe?

4 4 2. Teil: Elektrische Installationen 2.1. Wie ist die Isolationshülle eines Kupferdrahts gefärbt, mit dem ein Gerät geerdet wird? 2.2. Welche Funktion hat die Erdung? 2.3. Wie nennt man den einzigen spannungsführenden Draht bei einem 230V-Netzanschluss? 2.4. Auf welcher Seite befindet sich die Phase bei einer Steckdose an der Wand? 2.5. Wie kann ich (gefahrlos!) feststellen, auf welcher Seite sich bei einem Anschluss die Phase befindet? 2.6. Von was hängt die Gefährlichkeit von elektrischen Spannungen ab? 2.7. Wie funktioniert eine a) Schmelzsicherung? b) Relaissicherung? 2.8. Eine Relaissicherung scheint reagiert zu haben. Ich schaue beim Sicherungskasten nach. Wie kann ich erkennen welche Relaissicherung den Strom abgeschaltet hat? 2.9. Jemand hat einen elektrischen Schlag abbekommen und ist danach nicht ansprechbar. Du vermutest Herzkammerflimmern. Mit welchem Gerät könnte der Patient behandelt werden? Wie funktioniert eine FI-Sicherung?

5 5 3. Teil: Elektromagnetische Strahlung 3.1. Ordne die verschiedenen Arten elektromagnetischer Wellen nach abnehmender Wellenlänge. Sichtbar, UV, IR, Röntgen, Radiowellen, Gammastrahlung Wie schnell breiten sich elektromagnetische Wellen im Vakuum aus? 3.3. Elektromagnetische Wellen bestehen aus Paketen von Energie. Wie bezeichnet man diese Pakete? 3.4. Wie verändert sich die Frequenz der Strahlung mit zunehmender Wellenlänge? 3.5. Wie verändert sich die Energie der Lichtquanten mit zunehmender Wellenlänge? 3.6. Was meint man mit energiereicher Strahlung? 3.7. Für welchen Bereich der Wellenlänge ist elektromagnetische Strahlung (für den Menschen) sichtbar? 3.8. Wie bezeichnet man die (unsichtbare) Strahlung beim langwelligen Ende des sichtbaren Bereichs? 3.9. Wie bezeichnet man die (unsichtbare) Strahlung beim kurzwelligen Ende des sichtbaren Bereichs? Was ist ionisierende Strahlung? Mit welchem Begriff kennzeichnet man die Tatsache, dass elektromagnetische Strahlung einerseits Eigenschaften aufweist, die typisch sind für Wellen, aber gleichzeitig aus Partikeln besteht.

6 Wie bezeichnet man die Technik, mit welcher die Oberflächentemperatur des menschlichen Körpers kartographiert wird? Welche Art Strahlung wird dabei erfasst? Ist die unsichtbare a) IR-Strahlung b) UV-Strahlung harmlos für das menschliche Auge? Welche Wirkung hat UV-Strahlung auf die menschliche Haut? Wie bezeichnet man die Zeit, die vergeht, bis durch ionisierende Strahlung verursachte Schäden sich manifestieren? Welche Art Langzeitschäden können durch ionisierende Strahlung herbeigeführt werden? Welche Art von Gewebe reagiert besonders empfindlich auf ionisierende Strahlung? Mithilfe des Farbkreises für additive Farbmischung zu lösen! a) Welche Farbe entsteht beim additiven Mischen gleicher Anteile der Grundfarben? b) Welche Farbe entsteht beim additiven Mischen der Grundfarben Rot und Grün? c) Welche Grundfarben muss ich additiv mischen, um Cyan zu erhalten? Mithilfe des Farbkreises für subtraktive Farbmischung zu lösen! a) Welche Farbe entsteht beim subtraktiven Mischen gleicher Anteile der Grundfarben?

7 7 b) Welche Farbe entsteht beim subtraktiven Mischen der Grundfarben Gelb und Magenta? c) Welche Grundfarben muss ich subtraktiv mischen, um Grün zu erhalten? Wie wird Wärmestrahlung auch genannt? Musterlösungen: 1. Teil: Ohm sches Gesetz 1.1. Es gibt positive und negative elektrische Ladungen. Elektrische Ladungen stossen sich ab oder ziehen sich an. Dabei gilt die Regel, dass gleichnamige Ladungen (positiv und positiv oder negativ und negativ) sich abstossen und ungleichnamige Ladungen (positiv und negativ) sich anziehen a) Leiter. (b) Nichtleiter oder Isolatoren Elektronen sind negativ geladen Der Körper A ist positiv geladen. Der Körper B ist negativ geladen Es fliessen Elektronen durch den Draht. Die positiven Ladungen sind stationär. Sie können sich nicht bewegen In der Schweiz beträgt die Netzspannung 230 Volt P = 230 V 5 A = 1150 W 1.8. In Ohm [ } 1.9. Mit einem Transformator Beim Erwärmen nimmt der Widerstand zu Neuronen (Nervenzellen) In Ampere a) 230 V. (b) 230 V / 2 = 115V Eine Batterie, die man nach dem Entladen wieder aufladen kann, wird als Akkumulator bezeichnet. Das Aufladen geschieht dadurch, dass man einen Strom in Gegenrichtung zum Entladestrom durch die Batterie laufen lässt.

8 a) Die Stromstärke wird doppelt so gross. (b) Die Leistung ist gleich dem Produkt aus Spannung und Stromstärke, die beide verdoppelt werden. Die Leistung wird somit vier Mal grösser Hz. Der Strom ändert pro Sekunde 100 Mal seine Richtung Die Spannung, bei der es richtig funktioniert und die elektrische Leistung, die es dem Netz entnimmt, wenn es in Betrieb ist a) Protonen. (b) Neutronen a) b) c) d) e) f) g) In Watt a) Die Stromstärke ist grösser bei der 75W-Birne. (b) Der Widerstand der 75W-Birne ist kleiner als bei der 60W-Birne. Sonst würde nicht mehr Strom fliessen. 2. Teil: Elektrische Installationen 2.1. Sie ist zweifarbig, gelb und grün Sie wird verwendet bei Geräten mit einem Gehäuse aus Metall. Dieses Gehäuse wird geerdet. Wenn ein loser Draht unter Spannung das Gehäuse berührt fliesst der Strom über die Erdung in die Erde. Dadurch wird die Sicherung ausgelöst Die Phase.

9 Wenn die Steckdose richtig verdrahtet ist sollte die Phase auf der rechten Seite sein Mit einem so genannten Phasenprüfer. Er sieht aus wie ein Schraubenzieher. Er enthält im (durchsichtigen) Griff jedoch eine Glimmlampe, die aufleuchtet, wenn man mit dem Metallstift die Phase berührt und am anderen Ende den Daumen drauf nhält Es kommt darauf an wie hoch die Spannung ist und wie gut man geerdet ist. Ausserdem kommt es darauf an durch welche Teile des Körpers der Strom fliesst a) Bei der Schmelzsicherung brennt bei zu viel Stromstärke ein kurzes dünnes Stück Silberdraht im Stromkreis durch, wodurch der Stromkreis unterbrochen wird. Danach ist die Sicherung nicht mehr brauchbar. (b) Eine Relaissicherung funktioniert magnetisch. Bei zu viel Strom wird ein Kippschalter betätigt, den man zurückstellen kann Bei der Sicherung, die reagiert hat, zeigt der Hebel des Kippschalters nach unten Mit einem Defibrillator Sie enthält einen Mikroprozessor. Der vom Anschluss weg fliessende Strom wird fortwährend mit dem zurück fliessenden Strom verglichen. Eine Abweichung zwischen den beiden Strömen ist ein Hinweis auf einen so genannten Fehlstrom. Das heisst, dass ein Teil des Stroms aus dem Stromkreis entweicht, was auf eine Fehlfunktion hin deutet. Ausserdem funktioniert eine FI-Sicherung wie eine normale Sicherung, indem sie die Stromstärke auf einen bestimmten Maximalwert begrenzt. 3. Teil: Elektromagnetische Strahlung 3.1. Radiowellen > IR > Sichtbar > UV > Röntgen > Gammastrahlung 3.2. Mit einer Geschwindigkeit von km / s 3.3. Photonen oder Lichtquanten 3.4. Mit zunehmender Wellenlänge wird die Frequenz kleiner Die Energie der Lichtquanten wird mit zunehmender Wellenlänge kleiner Dies bedeutet, dass die Photonen viel Energie enthalten Für Wellenlängen zwischen nm Infrarot (IR) 3.9. Ultraviolett (UV) Strahlung bei welcher die Energie der Photonen ausreicht, um Moleküle zu ionisieren, d.h. ihnen ein Elektron zu entreissen Man verwendet den Begriff Partikel-Welle-Dualität Als Thermographie. Es wird Infrarotstrahlung (Wärmestrahlung) aufgezeichnet.

10 a) Bei starker Bestrahlung mit Infrarot kann die Augenlinse getrübt werden (z.b. Glasbläserstar ). (c) Durch UV-Strahlung kann die Netzhaut einen Sonnenbrand erleiden. Bei starkem Sonnenschein ist ein Augenschutz unerlässlich Die Haut wird gebräunt. Bei übermässiger Bestrahlung wird die Haut gerötet (Sonnenbrand). Ausserdem kann durch UV die Bildung von Hautkrebs ausgelöst werden Als Latenzzeit Bildung von Krebsgeschwüren oder Leukämie (Blutkrebs) Gewebe mit einer hohen Rate von Zellteilungen, vor allem Drüsen und Krebsgeschwüre. Ebenfalls Organe in der Wachstumsphase bei Kleinkindern a) Weiss. (b) Gelb. (c) Grün und Blau (resp. Blauviolett) a) Schwarz. (b) Rot. (c) Gelb und Cyan Infrarotstrahlung (IR)