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2 Inhalt Theengebiet Beschreibung Elektrik Arbeitsblatt zur Ladung Elektrik Widerstände von Drähten Elektrik Arbeitsblatt zu spezifischen Widerstand von Drähten Energie Arbeitsblatt 1 zu Energiekosten Energie Arbeitsblatt 2 zu Energiekosten Energie Arbeitsblatt zur Energie aus Batterien Energie Arbeitsblatt zur spezifischen Wärekapazität von Wasser Energie Arbeitsblatt zu Duschkosten Energie Arbeitsblatt zu Energiesparen Energie Aufgaben zur Wärekapazität Magnetisus Versuch zu agnetischen Stoffen Elektrik Versuch it Glühlape und Batterie Elektrik Versuch it zwei Glühlapen Elektrik Arbeitsblatt zu Strokreis in einer Taschenlape Elektrik Arbeitsblatt zur Reihen- und Parallelschaltung Elektrik Versuch zur Reihen- und Parallelschaltung von Batterien Elektroagnetisus Versuch zu Elektroagnet Elektroagnetisus Arbeitsblatt zu Elektrootor Elektroagnetisus Arbeitsblatt zu Generator Elektroagnetisus Arbeitsblatt zu Aufbau eines Elektrootors Elektroagnetisus Arbeitsblatt zu Oszilloskop Elektroagnetisus Arbeitsblatt zu Transforator Elektrik Arbeitsblatt zur Energieübertragung it Hochspannung Elektrik Arbeitsblatt zur Reihenschaltung von Widerständen Elektrik Arbeitsblatt 1 zu Schaltungen von Widerständen Elektrik Arbeitsblatt 2 zu Schaltungen von Widerständen

3 Ladung und Ladungsarten Schon i Altertu war bekannt, dass geriebener Bernstein eine seltsae Eigenschaft hat: Er zieht kleine Federn, Haare und andere leichte Körper an. Ähnliches kann an bei Folien, Schallplatten und vielen anderen Körpern beobachten. Man sagt, die Körper sind durch die Berührung bei Reiben elektrisch geladen worden oder sie tragen eine elektrische Ladung. Wenn sich zwei Körper eng berühren, kann Ladung von eine Körper auf einen anderen übergehen. Ein Beispiel dafür ist der elektrische Schlag, den an gelegentlich bekot, wenn an z. B. über einen Teppich geht und anschließend eine Türklinke berührt. Durch die Berührung von Schuhsohle und Teppichboden lädt sich der Körper auf. Bei Berühren der Klinke fließt dann die Ladung wieder ab. Wenn zwei Körper geladen sind, ziehen sie sich gegenseitig an oder sie stoßen sich gegenseitig ab. Die geladenen Körper üben also eine anziehende oder abstoßende Kraft aufeinander aus. Das liegt daran, dass es zwei unterschiedliche Ladungsarten gibt. Man bezeichnet die eine Ladungsart als positive (+) Ladung und die andere als negative (-) Ladung. Zwei geladene Körper stoßen sich ab, wenn sie beide positiv oder wenn sie beide negativ geladen sind. Wenn sie unterschiedlich geladen sind, ziehen sie sich gegenseitig an. Die Ladung eines Körpers ist auf geladene Teilchen (Ladungsträger) zurückzuführen. Geladene Teilchen sind Bestandteile der Materie. Es gibt positive und negative Ladungsträger. Positive Ladungsträger haben in festen Körpern ihre festen Plätze und sind unbeweglich. Negative Ladungsträger sind dagegen beweglich und können bei einer engen Berührung von eine Körper auf einen anderen übergehen. Ein ungeladener Körper enthält gleich viele positive wie negative Ladungsträger. Die unterschiedlichen Ladungen heben sich gegenseitig auf. Man sagt: Der Körper ist elektrisch neutral. Bei eine geladenen Körper überwiegt entweder die Anzahl der positiven oder die Anzahl der negativen Ladungsträger. Die geladenen Teilchen hängen it de Aufbau der Körper zusaen. Alle Körper sind aus Atoen aufgebaut. Ein Ato besteht aus eine Atokern und einer Atohülle. Der relativ unbewegliche Atokern besteht unter andere aus positiv geladenen Teilchen, den sogenannten Protonen. In der Atohülle befinden sich die beweglichen, negativ geladenen Elektronen. Atoe sind noralerweise elektrisch neutral, weil sie genauso viele positive wie negative Ladungsträger besitzen. Bei Berührung zweier Körper kann es passieren, dass die beweglichen Elektronen aus den Atohüllen des einen Körpers auf Atoe des anderen Körper übergehen. Werden die Körper wieder getrennt, sind die Atoe an den Berührungsstellen dann nicht ehr elektrisch neutral. Der eine Körper ist nun negativ geladen, weil er ehr Elektronen besitzt als vorher. Der andere Körper ist nun positiv geladen, weil einige Elektronen fehlen und die übrig gebliebenen positiven Ladungsträger überwiegen. Fragen zu Text: 1. Wie wirken zwei geladene Körper aufeinander. Ergänze die Sätze: Gleichartig geladene Körper.... Ungleichartig geladene Körper Welche Ladung haben die beweglichen Ladungsträger und wo befinden sie sich i Ato? 3. Wieso sind Atoe noralerweise elektrisch neutral? Modell eines Atos 4. Welche Ladung hat ein Körper, der durch Reibung Elektronen abgegeben hat? Atohülle (Elektronen) Atokern (Protonen)

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5 Der Widerstand von Drähten Der Widerstand von Drähten In der Tabelle gehört jeweils eine Zeile zusaen. Bestie den jeweiligen Widerstand des Drahtes. In der Tabelle gehört jeweils eine Zeile zusaen. Bestie den jeweiligen Widerstand des Drahtes. Wiederhole die Forel zur Berechnung des Widerstandes von Drähten: Wiederhole die Forel zur Berechnung des Widerstandes von Drähten: R = R = Material spez. Widerstand ρ Länge l Querschnittsfläche A Widerstand R Material spez. Widerstand ρ Länge l Querschnittsfläche A Widerstand R Silber 0,016 Ω 10 0,5 ² 2 Silber 0,016 Ω 10 0,5 ² 2 Kupfer 0,017 Ω 50 0,1 ² 2 Kupfer 0,017 Ω 50 0,1 ² 2 Gold 0,020 Ω 10 c 0,01 ² 2 Gold 0,020 Ω 10 c 0,01 ² 2 Aluiniu 0,027 Ω 200 c 1,2 ² 2 Aluiniu 0,027 Ω 200 c 1,2 ² 2 Wolfra 0,055 Ω 25 0,05 ² 2 Wolfra 0,055 Ω 25 0,05 ² 2 Eisen 0,10 Ω 5 k 1 c² 2 Eisen 0,10 Ω 5 k 1 c² 2 Konstantan 0,50 Ω 200 0,1 c² 2 Konstantan 0,50 Ω 200 0,1 c² 2 Graphit 8,0 Ω 50 c 2,5 c² 2 Graphit 8,0 Ω 50 c 2,5 c² 2 Kohle Ω 60 1,2 c² 2 Kohle Ω 60 1,2 c² 2

6 Der Widerstand von Drähten Material spezifischer Widerstand ρ in Ω 2 Material spezifischer Widerstand ρ in Ω 2 Silber 0,016 Platin 0,11 Kupfer 0,017 Zinn 0,12 Gold 0,020 Blei 0,21 Aluiniu 0,027 Konstantan 0,50 Wolfra 0,055 Quecksilber 0,96 Nickel 0,087 Chronickel 1,10 Eisen 0,10 Graphit 8,0 In der Tabelle gehört jeweils eine Zeile zusaen. Bestie die fehlenden Größen it Hilfe der obigen Angaben zu spezifischen Widerstand ρ. Für den Widerstand R gilt: l R = ρ A Material spez. Widerstand ρ Länge l Querschnittsfläche A Widerstand R Wolfra 5 0,07 ² Konstantan 0,1 ² 1 kω 5 0,01 ² 10 Ω Aluiniu 13 k 3,0 Ω 15 k 0,1 ² 2,4 kω 0,017 Ω 27 0,2 ² ,1 ² 220 Ω 0,5 Ω 41 c 8,2 Ω 2 Konstantan 0,13 ² 3,85 Ω

7 Energiekosten Energiekosten Die elektrische Energie wird in Kilowattstunden (kwh) abgerechnet. 1 kwh = Ws Eine kwh kostet etwa 0,17. 1 a) Wie viel Energie benötigt ein Föhn (Leistung: 1000 W), der 10 Minuten lang betrieben wird? b) Wie viel Energie benötigt der Föhn innerhalb eines Jahres, wenn er jeden Tag 10 Minuten lang betrieben wird (in Ws und kwh)? c) Was uss an a Jahresende für diese Energieenge zahlen? 2. Ein Fernseher läuft 20 Stunden a Tag i Stand-by-Betrieb. Er hat dabei eine Leistung von 5 W. a) Wie viel Energie benötigt der Fernseher i Stand-by-Betrieb innerhalb eines Jahres? b) Was uss an a Jahresende für diese Energieenge zahlen? Die elektrische Energie wird in Kilowattstunden (kwh) abgerechnet. 1 kwh = Ws Eine kwh kostet etwa 0,17. 1 a) Wie viel Energie benötigt ein Föhn (Leistung: 1000 W), der 10 Minuten lang betrieben wird? b) Wie viel Energie benötigt der Föhn innerhalb eines Jahres, wenn er jeden Tag 10 Minuten lang betrieben wird (in Ws und kwh)? c) Was uss an a Jahresende für diese Energieenge zahlen? 2. Ein Fernseher läuft 20 Stunden a Tag i Stand-by-Betrieb. Er hat dabei eine Leistung von 5 W. a) Wie viel Energie benötigt der Fernseher i Stand-by-Betrieb innerhalb eines Jahres? b) Was uss an a Jahresende für diese Energieenge zahlen? Energiekosten Energiekosten Die elektrische Energie wird in Kilowattstunden (kwh) abgerechnet. 1 kwh = Ws Eine kwh kostet etwa 0,17. 1 a) Wie viel Energie benötigt ein Föhn (Leistung: 1000 W), der 10 Minuten lang betrieben wird? b) Wie viel Energie benötigt der Föhn innerhalb eines Jahres, wenn er jeden Tag 10 Minuten lang betrieben wird (in Ws und kwh)? c) Was uss an a Jahresende für diese Energieenge zahlen? 2. Ein Fernseher läuft 20 Stunden a Tag i Stand-by-Betrieb. Er hat dabei eine Leistung von 5 W. a) Wie viel Energie benötigt der Fernseher i Stand-by-Betrieb innerhalb eines Jahres? b) Was uss an a Jahresende für diese Energieenge zahlen? Die elektrische Energie wird in Kilowattstunden (kwh) abgerechnet. 1 kwh = Ws Eine kwh kostet etwa 0,17. 1 a) Wie viel Energie benötigt ein Föhn (Leistung: 1000 W), der 10 Minuten lang betrieben wird? b) Wie viel Energie benötigt der Föhn innerhalb eines Jahres, wenn er jeden Tag 10 Minuten lang betrieben wird (in Ws und kwh)? c) Was uss an a Jahresende für diese Energieenge zahlen? 2. Ein Fernseher läuft 20 Stunden a Tag i Stand-by-Betrieb. Er hat dabei eine Leistung von 5 W. a) Wie viel Energie benötigt der Fernseher i Stand-by-Betrieb innerhalb eines Jahres? b) Was uss an a Jahresende für diese Energieenge zahlen?

8 Energiekosten (2) Energiekosten (2) Die elektrische Energie wird in Kilowattstunden (kwh) abgerechnet. 1 kwh = Ws Eine kwh kostet etwa 0,17. Folgende Elektrogeräte sind in eine 4 - Personen Haushalt an eine Tag durchschnittlich in Betrieb: Die elektrische Energie wird in Kilowattstunden (kwh) abgerechnet. 1 kwh = Ws Eine kwh kostet etwa 0,17. Folgende Elektrogeräte sind in eine 4 - Personen Haushalt an eine Tag durchschnittlich in Betrieb: Gerät Leistung (P) Betriebsdauer (t) a Tag Energie pro Tag (in kwh) Gerät Leistung (P) Betriebsdauer (t) a Tag Energie pro Tag (in kwh) 2 Fernseher 100 W je 4 h 10 Glühlapen je 60 W je 5 h Waschaschine 2000 W 1,5 h Wäschetrockner 2000 W 1 h Spülaschine 1000 W 1 h Stereoanlage 300 W 5 h Coputer 300 W 5 h 2 Herdplatten je 1500 W je 1,5 h Kühlschrank 200 W 8 h Aufgaben: 1. Wie groß ist insgesat die elektrische Energie (in kwh) pro Jahr? 2. Wie hoch ist insgesat die Strorechnung a Jahresende? 3. Wie viel Energie (in kwh) kann pro Jahr gespart werden, wenn die noralen Lapen durch Energiesparlapen (je 11 W) ersetzt werden? 4. Eine herköliche Glühlape kostet etwa 1, eine Energiesparlape etwa 6. Wie lang dauert es i oberen Beispiel, bis der höhere Preis durch die niedrigeren Energiekosten eingespart wurde? 2 Fernseher 100 W je 4 h 10 Glühlapen je 60 W je 5 h Waschaschine 2000 W 1,5 h Wäschetrockner 2000 W 1 h Spülaschine 1000 W 1 h Stereoanlage 300 W 5 h Coputer 300 W 5 h 2 Herdplatten je 1500 W je 1,5 h Kühlschrank 200 W 8 h Aufgaben: 1. Wie groß ist insgesat die elektrische Energie (in kwh) pro Jahr? 2. Wie hoch ist insgesat die Strorechnung a Jahresende? 3. Wie viel Energie (in kwh) kann pro Jahr gespart werden, wenn die noralen Lapen durch Energiesparlapen (je 11 W) ersetzt werden? 4. Eine herköliche Glühlape kostet etwa 1, eine Energiesparlape etwa 6. Wie lang dauert es i oberen Beispiel, bis der höhere Preis durch die niedrigeren Energiekosten eingespart wurde?

9 Energie aus Batterien Energie aus Batterien Auf einer Batterie stehen folgende Angaben: Auf einer Batterie stehen 1,5 V 1000Ah folgende Angaben: 1,5 V 1000Ah Der Wert 1000 Ah gibt die enthaltene Ladung (Q) der Batterie an. Zusaen it der Spannung (U) gibt dieser Wert an, wie viel Energie in der Batterie gespeichert ist. Diese Batterie könnte 1 Stunde lang eine Strostärke von 1000 A liefern (1000A 1h = 1000Ah). Danach wäre die Kapazität der Batterie erschöpft. Man sagt: Die Batterie ist leer. Bei einer Strostärke von 2A wäre die Kapazität bereits nach 30 Minuten erschöpft (2000 A 0,5h = 1000Ah). Der Wert 1000 Ah gibt die enthaltene Ladung (Q) der Batterie an. Zusaen it der Spannung (U) gibt dieser Wert an, wie viel Energie in der Batterie gespeichert ist. Diese Batterie könnte 1 Stunde lang eine Strostärke von 1000 A liefern (1000A 1h = 1000Ah). Danach wäre die Kapazität der Batterie erschöpft. Man sagt: Die Batterie ist leer. Bei einer Strostärke von 2A wäre die Kapazität bereits nach 30 Minuten erschöpft (2000 A 0,5h = 1000Ah). Mit der Batterie wird ein Läpchen betrieben. Das Läpchen hat eine Leistung von 6W. 1. Wie groß ist die Strostärke? Mit der Batterie wird ein Läpchen betrieben. Das Läpchen hat eine Leistung von 6W. 1. Wie groß ist die Strostärke? 2. Wie lang kann das Läpchen it der Batterie betrieben werden? 2. Wie lang kann das Läpchen it der Batterie betrieben werden? 3. Bestie die Energie (in Ws), die in der Batterie enthalten ist. 3. Bestie die Energie (in Ws), die in der Batterie enthalten ist. 4. Ein Walkan kann it dieser Batterie 2 Stunden lang betrieben werden. Berechne die Strostärke und Leistung des Walkans. 4. Ein Walkan kann it dieser Batterie 2 Stunden lang betrieben werden. Berechne die Strostärke und Leistung des Walkans. 5. Die Batterie kostet 0,50. Wie viel würde 1 kwh kosten, wenn diese Energie von Batterien käe? 5. Die Batterie kostet 0,50. Wie viel würde 1 kwh kosten, wenn diese Energie von Batterien käe?

10 Bestiung der Energieenge zur Erwärung von Wasser In eine Versuch soll bestit werden, wie viel Energie an benötigt, u 1 kg Wasser u 1K zu erwären. Dazu wird 1 kg Wasser in eine elektrischen Wasserkocher erwärt. Die Teperaturerhöhung wird geessen. Durch Messung der Leistung und der Zeit, wird die Energie bestit, die für diese Teperaturerhöhung erforderlich ist. Wasserasse: = 1 kg Zeitdauer der Erwärung: t = 60 s Anfangsteperatur: ϑ A = 17,2 C Endteperatur: ϑ E = 40,5 C Teperaturerhöhung: geessene Spannung: ϑ =... K U = 235 V geessene Strostärke: I = 7,1 A Leistung (P = U I): P =... Energie (E = P t): E =... Bestiung der Energieenge zur Erwärung von Wasser In eine Versuch soll bestit werden, wie viel Energie an benötigt, u 1 kg Wasser u 1K zu erwären. Dazu wird 1 kg Wasser in eine elektrischen Wasserkocher erwärt. Die Teperaturerhöhung wird geessen. Durch Messung der Leistung und der Zeit, wird die Energie bestit, die für diese Teperaturerhöhung erforderlich ist. Wasserasse: = 1 kg Zeitdauer der Erwärung: t = 60 s Anfangsteperatur: ϑ A = 17,2 C Endteperatur: ϑ E = 40,5 C Teperaturerhöhung: geessene Spannung: ϑ =... K U = 235 V geessene Strostärke: I = 7,1 A Leistung (P = U I): P =... Energie (E = P t): E =... Ergebnis der Messung: Die Energieenge von... erwärt das Wasser u...k. U 1 kg Wasser u 1K zu erwären ist denach eine Energieenge von... notwendig. Genauere Messethoden ergeben: U 1 kg Wasser u 1K zu erwären ist eine Energieenge von 4180 J notwendig. Zusatzaufgaben: 1. U wie viel Prozent weicht der geessene Wert vo genauen Wert ab? 2. Wieso liefert die Messung einen etwas anderen Wert? Ergebnis der Messung: Die Energieenge von... erwärt das Wasser u...k. U 1 kg Wasser u 1K zu erwären ist denach eine Energieenge von... notwendig. Genauere Messethoden ergeben: U 1 kg Wasser u 1K zu erwären ist eine Energieenge von 4180 J notwendig. Zusatzaufgaben: 1. U wie viel Prozent weicht der geessene Wert vo genauen Wert ab? 2. Wieso liefert die Messung einen etwas anderen Wert?

11 Duschkosten U 1 Liter Wasser ( 1 kg) u 1K zu erwären ist eine Energie von 4180 J (= 4180 Ws) notwendig. I noralen Betrieb fließen etwa 15 Liter Wasser pro Minute durch eine Dusche. 1. Füll die Tabelle aus und berechne die Kosten pro Jahr, die bei einer täglichen Dusche entstehen. Dusch- zeit (in) (Liter) ϑ A End- tep. ϑ E differenz ϑ Energieenge pro Duschvorgang (Ws) Energieenge pro Jahr (kwh) Wasserenge pro Duschvorgang Anfangstep. Tep.- Energiekosten pro Jahr 0,17 / kwh Wasserkosten pro Jahr 3 / 3 5 in 15 0 C 36 0 C 10 in 15 0 C 38 0 C 15 in 15 0 C 40 0 C 20 in 15 0 C 42 0 C 2. Was uss gezahlt werden, wenn ein Duschkopf verwendet wird, der nur 8 Liter Wasser pro Minute hindurchlässt? Duschkosten U 1 Liter Wasser ( 1 kg) u 1K zu erwären ist eine Energie von 4180 J (= 4180 Ws) notwendig. I noralen Betrieb fließen etwa 15 Liter Wasser pro Minute durch eine Dusche. 1. Füll die Tabelle aus und berechne die Kosten pro Jahr, die bei einer täglichen Dusche entstehen. Dusch- zeit (in) (Liter) ϑ A End- tep. ϑ E differenz ϑ Energieenge pro Duschvorgang (Ws) Energieenge pro Jahr (kwh) Wasserenge pro Duschvorgang Anfangstep. Tep.- Energiekosten pro Jahr 0,17 / kwh Wasserkosten pro Jahr 3 / 3 5 in 15 0 C 36 0 C 10 in 15 0 C 38 0 C 15 in 15 0 C 40 0 C 20 in 15 0 C 42 0 C 2. Was uss gezahlt werden, wenn ein Duschkopf verwendet wird, der nur 8 Liter Wasser pro Minute hindurchlässt?

12 Einsparöglichkeiten Berechne die jährlich anfallenden Kosten für die beiden Haushalte. Haushalt von Failie Staun 6 Glühbirnen (60 W) brennen täglich durchschnittlich 5 h. jährliche Kosten:... 4 Personen duschen täglich 20 in. Durch die Dusche fließen pro Minute 15 l Wasser. Anfangsteperatur: 15 C, Endteperatur: 42 C, Wasse rkosten: 3 pro 3 jährliche Kosten:... 4 Personen nehen 1 al in der Woche ein Vollbad (240 l) Anfangsteperatur: 15 C, Endteperatur: 42 C, Wasse rkosten 3 pro 3. jährliche Kosten:... Eine Waschaschine (Wasserverbrauch 60l pro Waschgang) wäscht täglich die anfallende Wäsche. Anfangsteperatur: 15 C, Endteperatur: 90 C. Wasse rkosten 3 pro 3. jährliche Kosten:... Jährliche Kosten von Failie Staun insgesat:... Haushalt von Failie Wunder 6 Energiesparlapen (11 W) brennen täglich durchschnittlich 5 h. jährliche Kosten:... 4 Personen duschen täglich 5 in. Durch die Dusche fließen pro Minute 10 l Wasser. Anfangsteperatur: 15 C, Endteperatur: 38 C, Wasse rkosten: 3 pro 3 jährliche Kosten:... 4 Personen nehen 1 al in der Woche ein Bad (120 l) Anfangsteperatur: 15 C, Endteperatur: 42 C, Wasse rkosten: 3 pro 3. jährliche Kosten:... Eine Waschaschine (Wasserverbrauch 40l pro Waschgang) wäscht täglich die anfallende Wäsche. Anfangsteperatur: 15 C, Endteperatur 60 C, Wasser kosten 3 pro 3. jährliche Kosten:... Jährliche Kosten von Failie Wunder insgesat:... Jährliche Ersparnis von Failie Wunder gegenüber Failie Staun:...

13 Aufgaben zur spezifischen Wärekapazität Aufgaben zur spezifischen Wärekapazität Aufgabe 1 Aufgabe 1 In eine Versuch wird 250 g Blei zunächst in eine Wasserbad auf 92,2 C erwärt. Anschließend wird das erwärte Blei in 400 g Wasser von 18,4 C gegeben. Das Wasser erwärt sich dabei auf 19,6 C. a) Berechne die spezifische Wärekapazität c Pb von Blei. In eine Versuch wird 250 g Blei zunächst in eine Wasserbad auf 92,2 C erwärt. Anschließend wird das erwärte Blei in 400 g Wasser von 18,4 C gegeben. Das Wasser erwärt sich dabei auf 19,6 C. a) Berechne die spezifische Wärekapazität c Pb von Blei. b) Blei hat eine spezifische Wärekapazität c Pb = 0,13 Berechne den prozentualen Fehler der Messung. J g K. b) Blei hat eine spezifische Wärekapazität c Pb = 0,13 Berechne den prozentualen Fehler der Messung. J g K. c) Wie könnte die Abweichung Deiner Meinung nach erklärt werden? Versuche ögliche Fehlerquellen zu finden. d) Welchen Einfluss hat - eine größere Masse von Blei - eine größere Masse Wasser - eine niedrigere Teperatur des Bleis auf das Ergebnis? c) Wie könnte die Abweichung Deiner Meinung nach erklärt werden? Versuche ögliche Fehlerquellen zu finden. d) Welchen Einfluss hat - eine größere Masse von Blei - eine größere Masse Wasser - eine niedrigere Teperatur des Bleis auf das Ergebnis? Aufgabe 2 Ein Eisenblock ( Fe = 200 g, c Fe = 0,45 J/g K) wird in einer Flae erhitzt und anschließend in Wasser ( W = 300 g) von 20 C getaucht. Das Wasser erwärt sich dadurch auf 53 C. a) Welche Teperatur hatte der Eisenklotz, bevor er ins Wasser getaucht wurde? b) Welche Masse üsste der Eisenklotz besitzen, dait diese Wasserasse von 20 C auf 100 C erwärt würde? Aufgabe 2 Ein Eisenblock ( Fe = 200 g, c Fe = 0,45 J/g K) wird in einer Flae erhitzt und anschließend in Wasser ( W = 300 g) von 20 C getaucht. Das Wasser erwärt sich dadurch auf 53 C. a) Welche Teperatur hatte der Eisenklotz, bevor er ins Wasser getaucht wurde? b) Welche Masse üsste der Eisenklotz besitzen, dait diese Wasserasse von 20 C auf 100 C erwärt würde?

14 Magnetische Stoffe Material: Haftagnet 1. Untersuche insgesat 10 verschiedene Gegenstände (keine Geldstücke!), die du z.b. in deiner Federappe oder i Klassenrau findest. Füll die Tabelle aus. Das wird von eine Magneten angezogen Das wird von eine Magneten nicht angezogen Gegenstand Material (Stoff) Gegenstand Material (Stoff) 2. Untersuche, welche Geldstücke von eine Magneten angezogen werden und welche nicht. Trage das Ergebnis in die nächste Tabelle ein. agnetische Münzen: unagnetische Münzen: 3. Unsere Münzen bestehen aus ehreren Metallsorten. Die Tabelle gibt an, aus welchen Metallen die Münzen bestehen. Münze 1 Cent: Eisen (Stahl) + Kupfer 2 Cent: Eisen (Stahl) + Kupfer 5 Cent: Eisen (Stahl) + Kupfer 10 Cent: Kupfer + Aluiniu + Zink + Zinn 20 Cent: Kupfer + Aluiniu + Zink + Zinn 50 Cent: Kupfer + Aluiniu + Zink + Zinn 1 Euro: Nickel + Kupfer + Zink 2 Euro: Nickel + Kupfer + Zink Metall 4. Versuche it Hilfe der Tabelle ein allgeein gültiges Ergebnis zu forulieren, welche Metalle von eine Magneten angezogen werden

15 Versuch it Glühlape und Batterie Material: Glühlape, Flachbatterie. 1. Führe die abgebildeten Versuche der Reihe nach durch und kreuze an, ob die Lape leuchtet oder nicht. Die Lape soll dabei ier nur kurz an die Batterie gehalten werden, weil die Batterie sich unter Uständen schnell entladen kann Lape leuchtet Lape leuchtet nicht Lape leuchtet Lape leuchtet nicht Lape leuchtet Lape leuchtet nicht Lape leuchtet Lape leuchtet nicht Lape leuchtet Lape leuchtet nicht Lape leuchtet Lape leuchtet nicht 2. Untersuche die Batterie. Wie sind die beiden Anschlüsse (Pole) der Batterie gekennzeichnet? Untersuche die Glühlape. Wann leuchtet die Lape? Versuche ein Ergebnis zu forulieren. Ergebnis: Die Lape leuchtet, wenn

16 Schaltung it zwei Glühlapen Material:... 1 a) Verbinde die Lapen so, wie es in der Abbildung dargestellt ist. b) Wie verläuft der Stro durch die beiden Lapen? Zeichne den Verlauf des Stros durch die eine Lape it rot und durch die andere Lape it gelb ein. Beginne bei Minus-Pol der Batterie. c) Was beobachtest Du, wenn eine Glühbirne ein wenig aus ihrer Fassung herausgedreht wird? Beobachtung: a) Verbinde die Lapen so, wie es in der Abbildung dargestellt ist. b) Wie verläuft der Stro durch die beiden Lapen? Zeichne den Verlauf des Stros durch die eine Lape it rot und durch die andere Lape it gelb ein. Beginne bei Minus-Pol der Batterie. c) Was beobachtest Du, wenn eine Glühbirne ein wenig aus ihrer Fassung herausgedreht wird? Beobachtung:

17 Der Strokreis in der Taschenlape Der Strokreis in der Taschenlape Die Abbildung zeigt den Aufbau einer Taschenlape. 1. Beschrifte die einzelnen Teile der Taschenlape. 2. Zeichne it eine roten Stift ein, wie der Stro in der Lape verläuft. Die Abbildung zeigt den Aufbau einer Taschenlape. 1. Beschrifte die einzelnen Teile der Taschenlape. 2. Zeichne it eine roten Stift ein, wie der Stro in der Lape verläuft.

18 Parallel- und Reihenschaltungen 1. Schreibe neben die Abbildungen, ob es sich u eine Parallelschaltung oder u eine Reihenschaltung handelt. 2. Welche Schalter (S1, S2, S3) üssen geschlossen sein, dait jeweils die erste Lape (L1) oder die zweite Lape (L2) leuchtet? Parallel- und Reihenschaltungen 1. Schreibe neben die Abbildungen, ob es sich u eine Parallelschaltung oder u eine Reihenschaltung handelt. 2. Welche Schalter (S1, S2, S3) üssen geschlossen sein, dait jeweils die erste Lape (L1) oder die zweite Lape (L2) leuchtet? a) S2 L1 a) Es handelt sich u eine a) S2 L1 a) Es handelt sich u eine L2 Die Lape L1 leuchtet, wenn der Schalter... geschlossen wird. L2 Die Lape L1 leuchtet, wenn der Schalter... geschlossen wird. S1 S3 Die Lape L2 leuchtet, wenn der Schalter... geschlossen wird. S1 S3 Die Lape L2 leuchtet, wenn der Schalter... geschlossen wird. b) L2 b) Es handelt sich u eine b) L2 b) Es handelt sich u eine S2 S1 L1 S3 Die Lape L1 leuchtet, wenn der Schalter... geschlossen wird. Die Lape L2 leuchtet, wenn der Schalter... geschlossen wird. S2 S1 L1 S3 Die Lape L1 leuchtet, wenn der Schalter... geschlossen wird. Die Lape L2 leuchtet, wenn der Schalter... geschlossen wird. c) Es handelt sich u eine... c) Es handelt sich u eine... c) S1 L1 S2 S3 L2... Die Lape L1 leuchtet, wenn der Schalter... geschlossen wird. Die Lape L2 leuchtet, wenn der Schalter... geschlossen wird. c) S1 L1 S2 S3 L2... Die Lape L1 leuchtet, wenn der Schalter... geschlossen wird. Die Lape L2 leuchtet, wenn der Schalter... geschlossen wird.

19 Parallelschaltung und Reihenschaltung von Batterien 1. Parallelschaltung von Batterien a) b) c) Beobachtung: Reihenschaltung von Batterien a) b) c) Beobachtung: d)

20 Aufgabenblatt zu Elektroagneten Material: Klingeldraht, dicker Nagel oder Schraube, Batterie. Entferne von jede Ende des Drahtes etwa 2 c der Isolierung. 1. Wickel etwa die Hälfte des Drahtes u die Schraube. Zähle die Windungen. Wie groß ist die Anzahl der Windungen?... Ist eine agnetische Wirkung festzustellen, wenn das Kabel kurzzeitig an die Batterie angeschlossen wird? Überprüfe die Stärke der Wirkung it Hilfe von Geldstücken oder Büroklaern. (Achtung! Die Batterie entlädt sich dabei schnell!) Wickel nun den ganzen Draht u die Schraube und zähle die Windungen.... Überprüfe erneut die agnetische Wirkung und vergleiche sie it de Versuch Untersuche it deine Nachbarn, ob sich die Pole von zwei Elektroagneten gegenseitig anziehen und abstoßen Welche Geeinsakeiten gibt es zu herkölichen Magneten? Schreibe die Geeinsakeiten in dein Heft. 5. Welche Unterschiede gibt es zu herkölichen Magneten? Schreibe die Unterschiede in dein Heft. Aufgabenblatt zu Elektroagneten Material: Klingeldraht, dicker Nagel oder Schraube, Batterie. Entferne von jede Ende des Drahtes etwa 2 c der Isolierung. 1. Wickel etwa die Hälfte des Drahtes u die Schraube. Zähle die Windungen. Wie groß ist die Anzahl der Windungen?... Ist eine agnetische Wirkung festzustellen, wenn das Kabel kurzzeitig an die Batterie angeschlossen wird? Überprüfe die Stärke der Wirkung it Hilfe von Geldstücken oder Büroklaern. (Achtung! Die Batterie entlädt sich dabei schnell!) Wickel nun den ganzen Draht u die Schraube und zähle die Windungen.... Überprüfe erneut die agnetische Wirkung und vergleiche sie it de Versuch Untersuche it deine Nachbarn, ob sich die Pole von zwei Elektroagneten gegenseitig anziehen und abstoßen Welche Geeinsakeiten gibt es zu herkölichen Magneten? Schreibe die Geeinsakeiten in dein Heft. 5. Welche Unterschiede gibt es zu herkölichen Magneten? Schreibe die Unterschiede in dein Heft.

21 Arbeitsblatt zu Funktionsprinzip des Gleichstro-Elektrootors. Die Drehspule i Magnetfeld: 1.) In der folgenden Abbildung ist eine Spule zwischen de Nordpol und de Südpol eines Daueragneten auf einer Drehachse ontiert (Drehspule oder Rotor). Die Enden des Rotors sind ier dauerhaft it einer Gleichstroquelle verbunden. Das eine Ende des Rotors ist it de +Pol der Spannungsquelle verbunden. An de Ende des Rotors entsteht der agnetische N-Pol. Das andere Ende des Rotors ist it de -Pol verbunden; dort entsteht der agnetische S-Pol. a) Färbe in der Zeichnung alle agnetischen Pole in rot und grün richtig ein. N N N N S S S S b) Funktioniert diese Anordnung als Elektrootor? ) In der folgenden Abbildung ist der Rotor it eine Polwender (Koutator) zwischen de Nordpol und de Südpol ontiert. Die Enden des Rotors werden bei einer Drehung abwechselnd it den Polen einer Gleichstroquelle verbunden. Das eine Ende des Rotors ist zunächst it de +Pol der Spannungsquelle verbunden; dort entsteht der agnetische N-Pol. Das andere Ende des Rotors ist zunächst it de -Pol verbunden; dort entsteht der agnetische S-Pol. a) Färbe erneut in der Zeichnung alle agnetischen Pole in rot und grün richtig ein. N N N N S S S S b) Funktioniert diese Anordnung als Elektrootor?

22 Arbeitsblatt zu Generator Ähnlich wie bei eine Elektrootor ist auch bei eine Generator eine drehbare Spule (= Rotor) zwischen de Nordpol und de Südpol eines unbeweglichen Daueragneten (= Stator) ontiert. Jedes Ende des Spulendrahtes ist über einen Schleifkontakt it eine Oszilloskop verbunden. Das Oszilloskop dient hier als Spannungsessgerät (Volteter). Die Abbildung zeigt unterschiedliche Stellungen eines drehenden Rotors. Darunter ist jeweils der Schir des Oszilloskops abgebildet. Durch die erzeugte Spannung i Generator wird der Leuchtpunkt nach oben oder nach unten abgelenkt. Die Größe der Spannung kann a Gitter des Bildschirs abgelesen werden. I abgebildeten Fall entspricht jeder Teilstrich auf der Y-Achse einer Spannungsänderung von 1 Volt. Auf der X-Achse kann die Zeit abgelesen werden. I abgebildeten Fall entspricht jeder Teilstrich auf der X-Achse einer Zeitänderung von 0,01 s. N N N N N S S S S S V V V V V a b c d e U = U = U = U = U = Aufgaben: 1. Trage unter jeder Abbildung die jeweils anliegende Spannung ein. 2. Welche Art von Spannung wird durch diesen Generator erzeugt? 3. Wie lang dauert es, bis der Rotor eine volle Drehung ausgeführt hat? 4. Wie oft dreht sich der Rotor in einer Sekunde?

23 Aufbau eines Elektrootors Die untere Abbildung zeigt den Aufbau eines Elektrootors. Aufgabe: Beschrifte die it Pfeilen arkierten Bauteile und erkläre kurz deren Funktion. N a) b) c) Aufbau eines Elektrootors Die untere Abbildung zeigt den Aufbau eines Elektrootors. Aufgabe: Beschrifte die it Pfeilen arkierten Bauteile und erkläre kurz deren Funktion. N a) b) c) d) e) d) e) f) f) S S

24 Arbeitsblatt zu Oszilloskop Arbeitsblatt zu Oszilloskop 1) In den abgebildeten Fällen entspricht jeder Teilstrich auf der Y-Achse einer Spannungsänderung von 2 Volt und jeder Teilstrich auf der X-Achse einer Zeitänderung von 10 s. Bestie aus den Abbildungen die jeweilige Frequenz f und den axialen Wert U ax der Spannung. 1) In den abgebildeten Fällen entspricht jeder Teilstrich auf der Y-Achse einer Spannungsänderung von 2 Volt und jeder Teilstrich auf der X-Achse einer Zeitänderung von 10 s. Bestie aus den Abbildungen die jeweilige Frequenz f und den axialen Wert U ax der Spannung. Abb. 1a Abb. 1b Abb. 1c Abb. 1a Abb. 1b Abb. 1c U ax = U ax = U ax = U ax = U ax = U ax = f = f = f = f = f = f = 2) In den abgebildeten Fällen entspricht jeder Teilstrich auf der Y- Achse einer Spannungsänderung von 0,5 Volt und jeder Teilstrich auf der X-Achse einer Zeitänderung von 5 s. Zeichne den Verlauf einer Wechselspannung (siehe Abb. 1c) it den jeweils angegebenen Maxialwerten (U ax ) und den angegebenen Frequenzen (f) ein. 2) In den abgebildeten Fällen entspricht jeder Teilstrich auf der Y- Achse einer Spannungsänderung von 0,5 Volt und jeder Teilstrich auf der X-Achse einer Zeitänderung von 5 s. Zeichne den Verlauf einer Wechselspannung (siehe Abb. 1c) it den jeweils angegebenen Maxialwerten (U ax ) und den angegebenen Frequenzen (f) ein. Abb. 2a Abb. 2b Abb. 2c Abb. 2a Abb. 2b Abb. 2c U ax = 1 V U ax = 2 V U ax = 2 V U ax = 1 V U ax = 2 V U ax = 2 V f = 20 Hz f = 40 Hz f = 50 Hz f = 20 Hz f = 40 Hz f = 50 Hz

25 Aufgaben zu Transforator: Aufgaben zu Transforator: 1. Zähle die wichtigsten Teile eines Transforators auf: 1. Zähle die wichtigsten Teile eines Transforators auf: 2. Welche Funktion haben die Bauteile? 2. Welche Funktion haben die Bauteile? 3. Die Feldspule eines Transforators hat 1000 Windungen. Die Induktionsspule hat 200 Windungen. Die Feldspule wird an verschiedene Spannungsquellen angeschlossen. Welche Spannungen entstehen jeweils an der Induktionsspule? 3. Die Feldspule eines Transforators hat 1000 Windungen. Die Induktionsspule hat 200 Windungen. Die Feldspule wird an verschiedene Spannungsquellen angeschlossen. Welche Spannungen entstehen jeweils an der Induktionsspule? a) U 1 = 100V b) U 1 = 1000V c) U 1 = 50V d) U 1 = 10V- a) U 1 = 100V b) U 1 = 1000V c) U 1 = 50V d) U 1 = 10V- 4. Welche Spannungen entstehen, wenn die beiden Spulen vertauscht werden? 4. Welche Spannungen entstehen, wenn die beiden Spulen vertauscht werden? 5. Eine Netzspannung von 220 V soll auf etwa 12 V heruntertransforiert werden. Wie viele Windungen uss die Induktionsspule des Trafos haben, wenn eine Spule it 600 Windungen als Feldspule verwendet wird? 5. Eine Netzspannung von 220 V soll auf etwa 12 V heruntertransforiert werden. Wie viele Windungen uss die Induktionsspule des Trafos haben, wenn eine Spule it 600 Windungen als Feldspule verwendet wird? 6. Ein Transforator besitzt eine Feldspule it 400 Windungen und eine Induktionsspule it Windungen. Ein solcher Trafo heißt Hochspannungstransforator. a) Erkläre den Naen. b) Wie hoch ist die Ausgangsspannung, wenn die Feldspule an 220 V angeschlossen wird? 6. Ein Transforator besitzt eine Feldspule it 400 Windungen und eine Induktionsspule it Windungen. Ein solcher Trafo heißt Hochspannungstransforator. a) Erkläre den Naen. b) Wie hoch ist die Ausgangsspannung, wenn die Feldspule an 220 V angeschlossen wird?

26 Energieübertragung it Hochspannung Energieübertragung it Hochspannung Die Spannung, die an eine langen Draht abfällt, ist vo Widerstand des Drahtes R D und der Strostärke I abhängig. U D = R D I Die Verlustleistung P V ergibt sich aus de Spannungsabfall a Draht U D und der Strostärke I. P V = U D I = R D I² Bei einer Verdopplung der Strostärke, erhöhen sich die Verluste bei der Übertragung soit u das Vierfache. Die Spannung, die an eine langen Draht abfällt, ist vo Widerstand des Drahtes R D und der Strostärke I abhängig. U D = R D I Die Verlustleistung P V ergibt sich aus de Spannungsabfall a Draht U D und der Strostärke I. P V = U D I = R D I² Bei einer Verdopplung der Strostärke, erhöhen sich die Verluste bei der Übertragung soit u das Vierfache. Aufgaben: Eine Leistung P = 10 MW (= W) wird über eine Hochspannungsleitung it einer Spannung U = V übertragen. Aufgaben: Eine Leistung P = 10 MW (= W) wird über eine Hochspannungsleitung it einer Spannung U = V übertragen. a) Wie groß ist die Strostärke I? a) Wie groß ist die Strostärke I? b) Der Widerstand R D des Drahtes beträgt 2Ω. Wie groß ist die Spannung U D, die a Draht abfällt? b) Der Widerstand R D des Drahtes beträgt 2Ω. Wie groß ist die Spannung U D, die a Draht abfällt? c) Wie groß ist die Verlustleistung P V? c) Wie groß ist die Verlustleistung P V? d) Wie groß wären die Strostärke I und die Verlustleistung P V, wenn die gleiche Leistung it einer Spannung U = V übertragen werden würde? d) Wie groß wären die Strostärke I und die Verlustleistung P V, wenn die gleiche Leistung it einer Spannung U = V übertragen werden würde?

27 Reihenschaltung it Widerständen Reihenschaltung it Widerständen 1) Auf einer Lape stehen folgende Angaben: 3,5V / 0,2 A 1) Auf einer Lape stehen folgende Angaben: 3,5V / 0,2 A Die Lape soll an unterschiedliche Spannungsquellen angeschlossen werden. Dazu wird sie it eine Widerstand in Reihe geschaltet. Die Lape soll an unterschiedliche Spannungsquellen angeschlossen werden. Dazu wird sie it eine Widerstand in Reihe geschaltet. Wie groß uss der vorgeschaltete Widerstand bei den verschiedenen Spannungen sein? Spannung U 6 V 9 V 12 V Widerstand R Wie groß uss der vorgeschaltete Widerstand bei den verschiedenen Spannungen sein? Spannung U 6 V 9 V 12 V Widerstand R 2) Verschiedene Lapen sollen it eine vorgeschalteten Widerstand an eine 12 V Spannungsquelle angeschlossen werden. Berechne die jeweilig notwendigen Widerstände. 2) Verschiedene Lapen sollen it eine vorgeschalteten Widerstand an eine 12 V Spannungsquelle angeschlossen werden. Berechne die jeweilig notwendigen Widerstände. Lape 2,5 V / 0,1A 3,8 V / 0,07 A 7 V / 0,1 A 4 V / 0,04 A Widerstand Lape 2,5 V / 0,1A 3,8 V / 0,07 A 7 V / 0,1 A 4 V / 0,04 A Widerstand 3) Zwei Lapen (L1: 2,5 V / 0,1A und L2: 3,5V / 0,2 A) werden zusaen it eine Vorwiderstand an 12 V angeschlossen. Wie groß uss der Widerstand sein, dait L1 noral leuchtet? 3) Zwei Lapen (L1: 2,5 V / 0,1A und L2: 3,5V / 0,2 A) werden zusaen it eine Vorwiderstand an 12 V angeschlossen. Wie groß uss der Widerstand sein, dait L1 noral leuchtet?

28 Schaltung von Widerständen (1) Schaltung von Widerständen (1) Bestie für alle Schaltungen R ges, I ges, P ges Bestie für alle Schaltungen R ges, I ges, P ges R 1=100 Ω R 2=200 Ω R 3=300 Ω R 1=100 Ω R 2=200 Ω R 3=300 Ω a) 12 V a) 12 V R 1=100 Ω R 2=200 Ω R 1=100 Ω R 3=300 Ω R 1=100 Ω R 2=200 Ω R 1=100 Ω R 3=300 Ω R 3=300 Ω R 2=200 Ω R 3=300 Ω R 2=200 Ω b) 12 V c) 12 V b) 12 V c) 12 V R 2=200 Ω R 3=300 Ω R 1=100 Ω R 2=200 Ω R 3=300 Ω R 1=100 Ω R 1=100 Ω R 2=200 Ω R 1=100 Ω R 2=200 Ω R 3=300 Ω R 3=300 Ω d) 12 V d) 12 V e) 12 V e) 12 V

29 Schaltung von Widerständen (2) Schaltung von Widerständen (2) Bestie jeweils R ges, I ges, P ges Bestie jeweils R ges, I ges, P ges R 1=100 Ω R 2=200 Ω R 3=300 Ω R 1=100 Ω R 2=200 Ω R 3=300 Ω a) 12 V a) 12 V R 2=200 Ω R 1=100 Ω R 3=300 Ω R 2=200 Ω R 1=100 Ω R 3=300 Ω b) 12 V b) 12 V R 3=300 Ω R 1=100 Ω R 2=200 Ω R 3=300 Ω R 1=100 Ω R 2=200 Ω c) 12 V c) 12 V Zusatzaufgabe: Bestie jeweils U 1, I 1, P 1 Zusatzaufgabe: Bestie jeweils U 1, I 1, P 1

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