Arbeitsblatt Elektrotechnik

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1 11. Elektrotechnik Grundlagen Haustechnik Sanitär Arbeitsblatt Elektrotechnik Lernziele: SI-Einheiten nennen, anwenden und einfache Rechnungen aus führen. Den Unterschied zwischen Gleich- und Wechselstrom erläutern Die Wirkung des elektrischen Stroms beschreiben Pflicht- Aufgabe 6 Seiten Auftrag: Bearbeiten Sie mit Hilfe des gesehenen Filmausschnitts und des Lehrervortrags die folgenden Aufträge. Beachten Sie dabei die richtige und saubere Darstellungsweise Überprüfen Sie die Resultate auf realistische Werte (Ist mein Resultat möglich?) Hilfsmittel: Lehrmittel S , Formelbuch S Gleichstrom Definition: Gleichstrom (DC = Direct Current) ist ein Strom, der nur in eine Richtung (vom +Pol zum -Pol) fliesst. Anwendung: integrierte Schaltkreise in Regel- und Steuerungsanlagen, Verstärker, Kleinspannungs-Schaltungen mit Halbleiterbauelementen, Relais, etc. Wechselstrom Definition: Wechselstrom (AC = Alternating Current) ändert ständig die Grösse und Richtung. Die Wechselspannung wird durch Generatoren in Kraftwerken erzeugt. Dabei dreht sich ein Rotor im Stator, dadurch entsteht eine Spannung mit wechselnder Polarität. Anwendung: Übertragung von Energie über weite Strecken (Hochspannung). Die wichtigste Wechselspannung findet man im 230 Volt-Netz. Dieses hat eine Frequenz von 50 Hz, d.h. der Rotor dreht sich 50mal pro Sekunde im Stator. Seite 109A

2 14. Elektrotechnik Grundlagen Haustechnik Sanitär 1. Skizzieren Sie einen elektrischen Stromkreis und benennen Sie die Bauteile. 2. Beschreiben Sie mit eigenen Worten (1-2 Sätze) was unter dem Begriff "Spannung" zu verstehen ist. 3. Beschreiben Sie mit eigenen Worten (1-2 Sätze) was unter dem Begriff "Stromstärke" zu verstehen ist. Seite 109 A

3 11. Elektrotechnik Grundlagen Haustechnik Sanitär 4. Beschreiben Sie mit eigenen Worten (1-2 Sätze) was unter dem Begriff "Widerstand" zu verstehen ist. 5. Versuch 1: Metallische (Strom)Leiter Experimente zum Widerstand - Starten Sie den folgenden Link: Einstellungen im Versuchsaufbau: 1. Drahtlänge: 2m 2. Werkstoff Eisen 3. Drahtdicke: 0,5mm 4. Spannung on: 1,0V 5. Messgerät (blau) on und auf 10A Starten Sie anschliessend die Messung (blaues Tintenfass anklicken) Seite 109A

4 11. Elektrotechnik Grundlagen Haustechnik Sanitär Führen Sie die Messung mit allen Metalleitern durch und notieren Sie die Messwerte in die Tabelle: Beurteilen Sie Messwerte indem Sie die unterschiedlichen Werkstoffe die Stromstärke und den Widerstand vergleichen. Was haben Sie festgestellt? 6. Versuch 2: Verhältnis Spannung zur Stromstärke Diagramm 1: Einstellungen im Versuchsaufbau: 1. Drahtlänge: 312.5m 2. Werkstoff Konstantan 3. Drahtdicke: 1,0mm 4. Spannung on: Start bei 1,0V 5. Messgerät (blau) on und auf 10A Führen Sie 10 Messungen durch. Start bei 1.0 Volt und erhöhen Sie immer um 1 Volt (blaues Tintenfass anklicken) Übertragen Sie die Messwerte in die Tabelle. Seite 109A

5 14. Elektrotechnik Grundlagen Haustechnik Sanitär Führen Sie nun eine zweite Messreihe anlalog der ersten durch, aber erhöhen Sie den Drahtdurchmesser auf 1.5mm Diagramm1 : Stromstärke-Spannungsdiagramm Erstellen Sie mit Hilfe der Messwerte aus Versuch 2 ein Diagramm der einzelnen Messreihen. Beurteilen Sie Messwerte indem Sie die U-I Kennlinien vergleichen. Was haben Sie festgestellt? Seite 109 A

6 14. Elektrotechnik Grundlagen Haustechnik Sanitär Zusatzaufgaben: 1. Welche Stromstärke nimmt der Keramik-Heizkörper eines Wassererwärmers auf, wenn Der Heizdraht einen Widerstand von 75 Ω und eine angelegte Spannung von 230 V hat? (Lösung I = 3,1 A) 2. Eine Schmelzsicherung von 12 Ampère wird für eine 230 Volt-Installation eingesetzt. Wieviel Leistung kann an diese Leitung angeschlossen werden bis die Schmelz-Sicherung durchbrennt? (Lösung P = 2,76 kw) 3. Eine Photovoltaik-Anlage liefert bei einer Spannung von 16 V einen Strom von 8,5 A. Welche elektrische Leistung, und welche Energiemenge kann diese Anlage bei einer Sonnenscheindauer von 10 Std. erzeugen? (Lösung P = 0,136 kw W = 1,36 kwh) 4. Eine 4,5 Volt Batterie kostet 3.00 Fr. Eine Taschenlampe lässt sich mit dieser Batterie ca. 40 Std. betreiben. Die Leistung der Glühlampe beträgt 250 mw. Wieviel kostet 1 kwh Batteriestrom? (Lösung Kosten = 300 Fr./ kwh Seite 109 A