Q t U I R = Wiederholung: Stromstärke: Einheit 1 Ampere, C = A s. Elektrischer Widerstand: Einheit 1 Ohm, Ω = V/A

Transkript

1 1 Wiederholung: Stromstärke: I = Q t Einheit 1 Ampere, C = A s Elektrischer Widerstand: R = U I U = R I Einheit 1 Ohm, Ω = V/A

2 Standard Widerstände: 2 Aber auch dies sind Widerstände: Verstellbare Widerstände (Potentiometer) E-Herd Lampen El. Heizofen

3 3 Wiederholung: Elektrischer Strom: Leitungsmechanismen a) Metalle: frei bewegliche Elektronen im Metallgitter Widerstand durch Stöße der Elektronen mit dem Gitter Bei Erhöhung der Temperatur nimmt der Widerstand zu b) Halbleiter (und schlechte Leiter): Bei niedriger Temperatur: wenig freie Ladungsträger (Elektronen oder Löcher), deshalb hoher Widerstand. Bei Erhöhung der Temperatur, gibt es immer mehr freie Ladungsträger, deshalb nimmt die Leitfähigkeit zu. (d.h. der Widerstand nimmt ab). c) Elektrolyte (wässrige Lösungen von Säuren, Basen, Slazen): Ladungsträger sind die Ionen (Anionen und Kathionen). Widerstand durch Viskosität der Flüssigkeit

4 Versuch zur Stromleitung in einem Elektrolyten: Verkupfern Faraday Gesetz: m ~ Q 2. Faraday Gesetz: m ~ M m = elektrolytisch transportierte Masse Q = elektrisch transportierte Ladung M = molare Masse der Ionen

5 5 Leitungsmechanismen für elektrischen Strom: Stromwirkung, Gefahr für den Organismus durch elektrischen Strom: Besonders gefährlich: 50 Hz Wechselstrom aus Steckdose Höhere Frequenz ist weniger gefährlich (Reizleitung über Stofftransport zu langsam)

6 6 Grenze für Dauer t des Elektroschocks mit Strom I max bei der gerade noch kein Herzflimmern auftritt: I max = t As 1/ 2 Beispiel:

7 Stromarbeit und Elektrische Leistung Die Ladung Q fließt in der Zeit t durch das Material, dazu ist Arbeit nötig: Wohin geht diese Energie? Wärme!

8 8 Versuch: Strom-Spannungs-Kennlinie U Kohlefadenlampe Ohmscher Widerstand Metallfadenglühlampe I Erklärung: Der Widerstand hängt von der Temperatur ab (hoher Strom, hohe T.) Metalle: Widerstand nimmt mit steigender Temperatur zu. Halbleiter und schlechte Leiter: Widerstand nimmt mit steigender Temperatur ab.

9 9 Spannungsabfall über einem Widerstand

10 Elektrische Netzwerke Kirchhoffsche Regeln: 1.) In einem Knotenpunkt eines Netzwerkes ist die Summe der einfließenden Ströme gleich der Summe der ausfließenden Ströme. 2.) Die Summe aller Quellenspannungen und Spannungsabfälle längs einer beliebigen, geschlossenen Schleife eines Netzwerkes ist gleich Null.

11 11 Serienschaltung (Hintereinanderschaltung) von Widerständen U U R 1 R 2 R = R 1 +R 2

12 12 Parallelschaltung von Widerständen R 1 R = R1R 2 R + R 1 2 R 2 U U

13 13 Beispiel zur Berechnung des Gesamtwiderstands eines Netzwerkes: 1.Schritt 2.Schritt

14 Strom und Spannungsmessung Spannungsmessgerät (Voltmeter) Ein Spannungsmessgerät sollte einen großen Innenwiderstand haben um die Messung nicht zu verfälschen.

15 Strom und Spannungsmessung Strommessgerät (Amperemeter) ma Ein Strommessgerät sollte einen kleinen Innenwiderstand haben um die Messung nicht zu verfälschen.

16 16 Spannungsquellen: R q U q U K R Beispiel: Anlassen des Automotors bei eingeschaltetem Scheinwerfer: Viel Strom fliesst, U K sinkt, Lampen werden kurz dunkler.

17 Galvanisches Element Beispiel: 2 verschiedene Metalle, 1 gleicher Elektrolyt

18 Konzentrationselement Beispiel: + - Gleiche Elektroden, in 2 Lösungen mit unterschiedlicher Konzentration 18