DOWNLOAD. Physik kompetenzorientiert: Elektrizitätslehre 3. 7. / 8. Klasse

DOWNLOAD Anke Ganzer Physik kompetenzorientiert: Elektrizitätslehre 3 7. / 8. Klasse Anke Ganzer Bergedorfer Unterrichtsideen Downloadauszug aus dem Originaltitel: Physik II kompetenzorientierte Aufgaben Optik, Mechanik, Wärmelehre, Energie, Elektrizitätslehre 7./8. Klasse

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Die elektrische Stromstärke 1. Vervollständige den Lückentext. Die elektrische Stromstärke gibt an, wie durch den Querschnitt eines elektrischen Leiters bewegen. Sie hat das Formelzeichen, wird in der Einheit angegeben und mit einem gemessen, welches stets geschaltet wird. 2. Lies die elektrische Stromstärke für die verschiedenen Zeigerstellungen und Messbereiche ab. Messbereich (Gleichstrom) Zeiger A Zeiger B Zeiger C 0,5 ma 5 ma 1,5 ma 15 ma 3. In folgenden Stromkreisen kannst du die Stromstärke rke jeweils an vier Stellen messen. a) Zeichne in jeder Schaltung die vier Messgeräte sgeräte ein. Nummeriere sie von der Spannungsquelle entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn. b) Formuliere die Zusammenhänge zwischen den Messwerten. In Reihenschaltungen gilt: In Parallelschaltungen gilt: c) Ergänze die Tabellen für diese Stromkreise. I 1 in ma I 2 in ma I 3 in ma I 4 in ma I 1 in ma I 2 in ma I 3 in ma I 4 in ma 450 450 600 200 350 350 250 150 1 1

Die elektrische Spannung 1. Vervollständige den Lückentext. Die elektrische Spannung gibt an, wie im elektrischen Feld ist. Sie hat das Formelzeichen, wird in der Einheit angegeben und mit einem gemessen, welcher stets geschaltet wird. 2. Lies die elektrische Spannung für die verschiedenen Zeigerstellungen und Messbereiche ab. Messbereich (Gleichspannung) Zeiger A Zeiger B Zeiger C 0,5 V 5 V 1,5 V 15 V 3. In folgenden Stromkreisen kannst du die Spannung jeweils an vier Stellen messen. a) Zeichne in jeder Schaltung die vier Messgeräte ein. Nummeriere merier sie von der Spannungsquelle entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn. b) Formuliere die Zusammenhänge zwischen den Messwerten. In Reihenschaltungen gilt: In Parallelschaltungen gilt: c) Ergänze die Tabellen für diese Stromkreise. U 1 in V U 2 in V U 3 in V U 4 in V U 1 in V U 2 in V U 3 in V U 4 in V 12 2 3 8 8 8 6,5 4,8 5,5 12 12 12 2 2

4. Hannes baut folgenden Stromkreis auf und misst die Klemm- und die Leerlaufspannung. Jedoch sind seine Aufzeichnungen nicht ganz vollständig. Ergänze sie. Leerlaufspannung U L : Schalter ist Stromkreis ist,. Klemmspannung U K : Schalter ist Stromkreis ist,. < Die in einem Stromkreis ist immer kleiner als die, da die Spannung den elektrischen Strom durch das Bauelement und durch die Spannungsquelle antreibt. 5. Lars experimentiert mit 3 Flachbatterien en und einer 12 V Glühlampe und baut folgenden Stromkreis auf. a) Welche Spannung liegt an der Lampe an? b) Begründe e deine e Angabe. c) Welche Auswirkung auf die Lebensdauer der Glühlampe hat die erreichte Spannung bei längerer Benutzung? d) Lars wiederholt seinen Versuch und schaltet die 3 Flachbatterien parallel zueinander. Was wird er voraussichtlich sich feststellen? Kreuze an. Die Flachbatterien haben einen Kurzschluss. Die Glühlampe leuchtet nur sehr schwach. Die Flachbatterien entladen sich langsamer als bei der Reihenschaltung. Die Lebensdauer der Glühlampe erhöht sich. e) Zum Schluss baut Lars eine zweite 12 V Glühlampe einmal parallel und einmal in Reihe in den Stromkreis aus 5 a) ein. Zeichne die Schaltungen auf. f) Gib in beiden Stromkreisen die an der Glühlampe anliegende Spannung an. 3 3

Berechnungen der Stromstärke und Spannung 1) 2) I 1 in ma I 2 in ma I 3 in ma I 4 in ma I 1 in ma I 2 in ma I 3 in ma I 4 in ma 450 200 450 200 350 150 350 150 120 300 500 230 3) 4) U 1 in V U 2 in V U 3 in V U 4 in V U 1 in V U 2 in V U 3 in V U 4 in V U 3 6 3,5 12 4 3,5 12 5,5 2,5 5,6 4,4 6 4,2 5) (1) U 1 = 24 V U 2 = (2) U 1 = U 2 = 6 V (3) I 1 = 400 ma I 2 = 100 ma I 3 = I 4 = (4) I 1 = I 2 = 550 ma I 3 = 200 ma I 4 = 4 4

Zusammenhang zwischen Stromstärke und Spannung 1. Til und Marco haben in einer Reihenschaltung mit einer Spule, einem Schalter und einer Spannungsquelle die Spannung und die Stromstärke gemessen. a) Zeichne den Schaltplan mit Spannungs- und Strommesser. Spannung in V 0 2 4 6 8 10 12 Stromstärke in ma 0 40 80 140 160 180 240 b) Stelle die Messwerte in einem I(U)-Diagramm dar. c) Gib den mathematischen Zusammenhang zwischen U und I an. Begründe deine Aussage. d) Einige Messwerte weisen eine Messabweichung auf. Gib einen dieser Werte an. Kreuze die Ursache für diese Messabweichung an: Der Stromkreis war nicht ganz geschlossen. Die Temperatur war während der Messung nicht konstant. Es traten große Spannungsschwankungen auf. Die Stromstärke war zu schwach. e) Georg Simon Ohm (1789 1854) entdeckte diesen Zusammenhang und formulierte das nach ihm benannte Ohmsche Gesetz. Vervollständige es. In einem Leiter ist die Stromstärke I der Spannung U unter der Bedingung, dass die konstant ist. Kurz. 5 5

2. Zur Untersuchung des Zusammenhanges zwischen der Stromstärke und der Spannung in einem Stromkreis mit einer Glühlampe haben Nils und Oliver folgende Messwertpaare aufgenommen. Spannung in V 0 2 4 6 8 10 12 Stromstärke in ma 0 25 50 70 90 95 100 a) Stelle die Messwerte in einem I(U)-Diagramm dar. Verbinde die Punkte. b) Bestimme mit dem Diagramm die Stromstärke für 1 V, 3 V und 5 V. c) Wie erklärst du dir die Messwerte ab 8 V? 3. In einem anderen Experiment wurden zwei Bauteile untersucht und die Messwerte swerte in einem Diagramm dargestellt. ellt. Für welches Bauteil gilt das Ohmsche Gesetz? Begründe. Nenne das Ohmsche Gesetz. I in ma 400 350 300 250 200 150 100 50 U in V 0 0 1 2 3 4 5 6 6 6

Der elektrische Widerstand 1. Vervollständige folgende Sätze. Der elektrische Widerstand eines Leiters gibt an, wie stark. Er hat das Formelzeichen und wird in der Einheit angegeben. Er wird mit der Gleichung berechnet. 2. Luisa und Sally haben nach einem Experiment die Messwerte für einen Widerstand in folgendem Diagramm dargestellt. 70 I in ma 60 50 40 30 a) Gib den mathematischen 20 Zusammenhang zwischen I und 10 U an. Begründe deine Aussage. sage. 0 U in V 0 2 4 6 8 10 12 b) Berechne für zwei geeignete Messwerte den elektrischen Widerstand. c) Luisa und Sally wiederholen den Versuch mit einem zweiten Widerstand. Trage die Messwerte in das Diagramm ein. U in V 0 2 4 6 8 10 12 I in ma 0 5 10 15 20 25 30 d) Luisa behauptet, dass der zweite Widerstand größer ist. Was meinst du dazu? Begründe deine Antwort. e) Sie stellen fest, dass die Stromstärke von der Spannung und dem Widerstand beeinflusst wird. Formuliere die Zusammenhänge in zwei Je-desto-Sätzen. 7 7

3. Finde die Fehler und korrigiere sie. R = U I U = R I I = R U 450 kω = 45 Ω 860 Ω = 8,6 kω 0,02 kω = 200 Ω 4. Berechne in deinem Heft. a) Ein elektrisches Haushaltsgerät hat folgende Kenndaten: 1,5 A, 230 V. Berechne den elektrischen Widerstand. b) Durch einen 51-Ω-Widerstand fließt ein Strom von 320 ma. Wie groß ist die anliegende Spannung? c) Ein elektrisches Haushaltsgerät hat einen Widerstand d von 68 kω. Wie groß ist der fließende Strom bei einer Spannung von 230 V? 5. An eine Reihenschaltung aus Schalter, Glühlampe und d50-ω-widerstand wird eine Gesamtspannung von 12 V angelegt, daraufhin fließen im Stromkreis 150 ma. a) Skizziere einen Schaltplan. lan b) Vervollständige die Zusammenhänge für die Stromstärke und Spannung. I Gesamt = I Lampe I Widerstand U Gesamt = U Lampe U Widerstand c) Berechne e die anliegende Spannung am Widerstand und an der Glühlampe. d) Nun wird ein 30-Ω-Widerstand verwendet. Wähle aus, was passiert. Die Stromstärke im Stromkreis wird kleiner / bleibt gleich / wird größer. Die an der Glühlampe anliegende Spannung wird kleiner / bleibt gleich / wird größer. Am 30-Ohm-Widerstand liegt nun eine niedrigere / gleich große / höhere Spannung an als am 50-Ohm-Widerstand. Die Lampe leuchtet nun dunkler / gleich hell / heller als beim ersten Aufbau. 8 8

Lernzielkontrolle 1. Ordne zu. Elektrische Stromstärke Elektrischer Widerstand Elektrische Spannung gibt an, wie stark der Antrieb des elektrischen Stroms ist. gibt an, wie stark der elektrische Strom in einem Leiter behindert wird. gibt an, wie viele Ladungsträger sich in einer bestimmten Zeit durch den Querschnitt eines Leiters bewegen. I in A oder ma R in Ω oder kω U in V oder kv 2. In diesem Stromkreis kannst du die Stromstärke tärke und die Spannung an vier Stellen messen. Ergänze mit den Zeichen en +, oder =, sodass für diesen Stromkreis wahre Aussagen entstehen. a) I 1 I 2 I 3 I 4 b) U 1 U 2 U 3 U 4 3. Berechne die Stromstärke und die Spannung. U 1 in V U 2 in V U 3 in V U 4 in V 12 7 8,5 5 I 1 in ma I 2 in ma I 3 in ma I 4 in ma 680 430 360 800 4. Welche Spannung liegt an den 40 Lampen einer Weihnachtsbaumbeleuchtung an, wenn sie in Reihe an die Netzspannung von 230 V angeschlossen werden? 9 9

5. Martin und Antonia haben in einer Reihenschaltung mit einem Widerstand, einem Schalter und einer Spannungsquelle die Spannung und die Stromstärke gemessen. a) Skizziere den Schaltplan mit den Messgeräten. b) Trage die Messwerte in das Diagramm ein. Spannung in V 0 2 4 6 8 10 12 Stromstärke in ma 0 40 80 120 160 200 240 c) Welcher Zusammenhang besteht zwischen Stromstärke und Spannung? Begründe deine Aussage. d) Nenne und formuliere das hier geltende Gesetz. e) Berechne für zwei geeignete Messwerte den elektrischen Widerstand. f) Zeichne die Kennlinie einer Glühlampe mit einer anderen Farbe ein. Begründe den Verlauf. 10 10

Lösungen/Physik Elektrizitätslehre II Die elektrische Stromstärke S. 1 1. Die elektrische Stromstärke gibt an, wie viele elektrische Ladungen sich in einer bestimmten Zeit durch den Querschnitt eines elektrischen Leiters bewegen. Sie hat das Formelzeichen I, wird in der Einheit A angegeben und mit einem Strommesser/Amperemeter gemessen, welcher stets in Reihe geschaltet wird. 2. Messbereich (Gleichstrom) 3. a) Zeiger A Zeiger B Zeiger C 0,5 ma 0,095 ma 0,25 ma 0,44 ma 5 ma 0,95 ma 2,5 ma 4,4 ma 50 ma 0,3 ma 0,8 ma 1,4 ma 500 ma 3 ma 8 ma 14 ma b) In Reihenschaltungen: I 1 = I 2 = I 3 = I 4 In Parallelschaltungen: lelschaltunge I 1 = I 2 + I 3 = I 4 c) I 1 in ma I 2 in ma I 3 in ma I 4 in ma I 1 in ma I 2 in ma I 3 in ma I 4 in ma 450 450 450 450 600 200 400 600 0 350 350 350 350 400 250 150 400 Die elektrische Spannung S. 2 1. Die elektrische Spannung gibt an, wie stark der Antrieb der Ladungsträger im elektrischen Feld ist. Sie hat das Formelzeichen U, wird in der Einheit it V angegeben und mit einem Spannungsmesser/Voltmeter mete gemessen, welcher stets parallel geschaltet wird. 2. Messbereich eich (Gleichspannung) Zeiger A Zeiger B Zeiger er C 0,5 V 0,1 V 0,25 V 0,4 V 5 V 1 V 2,5 V 4 V 1,5 V 0,32 V 0,8 V 1,28 V 15 V 3,2 V 8 V 12,8 V 3. a) b) In Reihenschaltungen gilt: U 1 = U 2 + U 3 + U 4 In Parallelschaltungen gilt: U 1 = U 2 = U 3 = U 4 c) U 1 in V U 2 in V U 3 in V U 4 in V U 1 in V U 2 in V U 3 in V U 4 in V 12 2 3 7 8 8 8 8 16,8 6,5 4,8 5,5 12 12 12 12 4. Leerlaufspannung U L : Schalter ist geöffnet, Stromkreis ist unterbrochen / offen. Klemmspannung U K : Schalter ist geschlossen, Stromkreis ist geschlossen. 11 11

Lösungen/Physik Elektrizitätslehre II U K < U L Die Klemmspannung in einem Stromkreis ist immer kleiner als die Leerlaufspannung, da die Spannung den elektrischen Strom durch das Bauelement und durch die Spannungsquelle antreibt. 5. a) 13,5 V b) In Reihe geschaltete Spannungsquellen addieren sich: 4,5 V + 4,5 V + 4,5 V = 13,5 V c) Die 12 V Glühlampe wird mit einer höheren Spannung betrieben, dadurch sinkt die Lebensdauer. d) Die Glühlampe leuchtet nur sehr schwach. Die Flachbatterien entladen sich langsamer als bei einer Reihenschaltung. Die Lebensdauer der Glühlampe erhöht sich. e) und f) Berechnungen der Stromstärke und Spannung S. 4 1) I 1 in ma I 2 in ma I 3 in ma I 4 in ma 2) I 1 in ma I 2 in ma I 3 in ma I 4 in ma 450 200 250 450 450 200 200 250 500 350 150 500 500 350 350 150 300 180 120 300 500 270 270 230 3) U 1 in V U 2 in V U 3 in nv U 4 in V 4) U 1 in V U 2 in nv U 3 in V U 4 in V 6 3,5 2,5 6 12 4 8 8 12 8,5 3,5 12 8 5,5 5 2,5 2,5 10 5,6 4,4 10 6 1,8 4,2 4,2 5. (1) U 2 = 24V (2) U 1 = 6 V (3) I 3 = 300 ma I 4 = 400 ma (4) I 1 = 750 ma I 4 =750 ma I 4 Zusammenhang zwischen Stromstärke und Spannung S. 5 1. a) b) 300 I in ma 250 200 150 100 50 U in V 0 0 2 4 6 8 10 12 14 c) I ~ U, da man im Diagramm eine ansteigende Gerade durch den Koordinatenursprung erkennt. d) Die Temperatur war während der Messung nicht konstant. e) In einem Leiter ist die Stromstärke I der Spannung U proportional unter der Bedingung, dass die Temperatur konstant ist. Kurz I ~ U. 12 12

Lösungen/Physik Elektrizitätslehre II 2. a) 120 100 I in ma 80 60 40 20 0 U in V 0 2 4 6 8 10 12 14 b) 12,5 ma, 37,5 ma, 60mA c) Die Lampe wurde mit zunehmender Spannung wärmer und der Widerstand dadurch größer, die Stromstärke erhöhte sich nicht mehr proportional zur Spannung. 3. Für das Bauteil 2 gilt das Ohmsche Gesetz, weil I ~ U. In einem Leiter ist die Stromstärke rke I der Spannung U proportional unter der Bedingung, dass die Temperatur konstant ist. Kurz I ~ U. Der elektrische Widerstand S. 7 1. Der elektrische Widerstand eines Leiters gibt an, wie stark der elektrische Strom in ihm behindert wird. Er hat das Formelzeichen R und wird in der Einheit Ω angegeben. Er wird mit der Gleichung R = U berechnet. I 2. a) I ~ U, da man im Diagramm eine ansteigende Gerade durch den Koordinatenursprung erkennt. b) R = U ; R = 60 V 10 V ; R = 200 Ω und R = ; R = 200 Ω I 0,03 A 0,05 A c) 70 I in ma 60 50 40 30 20 10 0 U in V 0 2 4 6 8 10 12 d) Die Stromstärke ist beim zweiten Widerstand bei gleicher Spannung stets kleiner, folglich ist der elektrische Widerstand größer. 10 V Berechnung: R = R = 400 Ω 0,025 A e) Je größer die Spannung, umso größer die Stromstärke. Je größer der Widerstand, umso kleiner die Stromstärke. 3. R = U ; U = R I und I = U I R 450 kω = 450 000 Ω; 860 Ω = 0,86 kω; 0,02 kω = 20 Ω 4. a) R = U ; R = 230 V I 1,5 A b) U = R I; U = 51 Ω 0,32 A; U = 16,32 V c) I = U ; I = 230 V R 68000 Ω 5. a) b) I Gesamt = I Lampe = I Widerstand U Gesamt = U Lampe + U Widerstand c) U = R I; U Widerstand = 50 Ω 0,15 A; U Widerstand = 7,5 V U Gesamt = U Lampe + U Widerstand; U Lampe = U Gesamt U Widerstand ; U = 12 V 7,5 V; U = 4,5 V d) Die Stromstärke im Stromkreis wird kleiner / bleibt gleich / wird größer. Die an der Glühlampe anliegende Spannung wird kleiner / bleibt gleich / wird größer. Am 30 Ohm-Widerstand liegt nun eine niedrigere / gleich große / höhere Spannung als am 50 Ohm-Widerstand an. Die Lampe leuchtet nun dunkler / gleich hell / heller als beim ersten Aufbau. 13 13

Lösungen/Physik Elektrizitätslehre II Lernzielkontrolle S. 9 1. Elektrische Stromstärke Elektrischer Widerstand Elektrische Spannung gibt an, wie stark der Antrieb des elektrischen Stroms ist. gibt an, wie stark der elektrische Strom in einem Leiter behindert wird. gibt an, wie viele Ladungsträger sich in einer bestimmten Zeit durch den Querschnitt eines Leiters bewegen. I in A oder ma R in Ω oder kω U in V oder kv 2. I 1 = I 2 = I 3 = I 4 U 1 = U 2 + U 3 + U 4 3. U 1 in V U 2 in V U 3 in V U 4 in V I 1 in ma I 2 in ma I 3 in ma I 4 in ma 12 12 7 5 680 250 430 680 8,5 8,5 3,5 5 800 360 440 800 4. U Lampe = 230 V / 40 Lampen; U Lampe = 5,75 V 5. a) b) Volllinie 300 250 200 150 I in ma 100 50 U in A 0 0 2 4 6 8 10 12 c) I ~ U, da man im Diagramm eine ansteigende Gerade durch den Koordinatenursprung erkennt. d) Ohmsches Gesetz: In einem mleiter ist die Stromstärke I der Spannung U proportional unter der Bedingung, dass die Temperatur r konstant ist. Kurz I ~ U. e) 9 = 50 Ω; R = 4 V R = U ; R = V ;R ; R = 50 Ω I 0,16 A 0,09 A f) Strichlinie im Diagramm. Die Glühlampe erwärmt sich, so dass der Anstieg der Stromstärke geringer und der elektrische Widerstand größer wird. 14 14

Bergedorfer Weitere Downloads, E-Books und Print-Titel des umfangreichen Persen-Verlagsprogramms finden Sie unter www.persen.de Hat Ihnen dieser Download gefallen? Dann geben Sie jetzt auf www.persen.de direkt bei dem Produkt Ihre Bewertung ab und teilen Sie anderen Kunden Ihre Erfahrungen mit. 2013 Persen Verlag, Hamburg AAP Lehrerfachverlage hverlage GmbH Alle Rechte vorbehalten. Das Werk als Ganzes sowie in seinen Teilen unterliegt dem deutschen Urheberrecht. Der Erwerber des Werkes ist berechtigt, das Werk als Ganzes oder in seinen Teilen für den eigenen Gebrauch und den Einsatz im eigenen Unterricht zu nutzen. Die Nutzung ist nur für den genannten Zweck gestattet, nicht jedoch für einen weiteren kommerziellen Gebrauch, für die Weiterleitung an Dritte oder für die Veröffentlichung im Internet oder in Intranets. Eine über den genannten Zweck hinausgehende Nutzung bedarf in jedem Fall der vorherigen schriftlichen Zustimmung des Verlages. Die AAP Lehrerfachverlage GmbH kann für die Inhalte externer Sites, die Sie mittels eines Links oder sonstiger Hinweise erreichen, keine Verantwortung übernehmen. Ferner haftet die AAP Lehrerfachverlage GmbH nicht für direkte oder indirekte Schäden (inkl. entgangener Gewinne), die auf Informationen zurückgeführt werden können, die auf diesen externen Websites stehen. Illustrationen: Glühbirne (S. 6): Charlotte Wagner; Person (S. 8): Georg Wieborg Satz: Satzpunkt Ursula Ewert GmbH, Bayreuth Bestellnr.: 23111DA10 www.persen.de