SVN Physik 13-05-11 PS 3.4.1.1 Elektrizitätslehre Elektrische Grundschaltungen Stromkreis und Schalter Der einfache Stromkreis Aufgabe Es sind einfache Stromkreise zu bauen und die zugehörigen Schaltpläne zu zeichnen. Versuchsziel - Der Schüler soll einfache Stromkreise mit Hilfe des Stecksystems aufbauen und den Schaltplan dazu zeichnen können - Er soll erkennen, dass Strom nur in einem geschlossenen Leiterkreis fließen kann, in dem sich eine Stromquelle (hier die Monozelle) befindet - Die Stromstärke hängt nicht von der Reihenfolge der Elemente ab Geräte 1 576 74 Rastersteckplatte DIN A4 1 579 05 Lampenfassung E10 1 aus 505 11 Glühlampe, 2,5 V/0,25 W 1 aus 505 08 Glühlampe, 12 V/3 W 1 z.b. 500 421 rotes Kabel, 50 cm 1 576 86 Monozellenhalter 1 aus 685 48 ET5 Monozelle, 1,5 V 1 579 13 Ein-Aus-Schalter (Kippschalter) 3 aus 501 48 Brückenstecker Die Glühlampen werden vom Lehrer ausgeteilt und wieder eingesammelt. Dies ist besonders dann zu empfehlen, wenn Glühlampen benutzt werden, die sich äußerlich schlechter unterscheiden lassen als die nach Abb. 2. 1
Aufbau 1 Monozelle mit Hilfe des Monozellenhalters auf der Rastersteckplatte befestigen (Abb. 1). Abb. 1 Geräte: einfacher Stromkreis (1) Rastersteckplatte (3) Monozellenhalter mit Monozelle (2) Schraubfassung E10, seitlich (4) Kabel mit Glühlampe Typ A (2,5 V / 0,1 A) Durchführung: Teilversuch 1: Einfacher Stromkreis ohne Schalter Abb. 2 In den Versuchsbeschreibungen verwendete Lampen 2 Glühlampe Typ A ( Abb. 2) in die Lampenfassung schrauben. 3 Einen Stromkreis mit der Monozelle als Spannungsquelle und der Glühlampe zur Stromanzeige bauen. Die verfügbaren Hilfsmittel zeigt Abb. 1. Die beiden Möglichkeiten des Aufbaus zeigen Abb. 2.1 und Abb. 2.2. 4 Wie lässt sich die Lampe zum Erlöschen bringen? Durch Lösen irgendeiner Verbindung im Stromkreis oder durch Lösen der Glühlampe (nach links drehen) kann der Stromkreis unterbrochen werden. Die Lampe erlischt. 2
5 Der Schaltplan zur aufgebauten Schaltung ist zu zeichnen. Die Symbole für die einzelnen Elemente sind der Abb. 3 zu entnehmen. Abb. 3 Schaltelemente und ihre Symbole Abb. 2.1 Lösung 1 zu Aufgabe 3 Abb. 2.2 Lösung 2 zu Aufgabe 3 Abb. 3.1 Schaltpläne zu den Schaltungen nach Abb. 2.1 und Abb. 2.2 3
Teilversuch 2: Einfacher Stromkreis mit Schalter Der Schalter ist eine Vorrichtung zum sicheren Unterbrechen oder Schließen eines Stromkreises. 6 Entsprechend dem Schaltplan Abb. 4 sind Monozelle, Schalter, Lampe (Typ A) und Kabel zu einem einfachen Stromkreis zusammenzubauen. Abb. 4 Schaltplan: Einfacher Stromkreis mit Monozelle Abb. 4.1 Schaltplan: Aufgabe 8 und Lampe 7 Es ist zu prüfen, ob die Anschlüsse der einzelnen Elemente (Monozelle, Schalter, Lampe) vertauscht werden dürfen, wenn die Helligkeit der Lampe sich nicht ändern soll. Es dürfen alle Anschlüsse der einzelnen Elemente (Monozelle, Schalter, Lampe) vertauscht werden. 8 Wie viel Möglichkeiten gibt es für die Reihenfolge der 3 Bauelemente in Abb. 4 im Stromkreis? Einen Schaltplan mit veränderter Reihenfolge der Bauelemente zeichnen! Im Wesentlichen gibt es zwei Möglichkeiten, drei verschiedene Elemente im Kreis anzuordnen. Bei Durchlaufen des Leiterkreises von + nach kann die Reihenfolge lauten: a) Monozelle, Schalter, Lampe, ( Abb. 4) oder b) Monozelle, Lampe, Schalter. ( Abb. 4.1). 9 Lässt sich bei unterschiedlicher Reihenfolge der Bauelemente eine veränderte Stromstärke beobachten, wenn die Glühlampe dabei zur Stromanzeige dient? Nein; die Reihenfolge der Elemente ist für die Stromstärke belanglos. 10 Anstelle der Glühlampe Typ A eine Glühlampe Typ B in die Lampenfassung schrauben. Schaltung nach Abb. 4 bauen. Schalter betätigen. Was ist zu beobachten? Die Wendel der Lampe glüht nur schwach. 4
11 In der Schaltung nach Abb. 4 das Kabel durch Brückenstecker ersetzen. Ändert sich die Helligkeit der Glühlampe? Die Helligkeit der Glühlampe ändert sich nicht. Abb. 4.2. Abb. 4.2 Schaltung Aufgabe 11 Auswertung 12 Eine Glühlampe soll über Kabel an eine Monozelle angeschlossen werden. Wie viel Kabel braucht man, damit die Lampe leuchtet? Man braucht zwei Kabel, damit ein geschlossener Stromkreis entsteht. 13 Wie ist das Schaltsymbol für eine elektrische Leitung? Welche Elemente der Sammlung sind dafür vorgesehen? Das Symbol für eine elektrische Verbindung ist ein Strich. Als elektrische Leitungen dienen in der Sammlung Kabel, Verbinder und Metallplatten in der Rastersteckplatte. 14 Verändert sich die Stromstärke in einem Stromkreis, wenn man die Reihenfolge der Elemente (Monozelle, Schalter, Lampe) verändert? Die Reihenfolge der Elemente im einfachen Stromkreis ist für die Stromstärke belanglos. 5