Elektrizitätslehre

Elektrostatik

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Build an Atom
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Bau Dir ein Atom.

Die Elektronen und die Protonen bezeichnet man als Ladungsträger eines Atoms. Elektronen sind negativ, Protonen sind positiv geladene Teilchen. Neutronen haben keine Ladung, sie dienen der Stabilisierung des Atomkerns.

In allen Körpern ist elektrische Ladung vorhanden. Bei nicht geladenen Körper ist die Menge positiver und negativer Ladungen gleich. Sie neutralisiert sich daher. Reibt man Körper aneinander, so kann der eine Körper vom anderen Körper einen Teil der Ladung abstreifen. Dadurch entsteht auf beiden Körpern ein Überschuss einer Ladungsart. Negativ geladene Körper haben einen Überschuss an negativer Ladung. Im positiv geladenen Körper besteht ein Mangel an negativer Ladung.



John Travoltage
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John Travoltage zeigt warum man an einer Türklinke gelegentlich mal einen gewischt bekommt.

 



Balloons and Static Electricity
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Diese Animation erklärt wieso der elekrtisch geladene Luftballon an der Wand zu kleben scheint.

Reibt man beide Luftballons an dem Pullover, so haben beide einen Überschuss an negativen Ladungen. Das elektrische Kraftgesetz besagt: Körper die elektrisch geladen sind, üben Kräfte aufeinander aus. Körper mit gleicher elektrischer Ladung stoßen sich ab. Körper mit entgegengesetzter Ladungen ziehen sich an.



Q: www.opencollege.com
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Diese Animation zeigt wie das Elektroskop funktioniert (LINK).



Hier werden in drei Versuchen die elektrische Kraft dargestellt (LINK).

Versuch 1:
Kraft zwischen 2 gleichnamig geladenen leitenden Kugeln.

Versuch 2:
Kraft zwischen 2 ungleich geladenen leitenden Kugeln.

Versuch 3:
Kraft zwischen einer geladenen und einer ungeladenen leitenden Kugel.


Q: www.agwiss.de
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In dieser Animation sieht man wie sich das elektrische Feld auf die Elektronen auswirkt: <LINK>. <<Animation starten und play anklicken>>

1. Animation ohne elektrisches Feld: Bei Metallen sind die Elektronen auf der äußersten Schale nur sehr schwach gebunden. Sie können sich quasi frei innerhalb des Atomverbandes bewegen. Ohne äußere Einflüsse bewegen sich die Elektronen ungeordnet in alle Richtungen. Da die Bewegungen nicht gerichtet sind ist ein elektrischer Strom ist nicht feststellbar.

2. Animation mit elektrischem Feld (anklicken): In einem elektrischen Feld erfahren die Elektronen eine Kraft und damit eine permanente Beschleunigung. Ihre Bewegung wird immer wieder durch Stöße mit den ortsfesten Atomen unterbrochen. An den Stoßstellen werden die Elektronen abgebremst und ändern ihre Richtung, wobei sie Bewegungsenergie verlieren. Insgesamt erlangen sie aber durch das elektrische Feld eine mittlere Geschwindigkeit.


Spannung



Weitere Hilfen findet ihr unter NAWI 6. Klasse Elektrizitätslehre


Multimeter

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Anleitung: Analoges Multimeter
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Widerstand in einem Draht

Q: uni-bayreuth.de
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Mit dieser Animationen (start durch click auf die Abbildungen) könnt ihr den Versuch aus dem Unterricht nachvollziehen. Ihr müsst das Multimeter und die Spannungsquelle einschalten bevor ihr messen könnt. Die Länge des Drahtes und das Material ist wählbar.



Ergebnisse vom Versuch

In dem Versuch haben wir die Stromstärke und die Spannung in einem einfachen Stromkreis gemessen. Das Gerät (der "Verbraucher") war in diesem Fall ein dünner Konstantandraht, dessen Länge variiert wurde. Durch anklicken des Bildes wird es vergrößert.



Widerstand in einem Gerät

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Batterie-Widerstandsstromkreis
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Wie funktioniert ein Widerstand? Was passiert wenn die Spannung erhöht wir und mehr Elektronen durch den Widerstand fließen?



Widerstand in einem Kabel
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Der Widerstand R eines Drahtes ist abhängig von dem Material aus dem er hergestellt ist (rho: Dichte), der Länge der Drahtes (L) und dem Durchmesser bzw. der Fläche A des Drahtes.



Ohmsches Gesetz

Ohmsches Gesetz
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In dieser Animation wird die Abhängigkeit der einzelnen Messgrößen Spannung, Stromstärke und Widerstand voneinander dargestellt. (Das große V in der Gleichung ist leider nicht richtig, da es sich dabei um die Einheit der Spannung handelt. Es sollte durch das Formelzeichen U für Spannung ersetzt werden). 



Übungen:

Uschi misst in einem Schülerversuch mit dem Multimeter die Werte für I in einem einfachen Stromkreis mit einem Gerät. Das Gerät hat einen Widerstand von R=250  Ω. Da die Anzeige von dem Spannungsmessgerät defekt ist, Uschi den Versuchsaufbau aber nicht umbauen möchte errechnet sie die in dem Versuch angelegte Spannung U.
Vervollständige die Tabelle.

I (A)
R (Ω) U (V)
0,5 250
1,2 250
1,5 250  

Durch eine Glühlampe fließt bei einer Spannung von 6 V ein Strom von 150 mA. Wie groß ist der Widerstand der Glühlampe? Bei einer Spannung von 2 V fließt ein Strom von 70 mA. Wie groß ist der Widerstand jetzt? 


Etwas schwieriger:

Die Betriebsspannung einer roten LED beträgt 1,6V. Zwischen LED und Batterie (U=9V) muss ein Vorwiderstand geschaltet werden. Die LED soll mit 15mA betrieben werden. Welchen Widerstand musst Du in die Schaltung einbauen?


Stromstärke in Parallelschaltungen

Spannung in Reihenschaltungen

Q: uni-bayreuth.de
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In den Animationen (start durch click auf die Abbildungen) könnt ihr die Versuche aus dem Unterricht nachvollziehen. Ihr müsst die Multimeter und die Spannungsquelle einschalten bevor ihr messen könnt. Die Widerstände lassen sich ändern indem ihr auf die Widerstandauswahl clickt und die Widerstände durch ziehen in die richitge Position bringt.

Die Stromstärke in der Reihen und Parallelschaltung : Physikbuch S. 282/283

Die Spannung in der Reihen- und Parallelschaltung: Physikbuch S. 284/285


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Aufgaben zur Elektrizitätslehre
Vom elektrischen Widerstand bis zur Berechnung von Schalungen.
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Lösungen der Aufgaben zur Elektrizitätslehre
Passwortgeschützt, Ausdrucken nicht möglich!
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Aufgaben: Gemischte Schaltungen
Rechenaufgaben für gemischte Schaltungen, Gym Niveau.
Aufgaben Widerstände.pdf
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Lösung: Gemischte Aufgaben
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Energiekosten
Übungsaufgaben zur Berechnung von Energiekosten. Passwortgeschützt.
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Lösungen
Lösungen zu den Übungsaufgaben zur Berechnung von Energiekosten.
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