elektrische Kenngrößen
8. Klasse
elektrischer Strom und elektrische Ladung
Datum:
Name: M 4
Verfasser: M.Kowalczyk
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Elektrische Stromkreise funktionieren, wenn sie korrekt geschaltet sind, meist recht zuverlässig und dennoch kann nicht jeder Stromkreis mit seinen Bauteilen in allen Lebensbereichen genutzt werden. Schaltungen, die im Haushalt funktionieren, würden in industriellen Anlagen höchstwahrscheinlich sehr schnell kaputt gehen oder für sehr kostenintensive Störungen sorgen.
Aus diesem Grund gibt es für jedes elektrische Bauteil eine sogenannte
„Betriebsspannung“. Diese gibt an bei welcher elektrischen Spannung dieses Bauteil optimal funktioniert.
Neben der Betriebsspannung gibt es für die meisten elektrischen Bauteile auch eine minimale und eine maximale elektrische Stromstärke, die für eine gute Funktionsfähigkeit nicht unterschritten bzw. überschritten werden darf.
Diese beiden physikalischen Größen bilden zusammen mit der elektrischen Ladung die Grundlage für die Berechnungen in der Elektrostatik.
Tabelle 1: physikalische Größen in der Elektrostatik
elektr. Ladung elektr. Stromstärke elektr. Spannung
Formelzeichen Einheit Definition
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Um bei selbstgebauten Stromkreisen zu kontrollieren, ob die Grenzwerte für die elektrische Spannung und die elektrische Stromstärke eingehalten wird und auch aus anderen sicherheitsrelevanten Gründen, werden Messungen durchgeführt. Zur Messung der elektrischen Stromstärke wird ein Amperemeter und zur Messung der elektrischen Spannung ein Voltmeter verwendet. In den meisten Fällen, wie auch in der Schule, wird ein Kombinationsmessgerät benutzt, das beide Kenngrößen messen kann, es heißt Multimeter.
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Für die jeweilige Messung müssen sowohl die einzelnen Messgeräte als auch das Kombinationsmessgerät richtig in den Stromkreis integriert werden. Um die elektrische Stromstärke, die an einem Bauteil anliegt, messen zu können muss das Messgerät in Reihe zu diesem Bauteil geschaltet werden (Reihenschaltung). Zur Messung der elektrischen Spannung, die an einem Bauteil anliegt, muss das Messgerät parallel zu diesem Bauteil geschaltet werden.
Abbildung 1: Messung von elektrischer Stromstärke (links) und elektrischer Spannung (rechts) in einem einfachen Stromkreis mit einem Energieumwandler
elektrische Kenngrößen
8. Klasse
elektrischer Strom und elektrische Ladung
Datum:
Name: M 4
Verfasser: M.Kowalczyk
Aufgaben:
1. Finde passende Teilüberschriften!
2. Finde in deiner Formelsammlung/deinem Tafelwerk die Formelzeichen und Basiseinheiten für die elektrischen Größen Ladung, Stromstärke und Spannung!
3. Fülle die Tabelle eins komplett aus! (Hinweis: Die Definitionen müssen mithilfe von Physikbüchern, Duden oder Internet recherchiert werden.)
4. Zeichne in Abbildung eins jeweils einen Schaltplan zu einem einfachen elektrischen Stromkreis mit einem Energieumwandler (z.B. einer Glühlampe), wobei im linken Schaltplan das Amperemeter zur Messung der elektrischen Stromstärke und im rechten Schaltplan das Voltmeter zur Messung der elektrischen Spannung korrekt eingezeichnet ist!
5. Ordne die folgenden Werte den physikalischen Größen in Tabelle 2 zu!
5 A; 0,3 C; 1 mV; 20 kV; 0,05 MA; 2000 nC; 300 mC; 220 V; 313 µA; 17 pV; 0,001 GA
6. Sortiere die Werte in Tabelle zwei jeweils von klein nach groß!
7. Rechne alle Werte in die Basiseinheiten der jeweiligen physikalischen Größen um!
(Hinweis: die kleinen oder großen Buchstaben vor dem Einheitensymbol sind
„Vorsätze für Maßeinheiten“, diese findest du auch in deiner Formelsammlung/
deinem Tafelwerk.)
Tabelle 2: Zuordnung von Werten zu physikalischen Größen elektr. Ladung elektr.
Stromstärke
elektr. Spannung
zugeordnet (Aufgabe 5)
sortiert (Aufgabe 6)
in Basiseinheiten
umgerechnet (Aufgabe 7)
