Physik 8. Jahrgang Elektrizitätslehre
Messungen im elektrischen Stromkreis
Im Folgenden sollst Du Dir durch Aufbauen elektrischer Stromkreise und Messungen in den einzelnen Stromkreisen die dort herrschenden Gesetzmäßigkeiten für Stromstärke und Spannung erschließen.
Dafür verwendest Du erneut die Simulation auf der Internetseite dcaclab.com.
1. Verwendete Schaltungen
Grundsätzlich gibt es zwei elementare Schaltungstypen:
die Reihenschaltung und die Parallelschaltung.
a. Die Reihenschaltung ist dadurch charakterisiert, dass
• die verwendeten Bauteile (z.B. Lampen) nacheinander vom elektrischen Strom (in Reihe) durchflossen werden.
• sie aus genau einer Masche besteht (Weg von dem einen Pol der Energiequelle über die Verbraucher weiter zum anderen Pol der Energiequelle)
• wenn man die Schaltung an einer Stelle öffnet, kein elektrischer Strom mehr fließt, so dass z.B.
Lampen nicht weiter leuchten.
b. Die Parallelschaltung ist dadurch charakterisiert, dass
• die verwendeten Bauteile (z.B. Lampen) gleichzeitig (parallel) vom elektrischen Strom durchflossen werden.
• mehrere einzelne Stromkreise/Maschen (Parallelzweige) existieren.
• wenn man eine Lampe an einer Stelle herausschraubt, trotzdem noch elektrischer Strom durch die anderen parallel geschalteten Lampen fließt und sie weiterhin mit derselben Helligkeit leuchten.
• sie zwei Knotenpunkte A und B besitzt, in denen der elektrische Strom zusammen fließt bzw. sich der elektrische Strom aufteilt (Teilströme und Gesamtstrom).
2. Messungen
a. Messung an einem einfachen elektrischen Stromkreis
Aufgaben:
• Baue einen Stromkreis mit einer Lampe, einem Schalter und einer Batterie auf.
• Verwende dann das Multimeter, um Stromstärke I und Spannung U an den eingezeichneten Stellen zu messen.
Notiere die gemessenen Werte in der Tabelle.
• Verdopple dann die anliegende Spannung UB, indem du zusätzlich eine weitere Batterie zur ersten hinzufügst. Führe danach die Messungen erneut durch.
•
Batterie UB in V U1 in V U2 in V I1 in A I2 in A
Ergebnisse: Markiere die richtigen Aussagen mit einem Kreuz!
o Die Stromstärken sind an allen Stellen im Stromkreis gleich groß.
o Es gilt: I1 = I2
o Die Stromstärken sind nicht an allen Stellen im Stromkreis gleich groß.
o Die Stromstärke vor dem Knotenpunkt A und hinter dem Knotenpunkt B ist gleich groß.
o Die Stromstärke in den Leitungen zwischen den Knotenpunkten ist größer als die Stromstärke vor und hinter den Knotenpunkten.
o Die Stromstärke in den Leitungen zwischen den Knotenpunkten ist geringer als die Stromstärke vor und hinter den Knotenpunkten.
o Für einen Knotenpunkt gilt: „Was in einen Knotenpunkt an Stromstärke hineinströmt, strömt auch wieder heraus“ (Knotenregel).
o Addiert man die Spannungen an den Verbrauchern so ergibt die Summe die angelegte Batteriespannung.
o Die Spannungen an den Verbrauchern sind genauso groß wie die angelegte Batteriespannung.
o Entlang einer Masche verteilt sich die angelegte Batteriespannung UB auf die angeschlossenen Verbraucher (Maschenregel).
Es gilt dann:
UB = U1 + U2
b. Reihenschaltung
Aufgaben:
• Baue eine Reihenschaltung aus zwei Lampen, einem Schalter und einer Batterie auf.
• Verwende dann das Multimeter, um Stromstärke I und Spannung U an den eingezeichneten Stellen zu messen.
Notiere die gemessenen Werte in der Tabelle.
• Verdopple dann die anliegende Spannung U, indem du zusätzlich eine weitere Batterie zur ersten hinzufügst. Führe danach die Messungen erneut durch.
UB in V U1 in V U2 in V I in A
Ergebnisse: Markiere die richtigen Aussagen mit einem Kreuz!
o Die Stromstärken sind an allen Stellen im Stromkreis gleich groß.
o Die Stromstärken sind nicht an allen Stellen im Stromkreis gleich groß.
o Die Stromstärke vor dem Knotenpunkt A und hinter dem Knotenpunkt B ist gleich groß.
o Die Stromstärke in den Leitungen zwischen den Knotenpunkten ist größer als die Stromstärke vor und hinter den Knotenpunkten.
o Die Stromstärke in den Leitungen zwischen den Knotenpunkten ist geringer als die Stromstärke vor und hinter den Knotenpunkten.
o Für einen Knotenpunkten gilt: „Was in einen Knotenpunkt an Stromstärke hineinströmt, strömt auch wieder heraus“ (Knotenregel).
o Addiert man die Spannungen an den Verbrauchern so ergibt sie Summe die angelegte Batteriespannung.
o Die Spannungen an den Verbrauchern sind genauso groß wie die angelegte Batteriespannung.
o Entlang einer Masche verteilt sich die angelegte Batteriespannung UB auf die angeschlossenen Verbraucher (Maschenregel). Es gilt dann:
UB = U1 + U2
c. Parallelschaltung
Aufgaben:
• Baue eine Parallelschaltung aus zwei Lampen, einem Schalter und einer Batterie auf. Der Schalter soll so platziert werden, dass damit die gesamte Schaltung ein- bzw. ausgeschaltet werden können.
• Verwende dann das Multimeter, um Stromstärke I und Spannung U an den eingezeichneten Stellen zu messen.
Notiere die gemessenen Werte in der Tabelle.
• Verdopple dann die anliegende Spannung U, indem du zusätzlich eine weitere Batterie zur ersten hinzufügst. Führe danach die Messungen erneut durch.
UB in V U1 in V U2 in V I1 in A I2 in A I3 in A I4 in A
Ergebnisse: Markiere die richtigen Aussagen mit einem Kreuz!
o Die Stromstärken sind an allen Stellen im Stromkreis gleich groß.
o Die Stromstärken sind nicht an allen Stellen im Stromkreis gleich groß.
o Die Stromstärke vor dem Knotenpunkt A und hinter dem Knotenpunkt B ist gleich groß.
o Die Stromstärke in den Leitungen zwischen den Knotenpunkten ist größer als die Stromstärke vor und hinter den Knotenpunkten.
o Die Stromstärke in den Leitungen zwischen den Knotenpunkten ist geringer als die Stromstärke vor und hinter den Knotenpunkten.
o Für einen Knotenpunkten gilt: „Was in einen Knotenpunkt hineinströmt, strömt auch wieder heraus“ (Knotenregel).
o Addiert man die Spannungen an den Verbrauchern so ergibt die Summe die angelegte Batteriespannung.
o Diese Schaltung besitzt zwei Maschen.
o Entlang einer Masche verteilt sich die angelegte Batteriespannung UB auf die angeschlossenen Verbraucher (Maschenregel). Es gilt dann:
UB = U1 und UB = U2.
o Die Spannungen an den Verbrauchern sind genauso groß wie die angelegte Batteriespannung.
Ein paar Schaltungsbeispiele
Viel Spaß beim Basteln wünscht Euch … Herr Ralfs
