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Überblick Elektrizität |
In diesem Abschnitt gibt es einen ersten Einblick zum Thema Elektrizität. Besprochen werden dabei
- Elektrische Ladung
- Elektrische Felder
- Elektrischer Strom
- Elektrischer Widerstand
- Ohmsches Gesetz
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Lernaktivität |
- Bearbeiten Sie die Leseaufgabe bis spätestens zum 06.09.2018 (bb)
- Sehen Sie sich die angegebenen Lernvideos an
- Sehen Sie sich die Links zur ergänzenden Literatur an
- Arbeiten Sie das Musterbeispiel durch
- Probieren Sie die Übungsbeispiele
- Führen Sie das Quiz durch
Nutzen Sie das Comment Tool, falls Sie mir Feedback zu diesem Abschnitt geben wollen 
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Weblinks |
Lernvideos
Ergänzene Information
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Musterbeispiel |
Ohmsches Gesetz:
Betrachtet man in erster Näherung eine elektrische Leitung aus Metall (z.B. aus Kupfer), so stellt man fest, dass beim Anlegen einer festen Spannung U ein bestimmter Strom I fließt. Ändert man die Spannung, so ändert sich auch die resultierende Stromstärke. Der Zusammenhang zwischen angelegter Spannung und resultierendem Strom ist durch eine Eigenschaft des elektrischen Leiters gegeben. Diese wird als elektrischer Widerstand R bezeichnet und der Zusammenhang kann durch das Ohmsche Gesetz beschrieben werden:
Der elektrische Widerstand eines Leiters hängt neben den geometrischen Abmessungen (Querschnittsfläche und Länge) und dem Material auch von der Temperatur ab. Ändert sich die Temperatur, so nimmt im Normalfall auch der elektrische Widerstand zu. Die Temperaturänderung kann durch den Stromfluss erzeugt werden. Hierzu ein Beispiel.
Welche Stromstärke I fließt durch eine Glühlampe für eine angelegte Spannung von 230 V beim Einschalten (Rkalt=100 Ohm) und während des Betriebs (Rwarm=820 Ohm)
Lösung:
- das Ohmsche Gesetz liefert einen Zusammenhang zwischen elektrischen Widerstand R, angelegter Spannung U und resultierendem Strom I
- durch Einsetzen der angegebenen Werte erhält man folgende Stromstärken
⇒ Ikalt = 2,3 A und Iwarm = 0,28 A
Bei konstanter Spannung ändert sich die Stromstärke durch die Erwärmung des Glühdrahtes deutlich.
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Übungsbeispiele |
Übungsbeispiel A:
In einem Gleichstromkreis mit einem elektrischen Widerstand R erhält man beim Anlegen einer Spannung von U = 10 V einen Strom von I = 2,4 A. Berechnen Sie den Gesamtwiderstand R.
Übungsbeispiel B:
Durch einen elektrischen Widerstand von 1000 Ohm fließt ein Strom 0,15 A. Welcher Spannung U muss dazu anliegen?
Übungsbeispiel C:
Eine Metallkugel, welche an einem isolierten Faden hängt, besitzt eine Gesamtladung von Q = +8,01•10-17 C. Wie viele Elektronen wurden der Metallkugel entnommen?
Übungsbeispiel D:
Bestimmen Sie die Anzahl der Elektronen einer reinen Kupfermünze mit einer Masse von 3,10 g. Welcher Ladung entspricht dies. Hinweise: Kernladungszahl Kupfer Z = 29, ein Mol Kupfer hat eine Masse von 63,5 g.
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