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<gallery widths=180px heights=130px  perrow=4>
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==Praktikum elektrische Schaltungen==
Bild:Löschschlauch_Jugendfeuerwehr.jpg|Durch den Schlauch fließen 100 Liter pro Minute!
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Bild:Autobahn Verkehrsfluss.jpg|Hier fahren ca. 2000 Autos pro Stunde vorbei.
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Bild:Simulation Verkehrsfluss Ring Martin Treiber.jpg|Warum staut sich hier der Verkehr?<br> [https://traffic-simulation.de/ring.html Simulation des Verkehrsflusses]
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Bild:Soaring teapot fountain temple city.jpg|Und ewig fließt das Wasser... <br /> ([https://www.youtube.com/watch?v=L4ctY6O0N1o Video der Teekanne].)
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</gallery>
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==Versuche==
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===Versuch: Wasserstromstärke eines Wasserhahns===
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;Aufbau:
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Der Wasserhahn wird voll aufgedreht und ein Messzylinder mit zwei Litern Wasser gefüllt. Mit mehreren Stoppuhren wird gemessen wie lange das dauert.
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;Messung:
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Wassermenge: 2l
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Zeitdauer: 9,87s 10,32s 9,94s 10,12s 10,23s
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;Auswertung
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Mittelwert der Zeitdauer: <math>10,096\,\rm s</math>
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:<math>\text{Stromstärke}=\frac{\text{Wassermenge}}{\text{Zeitdauer}} = \frac{2\,\rm l}{10{,}096\,\rm s}=0{,}198\rm\frac{l}{s}</math>
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Statt in Litern pro Sekunde kann man die Stromstärke auch in Millilitern pro Sekunde angeben:
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:<math> I = \frac{2000\,\rm l}{10{,}096\,\rm s} = 198\rm\frac{ml}{s} \ \ \ \ \ \text{ }</math> In einer Sekunde kann man also ungefähr ein Wasserglas füllen.
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Die Stromstärke kann man auch in Litern pro Minute angeben. Das ist der 60-fache Zahlenwert von der Angabe in Litern pro Sekunde.
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Oder in Millilitern pro Minute. Dazu mulipliziert man die Maßzahl noch mit 1000:
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:<math> I = 0{,}198\rm\frac{l}{s} = 11{,}89\rm\frac{l}{min} = 11890\rm\frac{ml}{min} </math>
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===Versuch: "Menschenstromstärke"===
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;Aufbau:
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Eine Schulklasse läuft im Kreis um eine Tischreihe. An einer Stelle des Kreises stehn zwei Schüler:innen und zählen dort 10 Sekunden lang wieviele Personen vorbeilaufen. Eine dritte Schüler:in stoppt mit einer Handstoppuhr die Zeit.
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:'''a)''' Die Klasse läuft gemächlich im "Gänsemarsch".
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:'''b)''' Die Klasse läuft gemächlich in Zweierreihen.
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:'''c)''' Die Klasse läuft zügig in Zweierreihen.
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;Messung
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:'''a)''' 7 Personen in 10 Sekunden
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:'''b)''' 13 Personen in 10 Sekunden
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:'''c)''' 22 Personen in 10 Sekunden
+
 
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;Auswertung
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:'''a)''' <math>I_{Pers}= \frac{7\,\rm Pers}{10\,\rm s} = 0{,}7\,\rm\frac{Pers}{s}</math>
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:'''b)''' <math>I_{Pers}= \frac{13\,\rm Pers}{10\,\rm s} = 1{,}3\,\rm\frac{Pers}{s}</math>
+
:'''c)''' <math>I_{Pers}= \frac{22\,\rm Pers}{10\,\rm s} = 2{,}2\,\rm\frac{Pers}{s}</math>
+
<br>Die Menschenstromstärke hat sich durch die Zweierreihe im Vergleich zur Einerreihe ungefähr verdoppelt, was ja auch logisch ist, denn es laufen zwei Personen nebeneinander.
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<br>Auch durch die größere Laufgeschwindigkeit passieren mehr Personen pro Zeit die Zählstelle und somit erhöht sich die Stromstärke.
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{|class="wikitable" style="border-style: solid; border-width: 4px "
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Die Menschenstromstärke gibt an, wieviele Personen pro Sekunde im Mittel an der Zählstelle vorbeilaufen.
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<br>Eine große Stromstärke erreicht man, indem viele Personen nebeneinander laufen und indem die Personen schnell laufen.
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===Versuch: Messen der Stromstärke===
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;Aufbau
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[[Bild:Versuch Messung der Stromstärke Aufbau.png|thumb|none]]
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Drei Lämpchen sind in einem verzweigten Stromkreis eingebaut.
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<br style="clear: both" />
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;Beobachtung
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Das Lämpchen 1 leuchtet wesentlich heller als die Lämpchen 2 und 3.
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;Folgerung und Messung
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[[Bild:Versuch Messung der Stromstärke Aufbau Amperemeter.png|thumb|left|Dieses Ampèremeter misst wieviel Strom vor Lämpchen 1 fließt.]]
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Durch das Lämpchen 1 fließt mehr Strom als durch die Lämpchen 2 und 3. Mit einem Stromstärkemessgerät ("Ampèremeter") soll das nun gemessen werden:
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Um die Stärke des Stroms an einer bestimmten Stelle zu messen, muss der Stromkreis an dieser Stelle unterbrochen werden. Dabei geht dann auch das Lämpchen aus.
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Mit dem Ampèremeter verbindet man die Kabel wieder. Der Strom fließt jetzt durch das Messgerät anstatt durch das Kabel. Der Stromkreis ist geschlossen und das Lämpchen leuchtet wieder.
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<br style="clear: both" />
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Was schiefgehen kann:
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#Der Zeiger des Ampèremeter schlägt in die falsche Richtung aus.
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#Der Zeiger macht nur einen minimalen Ausschlag.
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#Der Zeiger geht über die maximale Anzeige hinaus.
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Wie man das löst:
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#Man vertauscht die Anschlusskabel des Ampèremeters.
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#Man wählt einen kleineren Messbereich.
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#Man wählt einen größeren Messbereich.
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==Festlegung und Formel der elektrischen Stromstärke==
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{|class="wikitable" style="border-style: solid; border-width: 4px "
+
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Fließt elektrische Ladung, so gibt die Stromstärke <math>I</math> an wieviel Ladung <math>Q</math> an einer Stelle pro Zeit <math>t</math> durchfließt. Sie wird in Coulomb pro Sekunde oder Ampère gemessen:
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|style="vertical-align:top;"|  
:<math>
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;Material für alle Aufgaben:
\begin{align}
+
*1 Netzgerät bis 12V Spannung
\textrm{Stromstärke}  &= \frac{\textrm{Ladung}}{\textrm{Zeit}}\\
+
*2 Kabel
\textrm{ein Ampère}  &=\frac{\textrm{ein Coulomb}}{\textrm{eine Sekunde}}
+
*1 Steckplatte
\end{align}
+
*2 Lämpchen
</math>
+
*2 Schalter
|
+
*10 Brückenstecker
:<math>
+
|style="vertical-align:top;"|
\begin{align}
+
<math>\qquad</math>
I        &= \frac{Q}{t}\\
+
|style="vertical-align:top;"|
1\,\rm A &=\frac{1\,\rm C}{1\,\rm s}
+
[[Datei:Praktikum Schaltungen STROMKREIS MATERIAL klein.jpg|300px]]
\end{align}
+
|style="vertical-align:top;"|  
</math>
+
[[Datei:Schaltplan Stromkreis mit Lämpchen und Spannungsquelle.png|250px]]
|
+
:[[Datei:Merkregel_Dreisatz_QIt.png|60px]]
+
 
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;A1 Zwei Lämpchen schalten
 
+
Baue einen Stromkreis mit zwei Lämpchen auf, so dass
==Aufgaben zur Stromstärke==
+
:a) beide Lämpchen '''mit einem Schalter''' ein- und ausgeschaltet
===Wasserstromstärken===
+
:b) beide Lämpchen '''mit zwei Schaltern''' getrennt geschaltet werden können.
[[Datei:Stromstärke Badewanne.jpg|thumb|100px]]
+
====1) Badewanne füllen====
+
Moritz will ein Bad nehmen und dreht den Hahn voll auf. Die Badewanne, welche <math>140\,\rm l</math> fasst, ist nach <math>7\,\rm min</math> voll.
+
*Berechne die Stärke des Wasserstroms, der aus dem Hahn in die Wanne läuft in Litern pro Minute und in Litern pro Sekunde.
+
 
+
====2) Drei-Flüsse-Stadt Passau====
+
[[Datei:Stromstärke Dreiflüsseeck Passau.jpg|thumb|Die Flüsse Inn, Donau und Ilz am Dreiflüsseeck in Passau.]]
+
Passau ist bekannt dafür, dass in ihr die drei Flüsse Inn, Donau und Ilz zusammenfließen. Wegen der Hochwassergefahr wird ständig die Wasserhöhe, der sogenannte "Pegel" und an einigen Stellen auch die Stromstärke, der sogenannte "Abfluss" gemessen. (Siehe [https://www.gkd.bayern.de/de/fluesse/abfluss/passau Gewässerkundlicher Dienst Bayern])
+
 
+
Die Flüße sind unterschiedlich groß und haben deswegen auch ganz unterschiedliche Stromstärken:
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Inn: <math>740 \,\rm \frac{m^3}{s}</math>
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Donau: <math>640\,\rm \frac{m^3}{s}</math>
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Ilz: <math>16\,\rm \frac{m^3}{s}</math>
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|}
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+
Nach dem Zusammenfließen nennt man den Fluss immer noch "Donau".
+
*Wie groß ist die Stromstärke der Donau hinter Passau?
+
 
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===Elektrische Stromstärke===
+
====4) Knotenregel in Schaltplänen====
+
Berechne mit Hilfe der Knotenregel die unbekannten Stromstärken.
+
[[Bild:Aufgabe Knotenregel Stromstärkeberechnung Schaltplan.png|750px]]
+
 
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==[[Aufgaben zur Stromstärke - Lösungen|Lösungen]]==
+
 
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Zeichne zu beiden Fällen einen Schaltplan ins Heft.
  
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;A2 UND-Schaltung
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:a) Baue eine Schaltung mit einem Lämpchen und zwei Schaltern S1 und S2 auf, so dass das Lämpchen nur leuchtet, wenn S1 '''und''' S2 geschlossen sind.
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:b) Zeichne den Schaltplan.
  
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;A3 ODER-Schaltung
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:a) Baue eine Schaltung mit einem Lämpchen und zwei Schaltern S1 und S2 auf, so dass das Lämpchen nur leuchtet, wenn S1 '''oder''' S2 geschlossen ist.<ref>Auch wenn beide Schalter geschlossen sind, darf die Lampe leuchten. Man nennt das ein '''einschließendes oder'''. Beispiel: "Wenn ich von Oma oder meinen Eltern 100€ geschenkt bekomme, dann kann ich mir neue Schuhe kaufen." Wenn ich also von beiden Geld bekomme, dann reicht es auf jeden Fall.<br>Im Alltag verwendet man häufig auch ein ausschließendes oder, bei dem nicht beide Fälle gleichzeitig auftreten: "Ich komme heute Abend mit dem Rad oder mit dem Bus." Man wird also nicht mit dem Rad und mit dem Bus gleichzeitig kommen, das schließt sich aus.</ref>
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:b) Zeichne den Schaltplan.
  
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;A4 Zusatzaufgabe Die WECHSEL-Schaltung
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Eine WECHSEL-Schaltung besteht ebenfalls aus einer Lampe und zwei besonderen Schaltern mit drei Anschlüssen. Hier kann man aber von jedem Schalter aus die Lampe ein- oder ausschalten (Bsp. Mehrere Lichtschalter im Zimmer).
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:a) Wie sieht so eine Wechselschaltung aus? Überlege mit einer Skizze.
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:b) Holt euch für diesen Versuch zwei WECHSELSCHALTER aus dem Schrank und baut eure Schaltung auf.
  
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Auf [https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/einfache-stromkreise/aufgaben/wechselschaltung-animation dieser Seite] könnt ihr die Lösung nachschlagen.
  
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==Fußnoten==
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<references>

Aktuelle Version vom 13. April 2026, 09:26 Uhr

Praktikum elektrische Schaltungen

Material für alle Aufgaben
  • 1 Netzgerät bis 12V Spannung
  • 2 Kabel
  • 1 Steckplatte
  • 2 Lämpchen
  • 2 Schalter
  • 10 Brückenstecker

[math]\qquad[/math]

Praktikum Schaltungen STROMKREIS MATERIAL klein.jpg

Schaltplan Stromkreis mit Lämpchen und Spannungsquelle.png

A1 Zwei Lämpchen schalten

Baue einen Stromkreis mit zwei Lämpchen auf, so dass

a) beide Lämpchen mit einem Schalter ein- und ausgeschaltet
b) beide Lämpchen mit zwei Schaltern getrennt geschaltet werden können.

Zeichne zu beiden Fällen einen Schaltplan ins Heft.

A2 UND-Schaltung
a) Baue eine Schaltung mit einem Lämpchen und zwei Schaltern S1 und S2 auf, so dass das Lämpchen nur leuchtet, wenn S1 und S2 geschlossen sind.
b) Zeichne den Schaltplan.
A3 ODER-Schaltung
a) Baue eine Schaltung mit einem Lämpchen und zwei Schaltern S1 und S2 auf, so dass das Lämpchen nur leuchtet, wenn S1 oder S2 geschlossen ist.[1]
b) Zeichne den Schaltplan.
A4 Zusatzaufgabe Die WECHSEL-Schaltung

Eine WECHSEL-Schaltung besteht ebenfalls aus einer Lampe und zwei besonderen Schaltern mit drei Anschlüssen. Hier kann man aber von jedem Schalter aus die Lampe ein- oder ausschalten (Bsp. Mehrere Lichtschalter im Zimmer).

a) Wie sieht so eine Wechselschaltung aus? Überlege mit einer Skizze.
b) Holt euch für diesen Versuch zwei WECHSELSCHALTER aus dem Schrank und baut eure Schaltung auf.

Auf dieser Seite könnt ihr die Lösung nachschlagen.

Fußnoten

  1. Auch wenn beide Schalter geschlossen sind, darf die Lampe leuchten. Man nennt das ein einschließendes oder. Beispiel: "Wenn ich von Oma oder meinen Eltern 100€ geschenkt bekomme, dann kann ich mir neue Schuhe kaufen." Wenn ich also von beiden Geld bekomme, dann reicht es auf jeden Fall.
    Im Alltag verwendet man häufig auch ein ausschließendes oder, bei dem nicht beide Fälle gleichzeitig auftreten: "Ich komme heute Abend mit dem Rad oder mit dem Bus." Man wird also nicht mit dem Rad und mit dem Bus gleichzeitig kommen, das schließt sich aus.