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<gallery widths=180px heights=130px  perrow=4>
 
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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>
 
  
−
==Versuche==
+
==Aufgaben zu elektrischen Schaltungen==
−
===Versuch: Wasserstromstärke eines Wasserhahns===
+
'''1)''' Zeichne zu den aufgebauten Stromkreisen einen Schaltplan.
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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:
+
|[[Bild:Arbeitsblatt Schaltpläne zeichnen A1a.png|350px]]
−
Wassermenge: 2l
+
|[[Bild:Arbeitsblatt Schaltpläne zeichnen A1b.png|350px]]
−
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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−
 
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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.
+
−
<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.
+
−
<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===
+
'''2)''' Welche der Schaltkreise gehören zusammen?  Male dazu Gebiete aus Kabeln und Schaltern in den gleichen Farben wie bei a) an! Ein Gebiet wird immer von der Batterie, den Lampen oder einem Schalter begrenzt.
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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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[[Bild:Arbeitsblatt Schaltpläne zeichnen A2.png|650px]]
−
Das Lämpchen 1 leuchtet wesentlich heller als die Lämpchen 2 und 3.
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;Folgerung und Messung
+
'''3)''' a) Zeichne einen übersichtlichen Schaltplan.
−
[[Bild:Versuch Messung der Stromstärke Aufbau Amperemeter.png|thumb|left|Dieses Ampèremeter misst wieviel Strom vor Lämpchen 1 fließt.]]
+
:b) Trage in die Tabelle alle Schalterpositionen ein und schreibe dazu welche Lämpchen brennen.
−
Durch das Lämpchen 1 fließt mehr Strom als durch die Lämpchen 2 und 3. Mit einem Stromstärkemessgerät ("Ampèremeter") soll das nun gemessen werden:
+
  
−
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.
+
[[Image:Arbeitsblatt Schaltpläne zeichnen A3.png|350px]]
  
−
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.
+
{| style="border-spacing:0;margin:auto;width:17.595cm;"
−
<br style="clear: both" />
+
|-
−
 
+
| align=center style="border-top:0.05pt solid #000000;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" | '''S1'''
−
Was schiefgehen kann:
+
| align=center style="border-top:0.05pt solid #000000;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" | '''S2'''
−
#Der Zeiger des Ampèremeter schlägt in die falsche Richtung aus.
+
| align=center style="border-top:0.05pt solid #000000;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" | '''S3'''
−
#Der Zeiger macht nur einen minimalen Ausschlag.
+
| align=center style="border-top:0.05pt solid #000000;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" | '''L1'''
−
#Der Zeiger geht über die maximale Anzeige hinaus.
+
| align=center style="border-top:0.05pt solid #000000;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" | '''L2'''
−
 
+
| align=center style="border:0.05pt solid #000000;padding:0.097cm;" | '''L3'''
−
Wie man das löst:
+
|-
−
#Man vertauscht die Anschlusskabel des Ampèremeters.
+
| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" | 1
−
#Man wählt einen kleineren Messbereich.
+
| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" | 1
−
#Man wählt einen größeren Messbereich.
+
| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" | 1
−
 
+
| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" | an
−
==Festlegung und Formel der elektrischen Stromstärke==
+
| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" | an
−
 
+
| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:0.05pt solid #000000;padding:0.097cm;" | an
−
{|class="wikitable" style="border-style: solid; border-width: 4px "
+
|-
−
|
+
| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" | 1
−
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:
+
| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" | 1
−
 
+
| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" | 0
−
{|
+
| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" |
−
|
+
| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" |
−
:<math>
+
| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:0.05pt solid #000000;padding:0.097cm;" |
−
\begin{align}
+
|-
−
\textrm{Stromstärke}  &= \frac{\textrm{Ladung}}{\textrm{Zeit}}\\
+
| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" | 1
−
\textrm{ein Ampère}  &=\frac{\textrm{ein Coulomb}}{\textrm{eine Sekunde}}
+
| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" | 0
−
\end{align}
+
| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" |  
−
</math>
+
| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" |  
−
|
+
| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" |
−
:<math>
+
| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:0.05pt solid #000000;padding:0.097cm;" |
−
\begin{align}
+
|-
−
I        &= \frac{Q}{t}\\
+
| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" | .
−
1\,\rm A &=\frac{1\,\rm C}{1\,\rm s}
+
| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" |
−
\end{align}
+
| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" |
−
</math>
+
| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" |
−
|
+
| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" |  
−
:[[Datei:Merkregel_Dreisatz_QIt.png|60px]]
+
| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:0.05pt solid #000000;padding:0.097cm;" |
 +
|-
 +
| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" | .
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| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" |
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| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" |
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| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" |
 +
| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" |
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| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:0.05pt solid #000000;padding:0.097cm;" |  
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|-
 +
| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" | .
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| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" |
 +
| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" |
 +
| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" |
 +
| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" |
 +
| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:0.05pt solid #000000;padding:0.097cm;" |
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| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" | .
 +
| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" |
 +
| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" |
 +
| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" |
 +
| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" |
 +
| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:0.05pt solid #000000;padding:0.097cm;" |
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| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" | .
 +
| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" |
 +
| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" |
 +
| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" |
 +
| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:none;padding:0.097cm;" |
 +
| align=center style="border-top:none;border-bottom:0.05pt solid #000000;border-left:0.05pt solid #000000;border-right:0.05pt solid #000000;padding:0.097cm;" |
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'''4)''' a) Zeichne einen übersichtlichen Schaltplan.
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:b) Erstelle eine Tabelle aller Schalterpositionen und Lämpchen wie in Aufgabe 3).
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==Aufgaben zur Stromstärke==
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===Wasserstromstärken===
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[[Datei:Stromstärke Badewanne.jpg|thumb|100px]]
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====1) Badewanne füllen====
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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.
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*Berechne die Stärke des Wasserstroms, der aus dem Hahn in die Wanne läuft in Litern pro Minute und in Litern pro Sekunde.
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====2) Drei-Flüsse-Stadt Passau====
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[[Datei:Stromstärke Dreiflüsseeck Passau.jpg|thumb|Die Flüsse Inn, Donau und Ilz am Dreiflüsseeck in Passau.]]
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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])
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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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Nach dem Zusammenfließen nennt man den Fluss immer noch "Donau".
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*Wie groß ist die Stromstärke der Donau hinter Passau?
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===Elektrische Stromstärke===
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====4) Knotenregel in Schaltplänen====
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Berechne mit Hilfe der Knotenregel die unbekannten Stromstärken.
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[[Bild:Aufgabe Knotenregel Stromstärkeberechnung Schaltplan.png|750px]]
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==[[Aufgaben zur Stromstärke - Lösungen|Lösungen]]==
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[[Image:Arbeitsblatt Schaltpläne zeichnen A4.png|350px]]

Aktuelle Version vom 8. Mai 2026, 21:29 Uhr

Aufgaben zu elektrischen Schaltungen

1) Zeichne zu den aufgebauten Stromkreisen einen Schaltplan.

Arbeitsblatt Schaltpläne zeichnen A1a.png Arbeitsblatt Schaltpläne zeichnen A1b.png

2) Welche der Schaltkreise gehören zusammen? Male dazu Gebiete aus Kabeln und Schaltern in den gleichen Farben wie bei a) an! Ein Gebiet wird immer von der Batterie, den Lampen oder einem Schalter begrenzt.

Arbeitsblatt Schaltpläne zeichnen A2.png

3) a) Zeichne einen übersichtlichen Schaltplan.

b) Trage in die Tabelle alle Schalterpositionen ein und schreibe dazu welche Lämpchen brennen.

Arbeitsblatt Schaltpläne zeichnen A3.png

S1 S2 S3 L1 L2 L3
1 1 1 an an an
1 1 0
1 0
.
.
.
.
.

4) a) Zeichne einen übersichtlichen Schaltplan.

b) Erstelle eine Tabelle aller Schalterpositionen und Lämpchen wie in Aufgabe 3).

Arbeitsblatt Schaltpläne zeichnen A4.png

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