Elektrizitätslehre (2)

Videos:

→ Elektrizität - Reihenschaltung und Parallelschaltung

→ Reihen-, Serien- und Parallelschaltung von Widerständen

→ Reihenschaltung | Sachuntericht - Physik | Lehrerschmidt

→ Parallelschaltung | Sachunterricht - Physik | Lehrerschmidt

Videos:

→ Das Magnetfeld | Dauermagnetismus | Physik - Sachunterricht | Lehrerschmidt

→ Magnetisieren und Entmagnetisieren - einfach und anschaulich erklärt

Ausführliche Dukumentation mit Versuchvorführungen:

→ Die Geschichte der Elektrizität (2/3) - Der Magnetismus | Doku | ARTE

Aufgaben:

Videos:

→ Elektrizität - Leiterschleife im Magnetfeld

→ Versuch von H.Ch.Oersted

→ Oersted Versuch - Magnetische Wirkung von elektrischem Strom

→ Oerstedversuch bzw. Oerstedexperiment- einfach und anschaulich erklärt

Aufgaben:

1. Beschreibe den Aufbau und die Durchführung des Oersted-Versuchs und skizziere ihn in dein Heft.
2. Wann genau ist die magnetische Wirkung beim Oersted-Versuch zu beobachten und warum ändert sich die Orientierung der Nadel?
3. Wie verlaufen die magnetischen Feldlinien beim Oersted-Versuch während der elektrische Strom fließt?
4. Was ist die "Rechte-Faust-Regel"?
5. Wann wurde Hans Christian Oersted geboren?
6. Vervollständige die Folgenden Sätze:
   a) Ein stromdurchflossener Leiter erzeugt ....
   b) Je größer der Stromfluss, desto ....
   c) Die Richtung des Magnetfeldes hängt von der Richtung des ....

Videos:

→ 09 Magnetfeld des Elektrischen Stromes 1 - Telekolleg

→ Magnetfeld einer Spule erklärt (Elektromagnet)

→ Magnetfeld einer Spule - einfach und anschaulich erklärt

Aufgaben:

1. Wie lässt sich das Magnetfeld um einen elektrischen Leiter sichtbar machen?
2. Magnetfeldlinien verlaufen vom Nordpol zum Südpol. Ist das bei einem stromdurchflossenen Leiter auch so? Wo liegt dann der Nordpol?
3. Eine elektrische Leitung wird von einem Strom durchflossen. Wie lässt sich das Magnetfeld eines geraden Leiters auf einfache Weise vorhersagen? Was lässt sich über das Magnetfeld einer stromdurchflossenen Leiterschleife sagen?
4. Auf einem Schrottplatz werden Elektromagneten verwendet. Könnte man das nicht auch mit einem starken Dauermagneten machen?
5. Vergleiche das Magnetfeld einer stromdurchflossenen Spule mit einem Dauermagneten. Beschreibe die Magnetfelder.
6. Wovon hängt das Magnetfeld einer Spule ab? Wie kann man ein sehr starkes Magnetfeld erzeugen?
7. Warum ist die Entdeckung von Hans Christian Ørsted wichtig für die Messung des elektrischen Stromes mit einem Amperemeter? (Sieh dir dazu die Folie zum Amperemeter nochmal genau an.)

Videos:

→ Die Lorentz-Kraft - UVW-Regel

→ Q1 Lorentzkraft auf einen stromdurchflossenen Leiter im Magnetfeld

→ Geladene Teilchen im Magnetfeld-die Loretzkraft

→ Harald Lesch: Wie Magnetfelder entstehen [ZDF]

Videos:

→ Magnetfeld einer Spule, rechte Faust Regel | Gleichstromtechnik

→ Aufladevorgang Spule Teil 1: Induktionsgesetz und Lenzsche Regel

→ Was genau ist eigentlich Strom? - Sachgeschichten mit Armin Maiwald

Aufgaben:

1. Ein Elektron bewegt sich in einem äußeren Magnetfeld. Was passiert dabei? Wovon hängt die Wirkung auf das Elektron ab? 
2. Warum bewegt sich ein stromdurchflossener Leiter in einem äußeren Magnetfeld? Was passiert bei der Änderung der Stromrichtung? 
3. Was versteht man unter der "wirksamen Leiterlänge"?
4. Im Amperemeter (siehe Folie auf Teil 1 – Elektrizität) ist eine drehbar gelagerte Spule mit dem Zeiger des Messinstruments verbunden. Die Spule hat sehr viele Windungen. Warum ist das besser als wenn man nur eine Windung verwenden würde?
5. Im Amperemeter ist eine Rückstellfeder eingebaut. Wofür ist sie wichtig? Beschreibe ihre Funktion während und nach dem Messvorgang.

Aufgaben:

1. Nenne die Bestandteile eines Elektromotors und beschreibe ihre Funktion.
2. Nenne fünf Anwendungen für einen Elektromotor.
3. Dreht sich der Rotor immer zuverlässig beim Einschalten der elektrischen Spannung oder gibt es beim Aufbau aus Folie 27/28 / „Video: Der Elektromotor“ auch Probleme zu beachten? Hinweis: Welche Ausrichtung sollte der Rotor im günstigsten Fall haben?
4. Könnte man auch einen Elektromotor ohne einen Dauermagneten bauen? Wie müsste man das machen?
5. Auch vor der Erfindung des Elektromotors wurden in Fabriken schon große Maschinen betrieben. Welche wichtige Erfindung war für viele Jahrzehnte für die Industrie von zentraler Bedeutung?

Videos:

→ Elektrische Klingel (neu)

→ Physik - Elektrische Klingel - 01

Videos:

→ Elektromagnetische Induktion - einfach und anschaulich erklärt

→ Michael Faraday biografie | Berühmte Personen

→ Wissenschaft in 5 Minuten: Elektromagnetische Induktion

Aufgaben:

1. „Induktion“ wird aus dem Lateinischen abgeleitet. Was bedeutet das Wort und wie hängt es mit den gezeigten Versuchen zusammen?
2. Beschreibe die Methode zur Erzeugung einer elektrischen Spannung mit Hilfe der elektromagnetischen Induktion. Was benötigt man dazu und wie muss man dabei vorgehen?
3. Welcher bedeutende Naturforscher beschäftigte sich mit den Zusammenhängen der Induktion, wann lebte er und wo wurde er geboren? 
4. Beim Versuch hat der elektrische Strom nicht immer die gleiche Richtung. Der Zeiger des Spannungsmessgerätes bewegte sich während des Versuchs nach rechts und nach links. Was ist der Grund dafür?
5. Welcher Zusammenhang besteht zwischen der Induktion und dem Versuch von C. Oersted?
6. Ein Stromkreis besteht aus Batterie, Schalter und Glühbirne. Die Batterie soll ersetzt werden. Was könnte man tun? Welche Möglichkeiten gibt es und was müsste man dabei beachten?
7. Beim Elektromotor wurde elektrische Energie in mechanische Energie (Drehbewegung) umgewandelt. Kann eine Drehbewegung auch einen elektrischen Strom bewirken? Wie könnte man dabei vorgehen?

Aufgaben:

1. Welche wichtigen Bestandteile benötigt man zum Aufbau eines Generators?
2. Wir haben den Generator in zwei verschiedenen Varianten betrieben. Erläutere den Unterschied im Aufbau und in der Funktionsweise. Beschreibe dabei, wie sich die Elektronen in einem Kabel des Stromkreises bewegen.
3. Welcher Unterschied besteht zwischen der elektrischen Spannung einer Batterie und der Spannung an den Kontakten eines Generators? 
4. Der Dynamo eines Fahrrads ist auch ein Generator. 
   a) Leuchtet die Lampe beim Betrieb des Dynamos immer gleich hell? (Erläutere deine Antwort!)
   b) Was bemerkst du noch bei der Verwendung des Dynamos?
   c) Welche Energieformen spielen beim Betrieb des Dynamos eine Rolle?
5. Im Versuch wurde ein Oszilloskop verwendet. Was ist das und warum wurde es benötigt?

Videos:

→ Elektrizität - Wechselspannung, Wechselstrom

→ Was ist Wechselspannung? Einfach und gut erklärt!

→ Kenngrößen bei einer sinusförmigen Wechselspannung

Aufgaben:

1. Was bedeuten die Abkürzungen „AC“ und „DC“?
2. Beschreibe die Bewegung der Elektronen beim Wechselstrom und beim Gleichstrom und vergleiche sie miteinander.
3. Aus welchem Grund benötigt man zur Untersuchung der Ausgangsspannung beim Generator ein Oszilloskop?
4. Könnte man die Spannung beim Generator auch mit einem Voltmeter mit der folgenden Aufschrift messen:  10V =  ? Erläutere deine Überlegungen und begründe deine Antwort.
5. Im Video zum Generator wurde die Ausgangsspannung mit dem Oszilloskop dargestellt. Skizziere die Darstellung des Bildschirms in deinem Heft und beschrifte die Achsen mit den entsprechenden physikalischen Größen.
6. Wie kann man sich die Bewegung der Elektronen im Stromkreis bei einem Wechselstrom mit dem Wassermodell anschaulich vorstellen? (siehe Video)
7. In unserem Versorgungsnetz wird Wechselspannung vom Energiezulieferer bereitgestellt. Welche beiden Angaben beschreiben diese Wechselspannung und sind deshalb hierbei für uns wichtig?
8. Berechne die Spitzenwerte für die folgenden Effektivspannungen: 2V;  5V;  150V;  230V
9. Berechne die Effektivwerte für die folgenden Spitzenwerte: 3V;  9V;  200V;  0,07V

Videos:

→ Drehstrom - Was ist das?

→ Wie funktioniert ein Generator? (für Drehstrom)

Videos:

→ Transformator – Wie funktioniert ein Netzteil?

→ Übertragung von elektrischer Energie - Wo kommt unser Strom her?

Ausführliche Dukumentation mit Versuchvorführungen:

→ Die Geschichte der Elektrizität (3/3) - Elektrizität wird greifbar | Doku | ARTE

Aufgaben:

1. Beschreibe den Aufbau und die Funktionsweise eines Transformators.
2. Die Primärspule eines unbelasteten Transformators, die an das 230-V-Netz angeschlossen ist, hat 1000 Windungen. Berechne jeweils die Spannungen U₂ an den Enden der Sekundärspule und die zugehörigen Übersetzungsverhältnisse des Transformators, wenn die Sekundärspule:
   a) 100 Windungen,   
   b) 500 Windungen,
   c) 10000 Windungen, 
   d) 20000 Windungen
   hat.
3. Ein unbelasteter Transformator soll eine Wechselspannung von 12V auf 48V transformieren. Für den Aufbau stehen Spulen mit 250 Windungen, 500 Windungen, 1000 Windungen und 2000 Windungen zur Verfügung. Wie kann der Transformator aufgebaut werden? Begründe deine Auswahl und erstelle einen Schaltplan.
4. Das Übersetzungsverhältnis eines Transformators beträgt 0,008 bei einer Windungszahl auf der Sekundärseite von 5000. Es soll eine Ausgangsspannung auf der Sekundärseite von 1200 V erzeugt werden. Berechne die anzulegende Spannung an der Primärspule des Trafos. Gib die Windungszahlen der Spulen des Trafos an.