PHYSIK → Klasse 7 & 8 → Spannung - Variante 2

Einstieg

1. Energie
   Kennt man die Energie eines physikalsichen Systems, so kann man vorhersagen, welche Prozesse es durchführen kann. Die Energie wird bei diesen prozessen in andere Energieformen umgewandelt.
   Ein Radfahrer hat viel innere Energie, also kann er schnell eine weite Strecke zurücklegen. Dabei wird seine innere Energie in Bewegungsenergie umgewandelt.
   1. Woher kennst du den Begriff Energie?
   2. Wann spricht man von viel Lichtenergie.
   3. Was bedeutet viel elektrische Energie.
2. Spannungsquelle
   Ihr sollt einen einfachen Stromkreis mit einer Glühlampe aufbauen.
   1. Was ist zu beobachten, wenn die Spannungsquelle von 3 V auf 4 V auf 5 V gestellt wird.
   2. Was passiert hier auf der Energie-Ebene?
3. Beim Flaschenzug haben wir uns bereits den Begriff "Arbeit" angeschaut. Wenn man ein Objekt entgegen einer Kraft bewegen wollte, musste man Arbeit verrrichten. Die verrichtete Arbeit wird in Form von Energie dem verschobene Objekt zugeführt.
4. Plattenkondensator
   Ein Plattenkondensator wird aufgeladen und an ein Spannungsmessgerät angeschlossen. Anschließend wird der Kondensator auseinander gezogen.
   
   
   
   
   
   1. Beschreibe zunächst die dargestellte Abbildung. Welche Kräfte wirken?
   2. Was ändert sich an den den Ladungsträgern auf dem Plattenkondensator, wenn die Platten auseinander gezogen werden?
   3. Beschreibe deine Beobachtungen am Spannungsmessgerät.
   4. Formuliere eine Definition des Begriffs "elektrische Spannung".
      Hinweis: Bei dem auseinanderziehen der Kondensatorplatten wird Arbeit an den elektrischen Ladungen auf den Platten verrichtet.

Elektrische Spannung

Die elektrische Spannung \(U\) ist ein Maß für die "Antriebskraft" einer Spannungsquelle. D.h. sie bestimmt, zusammen mit den Bauteilen im Stromkreis, wie hoch die Stromstärke im Stromkreis ist. Die Einheit ist \[\left[U\right]=1V\;\text{(Volt)}.\] Man kann sich zudem vorstellen, dass die Spannung angibt, wie viel Energie pro Ladungsträger effektiv an ein Bauteil abgegeben werden kann.

Aufgaben

1. Um die Spannung an einem Bauteil messen zu können, muss das Voltmeter zu dem Bauteil parallel geschaltet werden.
   
   
   
   1. Erkläre, warum es sinnvoll ist die Spannung parallel und nicht in Reihe zu messen.
   2. Baue den Stromkreis nach und bestätige die Angaben auf dem Netzgerät.
2. Steckdosenleiste
   Um an einer Steckdose mehrere elektrische Geräte gleichzeitig zu betreiben, werden Steckdosenleisten benötigt. Jeder Anschluss der Steckdosenleiste funktioniert dabei wie eine gleichwertige Steckdose. Wie kann das funktionieren?
   1. Plane ein Experiment, in dem du in verschiedene Schaltungen die Spannung misst (eine Spannungsquelle, zwei Glühlampen). Überprüfe, in welcher Schaltungsart elektrische Geräte gleichwertig betrieben werden können.
   2. Begründe deine Schaltung mithilfe der Definition für die elektrische Spannung.

   Hilfe:

   Es ist sinnvoll eine Reihenschaltung und eine Parallelschaltung auszuprobieren. In welcher Schaltung ist die "Antriebskraft" an beiden Messpunkten gleich?