PHYSIK → Klasse 7 & 8 → Kirchhoffsche Gesetze

Einstieg

1. 

   
   
   
   1. Beschreibe den Weg der Elektronen (Ladung) vom Minuspol der Spannungsquelle zum Pluspol der Spannungsquelle. Was passiert an den rot markierten Knotenpunkten?
2. 
   
   
   1. Die Stromstärke gibt an, wie viel Ladung pro Zeit durch einen Leiterquerschnitt fließt. Stelle eine Hypothese zum Zusammenhang zwischen der Stromstärke vor dem Knoten \(\textcolor{darkgreen}{I_0}\) und den Stromstärken hinter dem Knoten \(\textcolor{darkgreen}{I_A}\) und \(\textcolor{darkgreen}{I_B}\) auf.
   2. Ist die Stromstärke vor \(\textcolor{blue}{L_1}\) und hinter \(\textcolor{blue}{L_1}\) gleich geblieben?

   Hypothese:

   Die Ladungsträger teilen sich hinter dem Knoten auf. Insgesamt muss jedoch genau so viel Ladung in den Knoten reinfließen, wie rausfließt, d.h.: \[I_0=I_A+I_B\]

3. Experimente zur Stromstärke im verzweigten Stromkreis
   1. Baue den Schaltplan in Einstiegsaufgabe 1 nach und miss die Stromstärke an Lampe \(L_3\). Die Stromstärke liegt im mA Bereich.
   2. Plane ein Experiment, in dem du deine Hypothese aus Einstiegsaufgabe 2 überprüfst.
   Fertige zu Versuch 2 ein vollständiges Versuchsprotokoll, d.h.: Titel, Hypothese, Skizze des Aufbaus, Beobachtung/Messwerte, Auswertung/Deutung/Überprüfung der Hypothese.
   Du kannst dein Experiment auch schon vorher mithilfe folgender Simulation planen:
4. 
   
   
   1. Welchen Unterschied stellt man zwischen den Lampen \(\textcolor{blue}{L_1}\), \(\textcolor{blue}{L_2}\) und \(\textcolor{blue}{L_3}\) fest? Beziehe dich dabei auch auf die von den Elektronen an die Lampe abgegebene Energie.
   2. Die Spannung gibt an, wie viel Energie ein Ladungsträger an einem Bauteil abgeben kann. Stelle eine Hypothese zum Zusammenhang zwischen der Spannung an der Spannungsquelle \(\textcolor{purple}{U_0}\) und den Spannungen an den Lampen \(\textcolor{purple}{U_1}\), \(\textcolor{purple}{U_2}\) und \(\textcolor{purple}{U_3}\) auf.

   Hypothese:

   Die Ladungsträger geben an \(\textcolor{blue}{L_1}\) nur einen Teil ihrer Energie ab und den Rest an \(\textcolor{blue}{L_2}\), somit leuchten diese auch wengier hell als \(\textcolor{blue}{L_3}\). An \(\textcolor{blue}{L_3}\) können die Ladungsträger hingegen ihre gesamte Energie abgeben. Entsprechend gilt: \[U_0=U_1+U_2=U_3\]

5. Experimente zur Spannung im verzweigten Stromkreis
   1. Baue den Schaltplan in Einstiegsaufgabe 1 nach und miss die Spannung an Lampe \(L_3\). Die Spannung liegt im V-Bereich.
   2. Plane ein Experiment, in dem du deine Hypothese aus Einstiegsaufgabe 4 überprüfst.
   Fertige zu Versuch 2 ein vollständiges Versuchsprotokoll, d.h.: Titel, Hypothese, Skizze des Aufbaus, Beobachtung/Messwerte, Auswertung/Deutung/Überprüfung der Hypothese.
   Du kannst dein Experiment auch schon vorher mithilfe folgender Simulation planen:
6. In einer Schaltung wurden drei unterschiedliche Lampen eingebaut.
   
   
   
   1. Bestimme die fehlenden Größen.
   2. Welche Stromstärken \(\textcolor{darkgreen}{I_1}\) und \(\textcolor{darkgreen}{I_2}\) misst man an den Lampen \(\textcolor{blue}{L_1}\) und \(\textcolor{blue}{L_2}\)?

   Lösung:

   1. \(I_A=1\rm{A}\), \(U_1=2\rm{V}\), \(U_3=5\rm{V}\).
   2. \(I_1=4\rm{A}\), \(I_2=4\rm{A}\).

Aufgaben

1. Gib die Manschen- und Knotenregel für die folgende Schaltung an und überprüfe die Regeln durch ein geeignetes Experiment.
   
   1. Gib die Manschen- und Knotenregel für die folgende Schaltung an und überprüfe die Regeln durch ein geeignetes Experiment.
   2. Wie lässt sich an den Werten für die Stromstärke und die Spannung erkennen, dass die Lampen L1, L2 und L3 baugleich sind?