Physik 8. Klasse

Thema im 1. Halbjahr sind Kräfte und ihre Wirkungen: die Mechanik. Insbesondere bei Geräten und Maschinen des Alltags, die uns Menschen das Leben erleichtern, zeigt sich die Anwendung von physikalischem Wissen.

 

Im zweiten Halbjahr werden wir die zahlreichen Wirkungen von elektrischen Strom untersuchen. Auch hier werden wir die Anwendungen im Alltag fest im Blick haben.

 

Kräfte, Kraftwirkungen und mechanische Alltagsgeräte (Maschinen)

Kräfte erkennt man an ihren Wirkungen

Eine auf einen Körper einwirkende Kraft erkennt man an ihren Wirkungen. Sie kann eine Änderung seines Bewegungszustandes bewirken, d.h. der Körper wird schneller oder langsamer. oder ändert seine Bewegungsrichtung. Eine Kraft kann aber auch eine Verformung bewirken. Eine bleibende Verformung nennt man plastische Verformung, eine nach Krafteinwirkung verschwindende ist eine elastische Verformung. Beispiel für eine elastische Verformung ist die Dehnung eines Gummibandes während der Wirkung der Kraft F. Buch S. 126!


Masse und GewichtsKRAFT

Eine normale Tafel Schokolade hat 100 g. Wenn ein Astronaut diese Tafel mitnimmt auf den Mond, oder auf die Internationale Raumstation im Weltall, so hat diese Tafel immer noch eine Masse von 100 g.

Die Masse eines Körpers ist nämlich unabhängig vom Ort. Sie bleibt unverändert, es sei denn man schneidet etwas Schokolade von der Tafel ab. Dann hat sie danach natürlich nur noch eine kleinere Masse, weil der Tafel Schokolade ja nun ein Stück fehlt.

Legt man die Tafel Schokolade auf eine Waage, dann zeigt die Waage auf der Erde 100 g an. Eigentlich müssten Waagen ihre Messwerte in Newton (N) anzeigen, denn es wird eine Gewichtskraft gemessen. Aber der Mensch hat sich an die (wissenschaftlich nicht korrekte) Angabe in den Einheiten für Masse, g oder kg, gewöhnt.

Von 100 g Masse (z.B. eine Tafel Schokolade !) geht auf der Erde eine Gewichtskraft von 1 N aus, weil auf der Erde auf die Tafel Schokolade die Erdanziehungsskraft von ca. 9,81 m pro s hoch 2, gerundet 10 m pro s hoch 2 wirkt. -----> siehe Buch S. 136!

 

Auf dem Mond würdest Du beim wiegen der Tafel aber schnell enttäuscht sein, denn die Waage zeigt dort nur 17 g an, obwohl die Tafel unverändert ist. Die Anziehungskraft des Mondes ist nur 1/6 von der der Erde, deshalb geht von der Masse 100 g auf dem Mond nur eine Gewichtskraft von 0,17 N aus. Auf der Internationalen Raumstation ISS würde die Waage sogar nur 0 anzeigen, denn dort herrscht Schwerelosigkeit. 

 

Darstellung des Problems mit einer Tafel Schokolade (LINK anklicken)

 

MERKE: Die Masse eines Körpers ist ortsunabhängig! ( = überall gleich). Das Gewicht (besser die Gewichtskraft) ist aber ortsabhängig, also unterschiedlich auf der Erde, dem Mond, dem Mars und anderen Orten im Weltall !

 

Längenveränderung einer Metallfeder durch eine Krafteinwirkung

Durch die Erdanziehungskraft geht auf der Erde von Körpern / Massen eine erhebliche Kraftwirkung aus.

 

Mit einem Gummiband können wir einen einfachen Kraftmesser bauen.

Dieser Gummiband-Kraftmesser hatte allerdings einen Nachteil. Die Abstände zwischen den Strichen sind nicht gleichmäßig, da sich das Gummiband nicht gleichmäßig (also linear-elastisch) verformt! Deshalb wird in professionellen Kraftmessern eine Stahlfeder verwendet.

 

Wenn wir auf der Erde eine Masse an eine elastisch verformbare Metallfeder hängen, dann ändert sich die Länge der Feder.  Die Längenänderung ist proportional zur Kraftwirkung durch die Massestückchen ("Gewichte"). Daher können wir eine elastisch verformbare Metallfeder als Kraftmesser benutzen.

Messergebnisse der elastischen Federlängenveränderung durch die Kraftwirkung von unterschiedlich schweren Massestückchen.

Ergebnis: Je größer die angehängte Masse, desto größer die Längenzunahme. 

 

Beim Auftrag in einem Diagramm offenbart sich: Zwischen dem verwendeten Massestücken und der dadurch verursachten Längenveränderung der Feder besteht sogar ein linearer Zusammenhang.

Mit anderen Federn werden ähnliche Ergebnisse erzielt, wenn auch mit  unterschiedlich starker Längenveränderung. Die unterschiedlich starke Längenveränderung bei unterschiedlichen Federn und gleicher angehängter Masse wird durch eine Federkonstante berücksichtigt.

 

Es gilt das Hooke´sche Gesetz:      F = D *L

 

Hierin ist F= Kraft, D = stofftypische Verformungskonstante (Federkonstante) und L die durch die Kraft erzeugte Längenänderung der Feder.

Buch S. 129!

 

 

 

Bungee springen: Seriöser Anbieter oder Himmelfahrtskommando?

 

Elastische Verformung einer Feder

Vergleich von Gummi und Stahlfeder und Aufgaben zum Hooke´schen Gesetz 

Bei der Untersuchung der elastischen Dehnung von zwei unterschiedlichen  Federn zeigte, dass jede Feder ihre Länge direkt zur Kraft proportional vergrößert. Die Größe der Längenveränderung wird durch die individuelle Federkonstante bestimmt.

Dies ist das HOOKsche Gesetz:

F (die Kraft) = X (Federkonstante) mal L (Längenänderung)

 

Die Größe einer Kraft F wird in der Einheit Newton (N) angegeben.

Zur Messung der Gewichtskraft werden Kraftmesser eingesetzt. Oft sind Waagen in Masseeinheiten (kg) geeicht, obwohl die Gewichtskraft eigentlich in Newton angegeben werden müßte!

 

Kräfte haben eine Wirkrichtung

Außerdem haben wir beim Seilziehen gesehen, dass Kräfte immer auch einen Angriffspunkt und eine Wirkrichtung haben. Eine Kraft wird daher in der Physik oft durch Pfeile dargestellt. Die Länge des Pfeils stellt die Größe (Betrag) der Kraft dar, die Richtung dagegen die Wirkungsrichtung. Wirken zwei gleich große Kräfte in exakt entgegengesetzter Richtung, so heben sie sich auf, wie oben im Bild (Chinaaustauschschüler zu Besuch bei der Junior Highschool in Tangxia 2012). Buch S. 126-127 und 130-131!

 

 

Kräfteaddition

Wirken mehrerer Kräfte an einem Wirkort: Kräfteaddition

Außerdem haben wir am Beispiel das Spiel der Kräfte beim Seilziehen und beim Ausführen von zwei Hunden durch einen Menschen betrachtet. Die resultierende Gesamtkraft läßt sich graphisch ermitteln. Wie dies geht habt ihr im Unterricht gelernt. Hier kannst Du Dir dies noch einmal in einer Animation ansehen:

 

Beispiel:

http://www.zum.de/dwu/pme007vs.htm (leicht)

http://www.zum.de/dwu/pme008vs.htm (schwieriger)

 

 

Quelle: http://www.gigers.com/matthias/schule/physik_mechanik_kraefte_darstellung.pdf

 

Vorbereitungszettel für die Lernkontrolle am 16.11.2023

Ich weiß es: Auf dem folgenden Vorbereitungsblatt müsste R8a stehen! Es gilt trotzdem :-) .

 

Ihr müsst die Gesamtkraft aus zwei Einzelkräften bestimmen können, also die zeichnerische Kräfteaddition können! Außerdem die unten stehenden Dinge:

Kraftzerlegung

Eine Kraft kann auch in zwei Bestandteile aufgespalten werden. Man nennt dies Kräftezerlegung. Die entstehenden Teilkräfte wirken dann mit unterschiedlicher Stärke und in unterschiedliche Richtungen. Die Kräftezerlegung kann ebenfalls mit dem Kräfteparallelogramm dargestellt werden.

 

Als Beispiel hierfür haben wir ein 2,2 N (220g) Gewicht an ein zwischen zwei Kraftmessern hängendes Seil gehängt. Wir haben dann die Kräfte gemessen, die jeweils an den Kraftmessern angezeigt wurden. Bei symmetrischer Lage des Gewichtes in der Mitte des Seiles zeigten beide Kraftmesser ungefähr 1,1 N an. Bei asymmetrischer Lage zeigte der Kraftmesser jeweils mehr an, der dem Gewicht am nächsten war. Die Gewichtskraft wird also entsprechend der Position auf die beiden Kraftmesser aufgeteilt.


Die Kräfte lassen sich graphisch durch die so genannte Kraftzerlegungsmethode mit einem Kräfte-Parallelogramm ermitteln. Eine Arbeitsvorschrift dazu findest du in deinem Physikordner! Die unten folgenden Bilder zeigen schrittweise, wie es gemacht wird. KLICK AUF DIE BILDER FÜR EINE VERGRÖßERTE DARSTELLUNG ! Mehr dazu in deinem Buch S. 131.

 

Lösung durch graphische Kraftzerlegung

Hier zwei Aufgaben zum Üben:

Aufgaben R8 PH Kraftzerlegung.pdf
Adobe Acrobat Dokument 14.1 KB

Lösung

In rot sind die parallel an die Spitze des Originalkraftpfeils verschobenen Linien der Kraftwirkungsrichtungen eingezeichnet. Am Schnittpunkt der verschobenen Wirkungslinien mit den originalen Linien werden die Pfeilspitzen eingezeichnet. Die daraus erhaltenen Teilkräfte entsprechen jeweils der Pfeillänge vom Ursprung bis zur Pfeilspitze. Die Größe der Kraft wird über Dreisatz ausgerechnet.

Weitere Übungsaufgabe

Die Lösung folgt etwas weiter unten. Versuch es möglichst zuerst selbst, bevor Du weiter unten auf dieser Seite nachschaust, ob Du es richtig gemacht hast.

Kraftsparende Werkzeuge und ihre Funktion

Gleicher Effekt mit weniger Kraft: Hebelwirkung

Beim öffnen einer Tür kann man schon die Bedeutung der Hebelwirkung erfahren: drückt man auf der Schanier-abgewandten Seite, so lässt sie sich mit wenig Kraftaufwand öffnen. Drückt man dagegen in Schaniernähe gegen die Tür, so benötigt man sehr viel mehr Kraft. Je länger der Hebel, desto weniger Kraft ist erforderlich um die gleiche Gewichtskraft zu bewegen.

 

Ihr solltet im Schülerversuch den Zusammenhang zwischen Hebellänge und Kraft beim zweiarmigen Hebel quantitativ (mengenmäßig) erforschen. Zweiarmige Hebel kennen wir alle von den Wippen auf dem Kinderspielsplatz. 

 

Lastarm ------------------O----------------- Kraftarm (mit Federwaage)

mit Gewicht

 

Bei den Hebeln ist jeweils der Abstand vom Gewicht oder der Federwaage zum Drehpunkt angegeben.

Lasthebel Gewicht Krafthebel gemessene Kraft
25 cm 200 g = 2 N 25 cm       1,65 N
20 cm 200 g = 2 N 25 cm

      1,2 N

15 cm 200 g = 2 N 25 cm

      0,8 N

10 cm 200 g =  2 N 25 cm

        0,4 N

       
25 cm 200 g = 2 N 20 cm

          2,15 N

25 cm 200 g = 2 N 15 cm

     3 N

25 cm 200 g = 2 N 10 cm

          4,25 N

25 cm 200 g = 2 N 5 cm     10 N

Sind der Lastarm und der Kraftarm gleich lang, so ist zum Heben eines Gewichts von 100g erwartungsgemäß eine Kraft von 1 N erforderlich. Die erforderliche Kraft wird gleichmäßig kleiner, wenn der Lasthebel verkürzt wird. Wird dagegen der Krafthebel verkürzt, so wird mehr Kraft zum Heben des Gewichts benötigt. Auch mit einem 200 g Massestück lässt sich dies beobachten. Kleinere Abweichungen von den Idealwerten beruhen natürlich auf Messfehler. 

 

Befindet sich der Balken in der Waagrechten, dann sind die auf beiden Seiten des doppelarmigen Hebels (Balkens) wirkenden Kräfte gleich groß:

F (Lastarm) = F (Kraftarm).

 

Es gilt:

Last * Lastarm = Kraft * Kraftarm,

 

also

F (Gewicht) * Länge des Lastarms = F (Kraftmesser) * Länge des Kraftarms .

 

Übung am Computer

Video-Link zur Hebelwirkung beim zweiseitigen Hebel

 

Rolle der Rollen bei einfachen Lasthebemaschinen

 

 

Hier eine ÜBUNG DAZU: 

Flaschenzug Übung (interaktiv !!)

 

FAZIT: Nach der GOLDENEN REGEL der Mechanik lässt sich Arbeit nicht einsparen. Eine bestimmte Arbeit lässt sich nur leichter machen, indem eine Maschine, z.B. ein Flaschenzug, die hierbei aufzuwendende Kraft veringert. Dann wird aber der Weg (gezogene Seillänge, Wegstrecke zum Gipfel eines Berges) entsprechend länger, denn          

 

Arbeit = Kraft x Weg , also W = F mal s (Einheit = Newtonmeter Nm

oder J (Joule).

 

Kraft, Arbeit und Leistung

Den Zusammenhang zwischen der Kraft (F ; angegeben in N = Newton), der Arbeit  (W ; W = Kraft multipliziert mit Weg (der Weg wird oft auch Strecke genannt), W = F mal s , Die Einheit ist Nm (Newtonmeter oder J (Joule) und der Leistung (P = W / t ; t = Zeit) erklärt das folgende Video.

 

Hier ein Beispiel zur Leistung aus dem Schüleralltag :-) :

Wer die gleiche Arbeit in weniger Zeit leistet, der erbringt eine höhere Leistung. Beispiel: Wer seine Hausaufgaben bei gleicher Qualität in der halben Zeit erledigt hat, der hat definitiv eine größere Leistung erbracht als ein langsamerer Schüler (und verdient damit auch das mehr an Freizeit, das er dann hat) !!

Elektrizität

Wir vergessen oft die Bedeutung von Elektrizität für unser tägliches Leben, da wir eine sichere Stromversorgung geniessen und bei uns Strom immer zur Verfügung steht. Erst wenn unsere Stromversorgung einmal ausfällt oder wir an einem Ort ohne Stromversorgung sind, merken wir, wo überall Strom in unserem Alltag zur Anwendung kommt.

 

LINKTIPP: Einfache Stromkreise - Wissenswertes zum elektrischen Strom

 

Wir haben zum Einstieg Luftballons auf dem Kopfhaar eures Lehrers gerieben und dadurch standen ihm die Haare hoch! Zwei derart geriebene Ballone stoßen sich beim näher zusammen bringen voneinander ab, während sie sich an den Arm der Versuchsperson anhängen und für eine kurze Zeit nicht runterfallen. Beim Kontakt mit einem Elektroskop schlägt der Zeiger voll aus ---> der Ballon trägt eine elektrische Ladung!

 

 

 

Verbindet man den negativen Pol einer Stromquelle mit dem positiven Pol einer Stromquelle, so fließt Strom! Wer strömt eigentlich beim elektrischen Strom? Elektronen, sehr kleine, negativ geladene Teilchen.

 

Filme:

Was strömt beim elektrischen Strom? (Löwenzahn mit Peter Lustig)

Simple Physics Strom-Erklärvideo (deutsch)

 

 

Planet Wissen erklärtWas ist elektrischer Strom?

Toller ÜBERBLICK zu Elektrizität / Elektrischer Strom bei ARTE JUNIOR (Film)

 

Als nächstes habt ihr Kenngrößen des elektrischen Stroms, die in Volt (V) gemessene Spannung und die in Ampere (A) gemessene Stromstärke kennen gelernt und durch Modelle anschaulich gemacht bekommen.

Ihr habt außerdem den Aufbau eines einfachen Stromkreises und das Darstellen mittels Schaltbild gelernt. Dabei habt ihr mit die Symbole für Schalter, Spannungsquellen, Glühlampen, Motoren und Messgeräte gelernt.

 

Wechsel- und Gleichstrom

Zum Handyladen braucht man Gleichstrom, aus der Leitung kommt aber Wechselstrom. Was ist der Unterschied?

  • Beim Gleichstrom bleibt die Spannung konstant und die Elektronen bewegen sich die ganze Zeit in eine Richtung.
  • Beim Wechselstrom ändert sich die Spannung ständig und die Elektronen ändern andauernd ihre Bewegungsrichtung - sie schwingen hin und her.   

Der Wechselstrom muss daher für das Laden eines Handyakkus mit einem Transformator von 220 V auf die richtige Spannung, beim Handy sind dies 5 V, umgewandelt werden. Außerdem muss aus dem Wechselstrom noch Gleichstrom werden. Dies macht ein Gleichrichter. Er lässt die Elektronen nur in einer Richtung durch.

Stromkreise mit Reihen- und Parallelschaltung

Bei der Reihenschaltung sind die Stromumwandler (hier Glühbirnen) hintereinander im gleichen Stromkreis eingebaut. Unterbricht man den Stromkreis irgendwo, so gehen beide Glühbirnen gleichzeitig aus.

Bei der Parallelschaltung sind die Stromumwandler (hier Glühbirnen) parallel in jeweils eigenen  Stromkreisen eingebaut.

Unterbricht man den Stromfluss in einen dieser Stromkreis, so geht nur die in diesem Stromkreis eingebaute Glühbirne aus. Die andere leuchtet weiter. Außerdem leuchten die Glühbirnen heller als bei Reihen-schaltung mit der gleichen Batterie.

 

 

Messung von Stromstärke und Spannung 

Auch Messgeräte können in Reihen- oder in Parallelschaltung in einen Stromkreis eingebaut werden.

 

Zur Messung der Stromstärke I muss das Messgerät in Reihe mit allen Stromumwandlern (Glühbirnen) im Stromkreises angeschlossen werden.

Zur Messung der Spannung U muss das Messgerät dagegen parallel zum Stromkreis mit allen Stromumwandlern (Glühbirnen) angeschlossen werden.

Der elektrische Widerstand und das Ohmsche Gesetz

Bei einem anderen Versuch haben wir folgendes beobachtet: Je mehr Salz wir in Wasser gegeben haben, desto mehr Stromstärke beobachteten wir bei konstanter Spannung. Die Leitfähigkeit nimmt zu oder anderes herum betrachtet scheint im Stromkreis weniger Widerstand gegen den Stromfluss zu existieren.

Ein anderes Beispiel: Je mehr Glühlampen wir parallel in einem Stromkreis einbauen, desto mehr Stromstärke ist messbar: ungefähr die x-fache Stromstärke bei x Glühlampen. Dafür sorgen die parallelen (alternativen) Stromwege im Stromkreis. Die Spannung wird dabei kleiner.

 

Diese Zusammenhänge erkannte auch Georg Simon Ohm. Er formulierte das nach nach ihm benannte Gesetz: U = R x I  (die Spannung U ist gleich Widerstand R mal Stromstärke I) mit R= Widerstand, U = Spannung und

I = Stromstärke.

 

Link zum Ohmsches Gesetz  bei Leifi Physik. Hier in der Animation kann man mit den Reglern U und R verändern. Schaut einmal, was sich dadurch verändert!

 

Georg Simon Ohm und der (elektrische) Widerstand Film-Link

Widerstand hatte in Ohms Leben eine ganz besondere Bedeutung. Ohm erarbeitete die wissenschaftlichen Grundlagen des elektrischen Widerstands. Er erfuhr aber auch gesellschaftlichen Widerstand gegen seine persönliche Karriere, da er aus bescheidenen Verhältnissen stammte. So dauerte es lange, bis man seine Erkenntnisse angemessen würdigte.

 

LINKTIPP: Modell für den elektrischen Widerstand

 

Der elektrische Widerstand R hängt von mehreren Parametern ab:

 

  1. Material 
  2. Durchmesser des elektrischen Leiters (Je größer der Drahtquerschnitt, desto weniger Widerstand.)
  3. Länge der vom Strom durchströmten Drahtes  (Je länger der Draht, desto mehr Widerstand hat er.)
  4. Temperatur des Materials  (Je höher die Temperatur, desto größer ist der Widerstand eines Materials.)

 

Wir nutzen veränderbare (regelbare) Widerstände zur Regelung der Lichthelligkeit von Lampen, Lautstärke von Radios, Geschwindigkeit von elektrischen Fahrzeugen, Wärmeabgabe unseres Elektroherds ... 

 

 

Berechnung des elektrischen Gesamtwiderstandes

Für die Berechnung des elektrischen  Gesamtwiderstandes gilt bei Reihenschaltung von Widerständen:

R (gesamt) = R1 + R2 + R3 ..., d.h bei Reihenschaltung von Widerständen ist der Gesamtwiderstand die Summe der Einzelwiderstände.

 

Bei Parallelschaltung von Widerständen erniedrigt (ja, richtig gelesen !) sich der Gesamtwiderstand im Stromkreis, da durch die Parallelschaltung zusätzliche (alternative) Stromwege entstehen !!!

Bei zwei parallel geschalteten Widerständen gilt:

R (gesamt) = R1 x R2 /  R1 + R2 oder mathematisch umgewandelt

 

1 / R(gesamt) = 1 / R1 +  1 / R2

 

Gefahren durch elektrischen Strom

Besondere Gefahren gehen von Strom aus, wenn er eine gewisse Spannung oder Stromstärke übersteigt. Ab einer Spannung von 42 V und Stromstärken ab 30 mA bei Wechselstrom und 300 mA bei Gleichstrom wird Strom lebensgefährlich.

 

Trotzdem kann ein Mensch auf einer Freilandleitung bei 500.000 V Spannung arbeiten https://www.youtube.com/watch?v=rkYq17gTCq8 und ihm passiert nichts! Warum stirbt er nicht?

 

Nun, Strom ist nur gefährlich, wenn er durch den Körper fließt. Dies setzt einen geschlossenen Stromkreis voraus. Ohne Kontakt zur Erde oder dem zweiten Pol besteht also keine Gefahr. Deshalb setzen sich Vögel auch problemlos auf Hochspannungsleitungen. Aber wehe, sie berühren z.B. mit den Flügeln die andere Leitung oder den Mast, oder kommen ihnen zu nahe!

Oder du lässt einen Drachen steigen und er bekommt Kontakt zu einer Hochspannngsleitung: hier https://www.youtube.com/watch?v=hYd4fUxlCL0 ging es durch enorm viel Glück noch einmal gut!

Auch auf Waggons sollte man nicht klettern. Der 17-jährige Kenny hatte viel, sehr viel (!) Glück, denn er überlebte einen Stromschlag mit 15000 V, allerdings mit schweren Verbennungen:

https://www.dailymotion.com/video/x2uq94m . Andere haben weniger Glück und sterben bei so etwas!!
                                           

Sicherungen schützen vor Gefahren des elektrischen Stroms

Bei diesem Experiment fängt der Draht bei Stromfluss an zu glühen und das Papier verbrennt.

 

Haushaltsgeräte und Menschen werden durch technische Schutzeinrichtungen vor Schaden durch elektrischen Strom oder schadhafte Elektrogeräte geschützt. Es handelt sich hierbei um verschiedene Sicherungsautomaten, z.B. Leitungs-Überlastsicherungen und Fi-Fehlerstromschalter, und Schutzkontakt-Steckverbindungen.

Funktionsweise von Sicherungsautomaten

 

Die elektrische Leistung und Arbeit

Die elektrische Leistung, abgekürzt mit dem Buchstaben P für Power, ist das Produkt der Spannung U und der Stromstärke I, also

 

P = U x I   (Leistung = Spannung x Stromstärke)

 

Die Einheit der elektrischen Leistung ist Watt (W). Eintausend Watt sind ein Kilowatt (kW). Die Einheit Watt kennen wir von Glühlampen, der Mikrowelle, dem Föhn, dem Elektromotor .... Die Leistungsangabe in Watt oder Kilowatt zeigt mir wie leistungsfähig ein Gerät ist und wie viel Strom es dazu benötigt.

 

 

 

Nicht verwechseln darfst Du diese physikalische Einheit der Leistung, W (Watt), mit der "Abkürzung"  für die geleistete elektrische Arbeit. Die Arbeit wird nämlich in Formeln durch W (von W = Work) abgekürzt. 

Die geleistete elektrische Arbeit W wird zum Beispiel durch den Stromzähler der Haushalte gemessen und auf der Basis dieser Messung wird die Stromrechnung erstellt. Für die Berechnung der elektrischen Arbeit W wird die Zeit ermittelt, während der eine elektrische Leistung erbracht wurde.

Das Produkt aus Leistung und Zeit ist die elektrische Arbeit W:

 

W = P x t    (Arbeit = Leistung x Zeit)

 

Daher kommen also die Wattstunden oder Kilowattstunden, für die eure Eltern zahlen müssen.

 

Mit der Formel weiter oben hat man durch Ersetzen von P übrigens auch

W = U x I x t , falls man direkt die Spannung und Stromstärke einsetzen möchte.

 

Magnetische Wirkungen des elektrischen Stroms

 

Man kann erstaunlich einfach einen Elektromagnet bauen. Dazu muss mit einem Stab oder einen Stift eine Kupferdrahtwicklung erzeugt werden. Bei Stromfluss kann man mit einem Kompass eine schwache magnetische Wirkung beobachten.

Deutlich größer ist der Effekt mit einem Eisenstab in der Mitte der Wicklung. Mit diesen Eisenkern zeigt die selbst hergestellte Spule bei gleicher elektrischer Stromstärke eine deutlich stärkere Magnetkraft.

 

Einfacher Heimversuch zum Elektromagnetismus

Ausführlichere Erklärung dazu bei Physik für Kids

 

 

Ein kurze Übersicht zum Magnetismus und Elektromagnetismus erhältst Du hier: https://www.youtube.com/watch?v=TtrynAaLU1I

 

Der Leiterschaukel-Versuch

Unsere Versuche mit der Leiterschaukel und der Drehspule haben gezeigt,  dass ein Magnetfeld entsteht, wenn Strom fließt. Dieses kann mit anderen Magnetfeldern wechselwirken, zum Beispiel mit dem eines Permanentmagneten. Da sich Südpol und Südpol abstossen und Südpol und Nordpol anziehen entsteht dadurch Bewegung!

 

 

So funktioniert ein Elektromotor - der Korkenmotor

Aus ein paar Alltagsmaterialien lässt sich ein einfacher Elektromotor bauen, der uns die Funktionsweise verständlich macht.

 

Arbeitsblatt dazu.

 

Weitere Filme und Animationen zum Thema Strom

Vergleich Wechselstrom und Gleichstrom