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Elektrischer Strom

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Kurzinfo
Unterrichtsideen
Diese Seite enthält Unterrichtsideen, die du ausprobieren oder hier diskutieren kannst.
gut
Diese Seite ist, so wie sie ist, schon gut für den Unterricht bzw. den Schuleinsatz zu gebrauchen, darf aber gerne noch ergänzt werden.

Inhaltsverzeichnis

Einführung

Nuvola apps edu science.png   Versuch
Nähere die Hand einer Kerzenflamme.
Berühre die Pole einer Batterie.
Erzeuge Blitze mit der Hochspannungsspule.
Spüre den Stromschlag, verursacht durch eine Induktionsspule.

Unser Wärmegefühl warnt uns vor Wärme und Verbrennung. Für den elektrischen Strom haben wir kein Wärmegefühl. Überall, wo Elektrizität dem Menschen gefährlich werden kann, müssen wir Schutzmaßnahmen ergreifen (z.B. Warnschilder).

Hand.gif   Übung
1. Wofür wird bei dir zu Hause Strom gebraucht?
2. Könnten wir heute wohl ganz ohne Elektrizität auskommen?
3. Kann ein Auto ohne Elektrizität fahren?
4. Was weißt du über die Entdeckung der Elektrizität?
5. Was weißt du über elektrische Erscheinungen bei Mensch und Tier?

Strom als Energieträger

Nichts geht mehr ohne den elektrischen Strom, das ist jedem bekannt.

Nuvola apps edu science.png   Versuch
Lass am Fahrrad den Dynamo mitlaufen und zähle die Umdrehungen des Rades, das du mit der Hand angeworfen hast.
Klemme das Kabel vom Dynamo ab und wiederhole den Versuch.

Der Fahrraddynamo ist ein kleines Kraftwerk. Der elektrische Strom überträgt die Energie vom Dynamo zur Lampe. Du musst kräftig treten, damit die Lampe leuchtet.

Der elektrische Strom ist ein Energieträger. Er überträgt die elektrische Energie von der Quelle zum Verbraucher. Beim Fahrrad ist die Quelle der Dynamo, die Lampe der Verbraucher.

Nuvola apps edu science.png   Versuch
1. Setze einen Heizlüfter in Betrieb und beobachte genau, was geschieht.
2. Lass eine eingeschaltete Taschenlampe über Nacht liegen. Ist die leere Batterie leichter als die volle?

So fließt die Energie beim Heizlüfter.

El 001.gif

Das Bergwerk fördert die Kohle. Im Kraftwerk wird die Kohle verbrannt, es kommt Strom heraus. Ein Teil der Energie, die in der Kohle steckt, kann nicht in Strom verwandelt werden, sie wird als Wärme vom Kraftwerk an die Umgebung abgegeben. Der Strom gelangt über Leitungen in unsere Steckdose und von dort in den Heizlüfter. Im Heizlüfter wird die Energie, die der Strom mitgebracht hat, in Bewegung (Propeller) und Wärme (Heizstäbe) umgewandelt. So lange der Heizlüfter bei kaltem Wetter in Betrieb ist, bleibt das Zimmer warm. Die Wärme gelangt durch die Wände und Fenster wieder in die Umgebung. Es muss also ständig nachgeheizt werden.

Elektrische Energie kann auch anders, als durch ein Kohlekraftwerk gewonnen werden.

Nuvola apps edu science.png   Versuch
Eine Solarzelle wird mit dem Licht einer Lampe oder mit Sonnenlicht bestrahlt.
Daran angeschlossen ist ein kleiner Solarmotor.

Eine Solarzelle wandelt Lichtenergie in elektrische Energie um.

El 002.gif

Mit der kleinen Solarzelle können wir natürlich keinen Heizlüfter betreiben. Es gibt aber große Photovoltaikanlagen, das sind Anlagen mit sehr vielen Solarzellen, die ein Vielfaches der elektrischen Energie liefern können, die ein Heizlüfter benötigt. Der Vorteil solcher Anlagen ist, es entsteht kein CO-2, wie bei der Verbrennung von Kohle.

Nuvola apps kig.png   Merke
Der elektrische Strom ist ein Energieträger. Er überträgt die elektrische Energie von der Quelle zum Verbraucher.
Elektrische Energie lässt sich in geringem Maße speichern. Dazu benötigt man Batterien und Akkus.

Elektrischer Stromkreis

Nuvola apps edu science.png   Versuch
Eine Glühlampe wird mit einer Batterie zum Leuchten gebracht.
Der Schaltungsaufbau wird genau untersucht.
Nuvola apps kig.png   Merke
Experimentiere niemals mit Strom aus der Steckdose. Es besteht Lebensgefahr.
El 003.gif
Nuvola apps kig.png   Merke
Der elektrische Strom kann nur in einem geschlossenen Stromkreis fließen.
Die Spannungsquelle ist als Ursache des elektrischen Stromes der wichtigste Bestandteil des Stromkreises.
Leitungen dienen zum Stromtransport zwischen Spannungsquelle und Verbraucher. Es wird zwischen Hin- und Rückleitung unterschieden.
Hinleitung: Die Hinleitung übernimmt den Stromtransport von der Spannungsquelle zum Verbraucher.
Rückleitung: Die Rückleitung übernimmt den Stromtransport vom Verbraucher zurück zur Spannungsquelle.
Der Verbraucher wandelt die elektrische Energie in eine andere Energieform um (z.B. in Licht, Wärme, Bewegungsenergie).

Bemerkung: Geräte, die mit elektrischem Strom betrieben werden, nennt man im Volksmund Verbraucher. Man spricht davon, dass diese Geräte Strom oder elektrische Energie verbrauchen. Das ist physikalisch nicht korrekt, denn Energie kann weder erzeugt, noch verbraucht, sondern nur in eine andere Form umgewandelt werden.

Nuvola apps edu science.png   Versuch
Die Beleuchtungsanlage am Fahrrad wird untersucht. Wo befindet sich die Rückleitung?

Ergebnis: Bei der Fahrradbeleuchtung bildet der Rahmen ein Teil des Stromkreises. Bei Schienenfahrzeugen wird der Stromkreis über die Schienen geschlossen.

Nuvola apps edu science.png   Versuch
Ein Schalter oder Taster dient als Unterbrecher im Stromkreis.


El 004.gif Durch den Taster kann der Stromkreis beliebig geschlossen oder unterbrochen werden.

Die Glühlampe leuchtet nur dann, wenn der Stromkreis geschlossen ist.

Schaltzeichen

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Wasserkreislauf, Stromkreislauf

El 006.gif
Nuvola apps kig.png   Merke
Strom wird nicht verbraucht.
Mit dem Strom wird Energie transportiert, die in Elektrogeräten in andere Energieformen umgewandelt wird.
Der Strom fließt im Kreis.
Die Energie fließt von der Quelle zum Verbraucher.
Der Wasserkreislauf ist nur eine Analogie zum elektrischen Stromkreislauf. Daher sollten folgende Unterschiede im Unterricht angesprochen werden:
  • Schließt man einen Schalter im Stromkreislauf, fließt Strom. Schließt man ihn im Wasserkreislauf, fließt kein Wasserstrom.
  • Unterbricht man den Stromkreis durch durchschneiden der Kabel, fließt kein elektrischer Strom mehr und keine Elektronen "fließen" aus dem Kabel heraus. Schneidet man beim Wasserkreislauf den Schlauch durch, fließt das Wasser heraus.

Beispiele für Energieumwandlungen

El 007.gif


Leiter und Nichtleiter

Untersuchung fester Stoffe auf ihre elektrische Leitfähigkeit

Nuvola apps edu science.png   Versuch
Verschiedene feste Stoffe werden auf ihre Leitfähigkeit untersucht, z.B. Metalle, Holz, Kohle, Kunststoff, Bleistiftmine.


El 008.gif Alle Materialien, die auf elektrische Leitfähigkeit untersucht werden sollen, werden in die offene Stelle des Stromkreises gegeben. Leuchtet die Glühbirne auf, so leiten sie den elektrischen Strom gut.


Nuvola apps kig.png   Merke
Alle Stoffe, die den Strom leiten, heißen elektrische Leiter.
Alle Stoffe, die den Strom nicht leiten, heißen elektrische Isolatoren.


Untersuchung von Flüssigkeiten auf ihre elektrische Leitfähigkeit

Nuvola apps edu science.png   Versuch
Verschiedene Flüssigkeiten werden auf ihre Leitfähigkeit untersucht, z.B. destilliertes Wasser, Essig, Spiritus, Mineralwasser, Leitungswasser, Salzwasser, Speiseöl


El 009.gif In das Gefäß, in dem sich die zu untersuchende Flüssigkeit befindet, werden zwei Elektroden eingeführt.

Bemerkung: In den Fällen, in denen die Glühbirne keinen Stromfluss mehr anzeigt, kann eine empfindliche Leuchtdiode verwendet werden


Der menschliche Körper als elektrischer Leiter

Nuvola apps edu science.png   Versuch
Bilde eine Schülerkette, verwende eine Batterie und ein empfindliches Messgerät zur Demonstration der Leitfähigkeit des menschlichen Körpers.


Nuvola apps kig.png   Merke
Auch der menschliche Körper leitet den elektrischen Strom. Daher Vorsicht beim Umgang mit elektrischem Strom. Eine Taschenlampenbatterie ist ungefährlich. Der Strom aus der Steckdose ist lebensgefährlich.
Gute Leiter: Alle Metalle leiten den Strom. Besonders Platin, Gold, Kupfer und Aluminium. Auch Kohle leitet den elektrischen Strom.
Schlechte Leiter: Lösungen von Säuren, Basen und Salzen leiten den Strom. Leitungswasser und feuchte Erde leiten den Strom. Auch der menschliche Körper leitet den Strom.
Nichtleiter: Luft, Gummi, Kunststoff, trockenes Papier, Öl, Glas, Keramik und destilliertes Wasser. Nichtleiter nennt man auch Isolatoren.


Was sind Elektronen?

Woher kommt die Elektrizität?

- Ist sie in den Drähten schon vorhanden ?
- Oder wird sie in der Spannungsquelle erzeugt ?

Was ist das, was wir Strom nennen und durch die Leitung fließt?


Nuvola apps edu science.png   Versuch
Ein paar Schüler simulieren die Elektronen, die durch die Spannungsquelle angetrieben werden. Spannungsquelle bedeutet Antrieb.
Der Rest der Klasse stellt sich, nicht zu weit auseinander, auf und bleibt stehen. Glühlampe bedeutet Hemmung.
Die Schüler, die die Elektronen verkörpern, laufen durch die fest stehende Gruppe. Dabei gibt es etwas Gerangel und ein paar Reibereien.


Ein einfaches Atommodell:

Alle Stoffe, die wir kennen, sind aus kleinen Bausteinen, den Atomen zusammengesetzt. Die Atome bestehen aus einem positiv geladenem Kern und den negativ geladenen Elektronen.

Man kann sich den Aufbau eines Atoms etwa so vorstellen wie unser Sonnensystem. Im Sonnensystem bewegen sich alle Planeten um die Sonne. Im Atom bewegen sich alle Elektronen auf bestimmten Schalen um den Atomkern. Die Elektronen auf der äußersten Schale sind nur locker mit dem Atomkern verbunden. Diese sind für den elektrischen Strom verantwortlich.

Aus der Sicht der Atome unterscheiden sich alle Elemente nur durch die Anzahl der Elektronen. Das einfachste Atom ist das Wasserstoffatom, es besteht aus dem Kern und einem Elektron.

Ein Kupferatom hat ebenfalls einen Atomkern, aber insgesamt 28 Elektronen.


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Elektrischer Strom, ein Modell

El 011.gif Ähnlich, wie durch eine Wasserleitung Wasser fließt, fließen durch einen Leiter (Draht) Elektronen. In der Wasserleitung strömt Wasser, man spricht von einem Wasserstrom. Im elektrischen Leiter strömen Elektronen, man spricht vom elektrischen Strom. In der Wasserleitung werden die Wasserteilchen durch eine Pumpe in Bewegung gesetzt. Im elektrischen Leiter werden die Elektronen durch die Spannungsquelle in Bewegung gesetzt.


Hand.gif   Übung
1. Was ist der Unterschied zwischen einem guten, einem schlechten und einem Nichtleiter ?
2. Wie kann man den Antrieb der Elektronen verstärken ?


Lösung zu 1:

In einem guten Leiter ist die Beweglichkeit der Elektronen groß, ihre Bewegung wird kaum gehemmt.
In einem schlechten Leiter ist die Beweglichkeit der Elektronen gering, ihre Bewegung wird stark gehemmt.
In einem Nichtleiter oder Isolator ist die Beweglichkeit der Elektronen sehr stark eingeschränkt, sie können sich so gut wie nicht bewegen.

Lösung zu 2:

Der Antrieb der Elektronen hängt von der elektrischen Spannung ab.
Schaltet man zwei oder mehrere Spannungsquellen hintereinander, so vergrößert sich die elektrische Spannung und damit auch der Antrieb der Elektronen.
Einfach formuliert kann man sagen:
Die elektrische Spannung ist die treibende Kraft im Stromkreis.

Wärme und Licht durch Strom

Wärme durch Strom

Nuvola apps edu science.png   Versuch
Ein Eisen- und ein Kupferdraht werden in Reihe geschaltet. Darüber wird ein Papierfähnchen gehängt.


El 012.gif Drähte, die von Elektrizität durchflossen werden, verwandeln elektrische Energie in Wärme. Wir nennen das die Wärmewirkung des elektrischen Stroms. Wie viel Wärme in einem Draht erzeugt wird,hängt ab von:
- der Stärke des Stromes
- dem Material des Drahtes
- der Länge und der Dicke des Drahtes.


Nuvola apps edu science.png   Versuch
Ein Draht aus Konstantan wird mit Strom aufgeheizt. Ebenso ein Drahtwendel aus Konstantan.

Ergebnis:

Der Draht glüht und sendet dabei schwaches Licht aus. Wird der Draht zu einer Drahtwendel gewickelt, dann erwärmt er sich bei gleicher Stromstärke mehr und das Leuchten wird stärker.


El 013.gif Wie entsteht durch Elektrizität Wärme?

Die Spannungsquelle treibt die Elektronen durch den Draht. Dabei zwängen sich die Elektronen zwischen den Atomen hindurch. Sie "reiben und stoßen" an ihnen vorbei. Dadurch entsteht Wärme im Draht.

Viel Strom heißt: viele Elektronen, viel Reibung viel Wärme.

Dünner Draht heißt: Viel Widerstand durch den Draht, viel Reibung, viel Wärme.


Nuvola apps edu science.png   Versuch
Demonstration einer Temperaturreglung mit einem Bimetallstreifen


El 014.gif Der Strom fließt zuerst durch den Bimetallstreifen und dann durch den Heizdraht. Der Heizdraht wird warm und erwärmt dabei das Bimetall. Bei einer bestimmten Temperatur unterbricht das Bimetall den Stromkreis. Heizdraht und Bimetall kühlen sich ab. Der Bimetallstreifen schließt erneut den Stromkreis. Heizdrahtund Bimetall werden wieder aufgeheizt und das Spiel beginnt von vorn.


Durch Ein- und Ausschalten der Heizung entsteht eine bestimmte Temperatur. Das ist eine Temperaturreglung. Eine solche Regelung findet man z. B. in einem Bügeleisen.


Nuvola apps edu science.png   Versuch
Bau eines Tauchsiedermodells aus Draht


Licht durch Strom

Nuvola apps edu science.png   Versuch
Eine Glühlampe wird mit dem Trafo unterschiedlich hell geregelt


Nuvola apps edu science.png   Versuch
Eine Glühlampe wird vorsichtig aufgebrochen, ein Modell der Drahtwendel wird gebaut.


Licht entsteht, wenn ein Draht sehr heiß wird (über 1500*C). In Glühlampen erhitzt der Strom einen dünnen Draht so stark, dass er außer Wärme auch Licht abgibt. Der Glühdraht brennt nicht durch, weil der Glaskolben keine Luft enthält. Statt dessen ist er mit einem Schutzgas gefüllt (z.B. Krypton).


Aus der Geschichte der Beleuchtung

Erfindung der Glühlampe durch Thomas Alva Edinson 1879.

Die erste brauchbare Glühlampe leuchtete vom 19. bis 21. Oktober 1879 im Laboratorium des amerikanischen Erfinders Thomas Alva Edinson. Zwar hatten sich schon vor ihm Techniker und Physiker mit dem Bau eines elektrischen Glühlichtes befasst, so vor allem der Deutsch- Amerikaner Goebel, der Parfümfläschchen luftleer pumpte und in ihnen einen verkohlten Faden mit Hilfe des elektrischen Stromes zur hellen Glut brachte. Dennoch war es aber noch keinem gelungen, Lampen mit ausreichender Leuchtkraft und Brenndauer zu konstruieren. Es fehlte der geeignete Glühfaden, der der hohen Temperatur über eine längere Zeit hinweg standhielt.

In seinem Laboratorium in Menlo Park bei New York begann Edison, sich im September 1878 mit den Problemen des elektrischen Lichtes zu beschäftigen. Er wusste: Zuerst musste ein geeignetes Material für den Glühfaden gefunden werden. Monatelang experimentierte er ohne rechten Erfolg mit verschiedenen Metallfäden. Andere Forscher vor ihm hatten brauchbare Ergebnisse mit verkohlten Pflanzenfasern erzielt. Edison verfolgte auch diese Spur: Tausende von Gräsern, Pflanzenfasern, selbst Haare von Tieren und Menschen ließ er verkohlen und prüfte sie auf ihre Tauglichkeit als Glühfäden.

Ermutigend waren schließlich seine Versuche mit Bambusfasern. Er schickte Männer in die Dschungel von Brasilien, Indien, China und Japan; sie sollten alle Arten von Bambus untersuchen und herbeischaffen. Es galt, eine Faser zu finden, die lange genug der hellen Glut standhielt und dabei genügend Elastizität besaß, um bei Erschütterungen nicht gleich abzubrechen.

Nach mehr als einjähriger Experimentierarbeit, nach Fehlschlägen, Enttäuschungen und Anfeindungen war es endlich soweit: Vom 19. Oktober 1879 an leuchtete im Laboratorium eine "Kohlefadenlampe" über 40 Stunden lang mit gleichmäßig hellem Licht.

Heute sind die Kohlefadenlampen längst verschwunden. Schon um die Jahrhundertwende wurden sie durch die Metallfadenlampe ersetzt; es war nämlich gelungen, aus dem sehr spröden Wolfram-Metall, das aber einen sehr hohen Schmelzpunkt besitzt, einen dünnen Glühdraht zu fertigen. Damit wurde die Glühlampe zu einer brauchbaren Lichtquelle, die 1000 Betriebsstunden aushalten kann und von der in unserer Zeit jährlich etwa 2.000.000.000 Stück hergestellt werden.

Nach wie vor ist der Glühfaden oder Glühdraht der wichtigste Teil der Glühlampe. Er ist z.B. bei einer 15 Watt-Lampe so fein, dass erst sechs Glühdrähte nebeneinander gelegt die Dicke eines Frauenhaares ergeben. Dabei darf aber der Durchmesser des Glühdrahtes nur um den tausendsten Teil eines Millimeters schwanken! Das ist ein so winziger Betrag, dass er mit dem besten Lichtmikroskop gerade noch zu sehen ist. Durch das Wendeln scheint uns der Glühdraht oft kaum 3 cm lang zu sein. Auseinandergezogen erreicht er aber eine Länge von durchschnittlich einem Meter.


Einfache Schaltungen

Nuvola apps edu science.png   Versuch
Zwei Verbraucher (Glühlampen) sollen mit einer Spannungsquelle betrieben werden.
Welche Möglichkeiten gibt es, die Verbraucher zu schalten?
Nuvola apps edu science.png   Versuch
Der Klasse werden die für eine Parallelschaltung ausreichenden Materialien (Pro Aufbau eine Batterie, 4 Kabel, zwei Glühlampen ggf. mit Fassungen) bereitgestellt. Aufgabe: "Schließt je zwei Lampen an eine Batterie an. Zeichnet den Aufbau ab. Nur schraubt eine der Lampen heraus. Was beobachtet Ihr? Vergleicht mit den Beobachtungen Anderer."

=> Es ergeben sich stets sowohl Reihen- als auch Parallelschaltungen.

Die Reihenschaltung

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Bei der Reihenschaltung durchfließt der Strom nacheinander beide Lampen. Wird bei der Reihenschaltung eine Glühlampe entfernt, so wird der Stromkreis an dieser Stelle unterbrochen, die zweite Glühbirne erlischt. Die Stromstärke ist an jedem Punkt in der Reihenschaltung gleich groß.

Die Parallelschaltung

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Bei der Parallelschaltung teilt der Strom sich auf beide Lampen auf. Wird bei einer Parallelschaltung eine Glühlampe entfernt, so leuchtet die zweite weiter. Die Spannung ist an beiden Lämpchen in der Parallelschaltung gleich groß.

Die Schaltung am Fahrrad

Nuvola apps edu science.png   Versuch
Die Schaltung beim Fahrrad wird untersucht.

Die beiden Glühlampen für vorne und hinten, sind parallel geschaltet.


Was ist zu tun, wenn das Licht am Fahrrad nicht funktioniert?

1. Sind beide Glühlampen in Ordnung?
2. Sind die Leitungen an den Klemmen lose oder abgebrochen? Sind die Klemmkontakte sauber? Ist die Isolierung beschädigt?
3. Haben Dynamo und Lampen noch Kontakt mit dem Rahmen?
4. Liegt das Rädelrad des Dynamos am Reifen an?


Schaltungen im Haushalt

Die elektrischen Geräte im Haushalt sind parallel geschaltet.

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Die Beleuchtung kann von zwei verschiedenen Stellen geschaltet werden.

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Logikschaltungen

Die UND-Schaltung

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Bei der UND-Schaltung leuchtet die Lampe nur dann, wenn beide Schalter geschlossen sind.


Die ODER-Schaltung

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Bei der ODER-Schaltung leuchtet die Lampe, wenn ein Schalter geschlossen ist.


Kombinierte Schaltung

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Ist in einer Schaltung sowohl die UND-, als auch die ODER-Schaltung vorhanden, dann spricht man von einer kombinierten Schaltung.


Logische Schaltungen in der Technik

Das Licht im Inneren eines Autos leuchtet immer dann, wenn mindestens eine Tür geöffnet ist. Dabei handelt es sich um eine ODER-Schaltung.


Ein Aufzug kann erst dann fahren, wenn die Tür geschlossen ist. Dabei handelt es sich um eine UND-Schaltung.


Im Krankenzimmer befindet sich an jedem Bett eine Ruftaste. Das Licht im Stationszimmer leuchtet auf, wenn mindestens ein Patient die Ruftaste betätigt. Hierbei handelt es sich um eine ODER-Schaltung.


Eine Waschmaschine kann nur dann gestartet werden, wenn die Tür geschlossen ist. Hierbei handelt es sich um eine UND-Schaltung.

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Elektrische Energieversorgung

Strom wird in Kraftwerken durch Generatoren erzeugt. Der Generator wird durch eine Turbine angetrieben.

– bei Wasserkraftwerken durch eine Wasserturbine
– bei Verbrennungs– und Kernkraftwerken durch eine Dampfturbine

Das Verbrennungskraftwerk:

Der größte Teil der in der heutigen Zeit benötigten elektrischen Energie wird durch Wärmekraftwerke erzeugt. Durch fossile oder Kernbrennstoffe wird im Kessel Dampf von hohem Druck und hoher Temperatur erzeugt. Dieser Dampf treibt eine Turbine an. Die Turbine liefert die mechanische Energie für den Generator, sie treibt diesen an. Der Generator wandelt mechanische Energie in elektrische Energie um.

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In einem Kohlekraftwerk wird Kohle verbrannt. Dabei entstehen heiße Verbrennungsgase. Mit diesen verdampft man Wasser bei etwa 300 °C. Der so entstandene Dampf hat einen Druck von ca. 200 bar. Er wird bis auf 500 °C erhitzt. Den überhitzten Dampf leitet man der Turbine zu. Dort dehnt er sich aus und verrichtet an den Turbinenrädern Arbeit. Wärme geht in mechanische Energie über. Der Dampf kühlt sich dabei auf ca. 30 °C ab.

In einem zweiten Wasserkreislauf schlägt sich der Dampf im Kondensator als Wasser nieder, er kondensiert und gibt Kondensationswärme ab. Diese heizt einen Fluss oder die Luft im Kühlturm auf. Die anfallende Abwärme ist im Verhältnis zur Nutzarbeit sehr groß. Von 1 t Kohle werden nur 360 kg zum erzeugen mechanischer Arbeit und elektrischer Energie verwertet, 640 kg heizen die Luft oder den Fluss auf.


Man könnte einen großen Teil der Abwärme nutzen um Häuser zu heizen oder Industriebereichen zuleiten, die viel Wärme benötigen. Das wird aber aus, wie man sagt, Kostengründen nur selten getan.

Ein Kohlekraftwerk produziert somit sehr viel CO-2 Gase, die unser Klima stark beeinflussen. Außerdem entsteht in einem solchen Kraftwerk sehr viel Feinstaub, der gesundheitsschädlich ist. Eigentlich können wir es uns in der heutigen Zeit nicht mehr leisten, die wertvolle Kohle einfach zu verbrennen, um die so erzeugte elektrische Energie zum Heizen zu verwenden. Da müssen intelligentere Lösungen gefunden werden. Es gibt auch schon Beispiele dafür. Wind-, Solar- und Wasserkraftwerke, sowie auch Biogasanlagen, tragen bereits zu einem geringen Anteil zur sauberen Stromerzeugung bei.

Elektrizität und Sicherheit

Die Schmelzsicherung

Nuvola apps edu science.png   Versuch
Demonstration einer Schmelzsicherung.


El 024.gif An jeder Stelle des Stromkreises ist der Strom gleich groß. Um den Stromkreis vor zu großem Strom abzusichern, baut man an einer Stelle einen dünnen Draht ein. Bei einem zu großen Strom oder Kurzschluss schmilzt der Draht durch und unterbricht den Stromkreis.


El 025.gif Steigt die Stromstärke in einem Stromkreis über einen bestimmten Wert hinaus, schmilzt ein im Inneren des Keramikkörpers befindlicher Draht. So wird der Stromkreis unterbrochen. Der Strom in einem Stromkreis kann zu hoch werden:
  1. Durch einen Kurzschluss.
  2. Durch eine Überlastung der Leitung, wenn zu viele Geräte angeschlossen werden.

Eine Sicherung darf niemals mit einem Draht geflickt werden. Es besteht Brandgefahr.


Der Elektromagnet

Grundversuche

Nuvola apps edu science.png   Versuch
Das Magnetfeld eines stromdurchflossenen Leiters wird gezeigt.


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Mit Eisenfeilspähnen kann man das Feldlinienbild sichtbar machen. Die Techniker legen eine Richtung des Magnetfeldes fest: Blickt man in die Richtung, in der der Strom fließt, so bilden die magnetischen Feldlinien konzentrische Kreise um den Draht. Der Richtungssinn der Feldlinien ist dann rechts herum. Blickt man der Stromrichtung entgegen, so ist der Richtungssinn der Feldlinien links herum. Natürlich kann man mit den Eisenfeilspähnen die Richtung nicht feststellen.


Nuvola apps edu science.png   Versuch
Eine Spule wird gewickelt und an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen.
Mit einer Magnetnadel wird das Magnetfeld ausgemessen.
Das geschieht mal mit und mal ohne Eisenkern.


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Eine stromdurchflossene Spule verhält sich wie ein Stabmagnet mit abschaltbarem Magnetismus.


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Anwendungen von Elektromagneten

Die elektrische Klingel

Nuvola apps edu science.png   Versuch
Demonstration einer elektrischen Klingel.


El 029.gif


Das Relais

Nuvola apps edu science.png   Versuch
Demonstration eines Relais.


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Linkliste

Siehe auch