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physik:elektrik:einfuehrung
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Hier werden die Unterschiede zwischen zwei Versionen gezeigt.
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physik:elektrik:einfuehrung [2008/02/07 21:39] admin |
physik:elektrik:einfuehrung [2013/08/18 13:08] (aktuell) admin |
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| * Wir wollen nun die Spannung etwas erhöhen, damit die Lampe heller brennt. Klicke dazu die Spannungsquelle an. Die Leiste zeigt nun deren Einstellungsmöglichkeiten. Der Button {{physik:elektrik:bilder:Pfeil.gif}} erlaubt das Verschieben, Vergrößern und Drehen, aber das wollen wir nicht. Wähle also den Button {{physik:elektrik:bilder:Input.gif}} und klicke nochmal auf die Batterie. Im Dialogfeld gibst du nun 2.5 ein. Die Lampe brennt nun heller. | * Wir wollen nun die Spannung etwas erhöhen, damit die Lampe heller brennt. Klicke dazu die Spannungsquelle an. Die Leiste zeigt nun deren Einstellungsmöglichkeiten. Der Button {{physik:elektrik:bilder:Pfeil.gif}} erlaubt das Verschieben, Vergrößern und Drehen, aber das wollen wir nicht. Wähle also den Button {{physik:elektrik:bilder:Input.gif}} und klicke nochmal auf die Batterie. Im Dialogfeld gibst du nun 2.5 ein. Die Lampe brennt nun heller. | ||
| * Klicke nun auf den Schalter (Mitte der oberen Leitung) und wähle dort ebenfalls das zweite Werkzeug {{physik:elektrik:bilder:Discreet.gif}}. Durch erneuten Klick auf den Schalter wird dieser ein- und ausgeschaltet. Die Lampe geht an und aus. | * Klicke nun auf den Schalter (Mitte der oberen Leitung) und wähle dort ebenfalls das zweite Werkzeug {{physik:elektrik:bilder:Discreet.gif}}. Durch erneuten Klick auf den Schalter wird dieser ein- und ausgeschaltet. Die Lampe geht an und aus. | ||
| - | <html> | + | |
| - | <applet code='aussen.ElektrikApplet' archive='/data/media/physik/elektrik.jar' width=610 height=200> | + | <applet code="aussen.ElektrikApplet" archive="physik:elektrik.jar" width="610" height="200"> |
| - | <param name='schaltung' value='/data/media/physik/elektrik/einleitung_1.pln'> | + | <param name="schaltung" value="/data/media/physik/elektrik/einleitung_1.pln"> |
| - | </applet> | + | </applet> |
| - | </html> | + | |
| * Nun soll die Spannungsquelle durch eine Stromquelle ersetzt werden. Klicke zuerst auf den Hintergrund des Schaltplans, damit wieder die Standard- Werkzeugleiste erscheint. Wähle dort den Abfalleimer {{physik:elektrik:bilder:Delete.gif}} und klicke auf die Spannungsquelle. Alle dran hängenden Leitungen verschwinden ebenfalls. Wähle das Werkzeug Stromquelle {{physik:elektrik:bilder:Strom.gif}} und klicke an die Stelle, wo vorher die Spannungsquelle war. Klicke die neu erzeugte Stromquelle an und drücke dann die Leertaste. Dadurch wird sie um 90° gedreht. Wenn du sie vergrößern willst, musst du sie ganz nah am orangen Rand anklicken und daran ziehen. Wenn du innerhalb ziehst, kannst du sie verschieben. | * Nun soll die Spannungsquelle durch eine Stromquelle ersetzt werden. Klicke zuerst auf den Hintergrund des Schaltplans, damit wieder die Standard- Werkzeugleiste erscheint. Wähle dort den Abfalleimer {{physik:elektrik:bilder:Delete.gif}} und klicke auf die Spannungsquelle. Alle dran hängenden Leitungen verschwinden ebenfalls. Wähle das Werkzeug Stromquelle {{physik:elektrik:bilder:Strom.gif}} und klicke an die Stelle, wo vorher die Spannungsquelle war. Klicke die neu erzeugte Stromquelle an und drücke dann die Leertaste. Dadurch wird sie um 90° gedreht. Wenn du sie vergrößern willst, musst du sie ganz nah am orangen Rand anklicken und daran ziehen. Wenn du innerhalb ziehst, kannst du sie verschieben. | ||
| * Wähle nun das Werkzeug {{physik:elektrik:bilder:Verbinden.gif}} zum Zeichnen von Leitungen. Ziehe mit der Maus die beiden Leitungen von den Knoten der Stromquelle zum Rest des Plans. Drücke nach dem Zeichnen das Ausrufezeichen zur Neuberechnung. Wenn die Lampe nicht hell genug leuchtet, kannst du die Stromstärke ändern, nachdem du die Stromquelle markiert hast. | * Wähle nun das Werkzeug {{physik:elektrik:bilder:Verbinden.gif}} zum Zeichnen von Leitungen. Ziehe mit der Maus die beiden Leitungen von den Knoten der Stromquelle zum Rest des Plans. Drücke nach dem Zeichnen das Ausrufezeichen zur Neuberechnung. Wenn die Lampe nicht hell genug leuchtet, kannst du die Stromstärke ändern, nachdem du die Stromquelle markiert hast. | ||
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| **Stromquellen** bemühen sich um eine konstante Stromstärke, d.h. sie versuchen, in jeder Sekunde gleich viele Elektronen weiter zu schieben. Wenn der Stromfluss von einem Widerstand stark gebremst wird, drückt die Stromquelle einfach stärker. Vornehmer ausgedrückt: Sie erhöht die Spannung. Wenn es leicht geht, braucht sie fast keine Spannung. | **Stromquellen** bemühen sich um eine konstante Stromstärke, d.h. sie versuchen, in jeder Sekunde gleich viele Elektronen weiter zu schieben. Wenn der Stromfluss von einem Widerstand stark gebremst wird, drückt die Stromquelle einfach stärker. Vornehmer ausgedrückt: Sie erhöht die Spannung. Wenn es leicht geht, braucht sie fast keine Spannung. | ||
| - | <html> | + | <applet code="aussen.ElektrikApplet" archive="physik:elektrik.jar" width="610" height="200"> |
| - | <applet code='aussen.ElektrikApplet' archive='/data/media/physik/elektrik.jar' width="610" height="200"> | + | <param name="schaltung" value="/data/media/physik/elektrik/quellen_1.pln"> |
| - | <param name='schaltung' value='/data/media/physik/elektrik/quellen_1.pln'> | + | </applet> |
| - | </applet> | + | |
| - | </html> | + | |
| - Betrachte nur den linken Schaltplan und halte die Maus auf die Stromquelle (das Bauteil ganz links). Um die gewünschten 4A Stromstärke zu erreichen, muss die Stromquelle mit der Spannung 80V drücken. Das liegt an dem starken Widerstand. Ändere ihn und sieh nach, wie die Stromquelle automatisch die Spannung anpasst, um die 4A Stromstärke zu erhalten. (Warum die Stromstärke ein negatives Vorzeichen hat, ist hier noch nicht wichtig.) | - Betrachte nur den linken Schaltplan und halte die Maus auf die Stromquelle (das Bauteil ganz links). Um die gewünschten 4A Stromstärke zu erreichen, muss die Stromquelle mit der Spannung 80V drücken. Das liegt an dem starken Widerstand. Ändere ihn und sieh nach, wie die Stromquelle automatisch die Spannung anpasst, um die 4A Stromstärke zu erhalten. (Warum die Stromstärke ein negatives Vorzeichen hat, ist hier noch nicht wichtig.) | ||
| - Schalte den rechten Schalter ein. Wie groß sind jetzt Spannung und Stromstärke? Überlege, warum. | - Schalte den rechten Schalter ein. Wie groß sind jetzt Spannung und Stromstärke? Überlege, warum. | ||
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| ===Aufgaben zu Stromquellen und Spannungsquellen=== | ===Aufgaben zu Stromquellen und Spannungsquellen=== | ||
| * Notiere ins Heft die Bedeutung, die Abkürzung und die Abkürzung der Einheiten von **Spannung**, **Stromstärke** und **Widerstand**. | * Notiere ins Heft die Bedeutung, die Abkürzung und die Abkürzung der Einheiten von **Spannung**, **Stromstärke** und **Widerstand**. | ||
| - | <html> | + | |
| - | <applet code='aussen.ElektrikApplet' archive='/data/media/physik/elektrik.jar' width="610" height="200"> | + | <applet code="aussen.ElektrikApplet" archive="physik:elektrik.jar" width="610" height="200"> |
| - | <param name='schaltung' value='/data/media/physik/elektrik/quellen_2.pln'> | + | <param name="schaltung" value="/data/media/physik/elektrik/quellen_2.pln"> |
| - | </applet> | + | </applet> |
| - | </html> | + | |
| * In allen vier Plänen kann ein Schalter geschlossen werden. Überlege vorher was jeweils an den Quellen und Lampem mit Stromstärken und Spannungen passiert. Vergewissere dich der Richtigkeit deiner Gedanken durch Ausprobieren. Zeichne die vier Pläne ins Heft und notiere jeweils Ergebnisse und Begründungen. | * In allen vier Plänen kann ein Schalter geschlossen werden. Überlege vorher was jeweils an den Quellen und Lampem mit Stromstärken und Spannungen passiert. Vergewissere dich der Richtigkeit deiner Gedanken durch Ausprobieren. Zeichne die vier Pläne ins Heft und notiere jeweils Ergebnisse und Begründungen. | ||
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| Der Name der Regel kommt daher, dass die Stellen im Schaltplan, wo sich Leitungen aufteilen oder zusammenlaufen, mit dicken Punkten markiert sind, die man auch Knoten nennt. | Der Name der Regel kommt daher, dass die Stellen im Schaltplan, wo sich Leitungen aufteilen oder zusammenlaufen, mit dicken Punkten markiert sind, die man auch Knoten nennt. | ||
| - | <html> | + | |
| - | <applet code='aussen.ElektrikApplet' archive='/data/media/physik/elektrik.jar' width=610 height=200> | + | <applet code="aussen.ElektrikApplet" archive="physik:elektrik.jar" width="610" height="200"> |
| - | <param name='schaltung' value='/data/media/physik/elektrik/knoten_1.pln'> | + | <param name="schaltung" value="/data/media/physik/elektrik/knoten_1.pln"> |
| - | </applet> | + | </applet> |
| - | </html> | + | |
| - Drücke im Schaltplan das Ausrufezeichen. Wenn du mit der Maus über die Stromquelle gehst, bekommst du angezeigt, wieviel Stromstärke in der Pumpleitung fließt. Geh nun mit der Maus nacheinander über die beiden Lampen und vergewissere dich, dass die Summe der Stromstärken dort gleich der Pumpstromstärke ist. (Kümmere dich dabei nicht um negative Vorzeichen!) | - Drücke im Schaltplan das Ausrufezeichen. Wenn du mit der Maus über die Stromquelle gehst, bekommst du angezeigt, wieviel Stromstärke in der Pumpleitung fließt. Geh nun mit der Maus nacheinander über die beiden Lampen und vergewissere dich, dass die Summe der Stromstärken dort gleich der Pumpstromstärke ist. (Kümmere dich dabei nicht um negative Vorzeichen!) | ||
| - Ändere nun den Widerstand der Lampen. Mache z.B. den Widerstand der einen doppelt so groß, wie den der zweiten. Was erwartest du? Überprüfe, ob du richtig geraten hast. | - Ändere nun den Widerstand der Lampen. Mache z.B. den Widerstand der einen doppelt so groß, wie den der zweiten. Was erwartest du? Überprüfe, ob du richtig geraten hast. | ||
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| Auf der rechten Seite der Widerstände ist der Druck auch überall gleich aber geringer, als auf der linken Seite. Der Unterschied der Drücke links und rechts ist gerade die Spannung der Pumpe. | Auf der rechten Seite der Widerstände ist der Druck auch überall gleich aber geringer, als auf der linken Seite. Der Unterschied der Drücke links und rechts ist gerade die Spannung der Pumpe. | ||
| - | <html> | + | <applet code="aussen.ElektrikApplet" archive="physik:elektrik.jar" width="610" height="200"> |
| - | <applet code='aussen.ElektrikApplet' archive='/data/media/physik/elektrik.jar' width=610 height=200> | + | <param name="schaltung" value="/data/media/physik/elektrik/knoten_1.pln"> |
| - | <param name='schaltung' value='/data/media/physik/elektrik/knoten_1.pln'> | + | </applet> |
| - | </applet> | + | |
| - | </html> | + | |
| Im folgenden sind R<sub>1</sub> und R<sub>2</sub> die Widerstände der beiden Lampen, U die Spannung der Pumpe. I ist die Gesamtstromstärke durch die beiden Lampen, oder, was wegen der Knotenregel das gleiche ist, die Stromstärke der Pumpe. I<sub>1</sub> und I<sub>2</sub> sind die Stromstärken durch die beiden Lampen. Und R ist der Widerstandswert, den die beiden Lampen gemeinsam der Pumpe entgegensetzen. Dieses R wollen wir berechnen. | Im folgenden sind R<sub>1</sub> und R<sub>2</sub> die Widerstände der beiden Lampen, U die Spannung der Pumpe. I ist die Gesamtstromstärke durch die beiden Lampen, oder, was wegen der Knotenregel das gleiche ist, die Stromstärke der Pumpe. I<sub>1</sub> und I<sub>2</sub> sind die Stromstärken durch die beiden Lampen. Und R ist der Widerstandswert, den die beiden Lampen gemeinsam der Pumpe entgegensetzen. Dieses R wollen wir berechnen. | ||
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| Bevor wir die Maschenregel formulieren, muss noch der Begriff "Masche" geklärt werden: Eine Masche ist ein gedachter Weg im Stromkreis. Man fängt irgendwo an und geht so lange vorwärts, bis man wieder am Ausgangspunkt angelangt ist. Die einzige Masche in unserem Beispiel ist - wenn man sich die Voltmeter alle weg denkt - der Weg, auf dem die Spannungsquelle und die beiden Widerstände liegen. | Bevor wir die Maschenregel formulieren, muss noch der Begriff "Masche" geklärt werden: Eine Masche ist ein gedachter Weg im Stromkreis. Man fängt irgendwo an und geht so lange vorwärts, bis man wieder am Ausgangspunkt angelangt ist. Die einzige Masche in unserem Beispiel ist - wenn man sich die Voltmeter alle weg denkt - der Weg, auf dem die Spannungsquelle und die beiden Widerstände liegen. | ||
| - | <html> | + | <applet code="aussen.ElektrikApplet" archive="physik:elektrik.jar" width="610" height="200"> |
| - | <applet code='aussen.ElektrikApplet' archive='/data/media/physik/elektrik.jar' width=610 height=200> | + | <param name="schaltung" value="/data/media/physik/elektrik/masche_1.pln"> |
| - | <param name='schaltung' value='/data/media/physik/elektrik/masche_1.pln'> | + | </applet> |
| - | </applet> | + | |
| - | </html> | + | |
| Die **Maschenregel** lautet: //Die Summe der Spannungen an den Widerständen einer Masche ist so groß, wie die Spannung der Pumpe in der Masche.// | Die **Maschenregel** lautet: //Die Summe der Spannungen an den Widerständen einer Masche ist so groß, wie die Spannung der Pumpe in der Masche.// | ||
physik/elektrik/einfuehrung.1202416758.txt.gz · Zuletzt geändert: 2008/02/07 00:00 (Externe Bearbeitung)
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