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== Elektrische Ladungen ==
 
== Elektrische Ladungen ==
  
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Wir haben in einen Stromkreis drei verschieden starke Stromzieher eingebaut.
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Wir haben in einen Stromkreis drei verschieden starke elekt. Wiederstände eingebaut.
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Daraufhin haben wir die elekt. Spannung '''U''' eingestellt (bzw. gemessen, falls nicht einstellbar) und die elekt. Stromstärke'''I''' gemessen.
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Daraufhin haben wir die elekt. Spannung '''U''' eingestellt (bzw. gemessen, falls nicht einstellbar) und die elekt. Stromstärke '''I''' gemessen.
 
Zunächst haben wir die Veränderung der Stromstärke mittels des Veränderns der Stromspannung gemessen.
 
Zunächst haben wir die Veränderung der Stromstärke mittels des Veränderns der Stromspannung gemessen.
  
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- Die herausgearbeiteten Werte haben wir in eine Wertetabelle eingegeben
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Denselben Versuch führten wir mit einer Lampe und zwei verschiedenen elekt. Widerständen als durch und an den Zahlen in den Tabellen war zu erkennen, dass jeweils eine proportionale Veränderung des Wertes vorliegt.
  
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- Denselben Versuch führten wir mit zwei verschiedenen Ersatzteilen für die Lampe durch.
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Mit den Zahlen aus den Tabellen haben wir drei zugehörige Graphen gezeichnet, aus welchen wir einen Funktionsterm für jeden elekt. Widerstand erschließen. Zusätzlich haben wir gelernt, dass wenn zwei phys. Größen proportional zueinander sind wird der prop. Faktor als neue Größe eingeführt. Hier ist diese neue Größe der Widerstand '''R''', welche die Einheit ''Ohm'' hat.
  
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- Als nächstes trägt man die drei verschiedenen Werte in ein Koordinatensystem ein.
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"Ohmsches Gesetz": R [Ohm] = 1 : U:I [V:A]
  
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- Es ist zu sehen, dass eine Proportionale Funktionsgleichung vorliegt.
 
  
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- Man zeichnet ein Steigungsdreieck und rechnet so die Steigung aus, indem man den Wert der Y-Achse( gemessen in Ampere) durch den Wert der X-Achse (gemessen in Volt) dividiert.
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1. Lampe
  
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- Aus den Maßen kann man einen Funktionsterm erstellen.
 
  
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- Bsp.: I(U)= 0,02 A:V x U
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| U [V] || 0 || 1 || 2 || 3 || 4 || 5 || 6 || 7 || 8 || 9
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| I [A] || 0 || 0,06 || 0,09 || 0,11 || 0,13 || 0,15 || 0,16 || 0,18 || 0,20 || 0,21
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- Man setzt die gewollte Spannung ein (Bsp. 5V)
 
  
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- I(5V)= 0,02 A:V x 5V= 0,1A
 
  
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- Also: Immer wenn zwei physikalische Größen proportional zueinander sind, wird der proportionale Faktor als neue physikalische Größe eingeführt
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2. 47er elekt. Widerstand
  
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-Hier: Der Widerstand R ist die neue Größe. Die Einheit heißt "Ohm". R hat die Einheit V : A = Ohm
 
  
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-Allgemein das "ohmsche Gesetz": I = 1 : R x U
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{| class="wikitable"
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| U [V] || 0 || 1 || 2 || 3 || 4 || 5 || 6 || 7 || 8 || 9
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| I [A] || 0 || 0,02 || 0,04 || 0,06|| 0,08 || 0,1 || 0,12 || 0,14 || 0,17 || 0,19
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1. Lampe
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3. 150er elekt. Widerstand
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| U [V] || 0 || 1 || 2 || 3 || 4 || 5 || 6 || 7 || 8 || 9
 
| U [V] || 0 || 1 || 2 || 3 || 4 || 5 || 6 || 7 || 8 || 9
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|-..
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| I [A] || 0 || 0,06 || 0,09 || 0,11 || 0,13 || 0,15 || 0,16 || 0,18 || 0,20 || 0,21
+
| I [A] || 0 || 0 || 0,01 || 0,02 || 0,02 || 0,03 || 0,04 || 0,04 || 0,05 || 0,06
 
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2. 47er Lampe
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'''Experiment: Widerstand beim Stromfluss im Draht'''
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Da U:I=R, wollten wir herausfinden, ob sich der Widerstand mit der Länge, der Dicke und des Materials verändert. Bei der Längenveränderung haben wir jeweils drei Werte für je eine der drei Längen gemessen und daraus den elektrischen Widerstand errechnet.
  
  
 
{| class="wikitable"
 
{| class="wikitable"
 
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| U [V] || 0 || 1 || 2 || 3 || 4 || 5 || 6 || 7 || 8 || 9
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! Länge !! U !! I !! R
 
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−
| I [A] || 0 || 0,02 || 0,04 || 0,06|| 0,08 || 0,1 || 0,12 || 0,14 || 0,17 || 0,19
+
| 17cm || 1,28 || 1,25 || 1,024
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|-
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| || 3,82 || 3,65 || 1,046
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|-
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|  || 5,81 || 5,6 || 1,037
 +
|-
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| 44,7cm || 1,29 || 0,53 || 2,4
 +
|-
 +
|  || 3,81 || 1,53 || 2,4
 +
|-
 +
|  || 5,80 || 2,28 || 2,5
 +
|-
 +
| 118cm || 1,28 || 0,27 || 4,74
 +
|-
 +
|  || 3,84 || 0,79 || 4,8
 +
|-
 +
|  || 5,82 || 1,19 || 4,8
 
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Dann haben wir aus der Tabelle drei Graphen zeichnen können:
  
  
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3. 150er Lampe
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[[Datei:GraphDrahtxperiement.jpg|Graph des Drahtexperiements|700px]]
  
  
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Und wir haben bei diesen Graphen für jede Drahtlänge einen Funktionsterm erkennen können:
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Länge 17cm: f(x)=1,1x
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Länge 44,6cm: f(x)=2,5x
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Länge: f(x)=5x
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Je höher der Widerstand, desto höher ist die Steigung der Graphen.
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'''Methode: Funktionale Zusammenhänge + physikalische Größen aus einem Experiment ableiten'''
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Wenn zwei Größen funktional zusammenhängend sind, dann verändern sich die Größen immer verhältnismäßig gleich zueinander.
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Beispiel A: Addiert man zu Größe 1 den Wert 2, addiert sich zur Größe 2 auch der Wert 2. Dies trifft bei linearen Funktionen zu.
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Beispiel B: Verdoppelt man Größe 1, verdoppelt sich auch Größe 2. Dies trifft nur bei proportionalen Funktionen zu.
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Nicht erkennbar als linearer Graph:
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[[Datei:GraphBeispiel1.jpg|Graph als Beispiel 1|500px]]
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Beispiel für eine lineare Funktion:
  
 
{| class="wikitable"
 
{| class="wikitable"
 
|-
 
|-
−
| U [V] || 0 || 1 || 2 || 3 || 4 || 5 || 6 || 7 || 8 || 9
+
! Größe 1 !! Größe 2
 
|-
 
|-
−
| I [A] || 0 || 0 || 0,01 || 0,02 || 0,02 || 0,03 || 0,04 || 0,04 || 0,05 || 0,06
+
| 2 || 2,5
 +
|-
 +
| 4 || 3
 +
|-
 +
| 6 || 3,5
 +
|-
 +
| 8 || 4
 +
|-
 +
| 10 || 4,5
 
|}
 
|}
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Eingezeichnete Punkte einer linearen Funktion:
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[[Datei:GraphBeispiel2.jpg|Graph als Beispiel 2|500px]]
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Beispiel für eine proportionale Funktion:
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{| class="wikitable"
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|-
 +
! Größe 1 !! Größe 2
 +
|-
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| 0 || 0
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|-
 +
| 1 || 1
 +
|-
 +
| 2 || 2
 +
|-
 +
| 3 || 3
 +
|-
 +
| 4 || 4
 +
|}
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Eingezeichnete Punkte einer proportionalen Funktion:
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[[Datei:GraphBeispiel4.jpg|Graph als Beispiel 3|500px]]
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Zunächst wurden von uns zwei physikalische Größen gemessen, wobei wir bewusst eine Größe verändert und die andere gemessen haben, die Messwerte haben wir dann in eine Wertetabelle eingetragen. Die Größen haben wir danach in einem Koordiantensystem jeweils auf der x- und y-Achse eingezeichnet und nun werden Punkte im Koordinatensystem markiert, die den gemessen Werten entsprechen. Dann wird ein Graph in Form einer Gerade gezogen. Falls man von einer proportionalen Funktion ausgeht, zieht man ein Gerade vom Nullpunkt aus, welche möglichst viele Messpunkte überschneidet, wobei sich die Steigung errechnen lässt, wenn man Wert x mit dem entsprechenden Wert y dividiert. Geht man jedoch von einer quadratischen Funktion aus, quadriert man die eine Größe und teilt sie durch die andere Größe, aus welcher sich die Steigung ergibt.
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[[Datei:GraphBeispiel3.jpg|Erklärung zum Ziehen der Gerade|500px]]
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Daraufhin wird das Steigungsdreieck errechnet/abgelesen. Das Steigungsdreieck errechnet man, indem man schaut, um wie viel sich das y verändert, wenn sich x um eins erhöht. Die Steigung beschreibt, um wie viel der y-Wert pro x sich verändert.
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Hierbei beträgt die Steigung 1, denn wenn x um 1 erhöht wird erhöht sich auch y um genau 1.
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[[Datei:Steigungsdreieck.jpg|Steigungsdreieck|500px]]
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Daraus kann man den Funktionsterm y=mx bilden, wobei m für die Steigung des Graphen steht. Die neu entstandene physikalische Größe kann errechnet werden, indem man x durch y teilt.

Aktuelle Version vom 18. Februar 2015, 11:47 Uhr

Elektrische Ladungen

Experiment: Ballon-Experiment


Zwei Ballons wurden mit gleicher Ladung geladen und an eine Schnur gebunden. Als sie sich gegenseitig berühren sollten, haben sie sich von einander abgestoßen. Indem eine Hand in die Nähe des einen Ballons gehalten wurde, entlud er sich und hing wieder normal zu Boden.


Ergebnisse:

- gleiche Ladungen stoßen sich ab

- ungleiche Ladungen ziehen sich an

- Ladungen können abgeleitet werden

- Ladungen können erzeugt werden


Experiment: Elektroskop-Experiment


Bei Berührung mit geladenen Gegenständen, hat sich der Zeiger des Elektroskops gedreht/abgestoßen, also quasi die Ladung übertragen. Sobald man es mit dem Finger berührt hat, der die andere Ladung leitet, hat sich der Zeiger zurückgedreht. Die Ladung wurde in den Boden geleitet (geerdet).

Der Mittelsteg wird durch geladenen Gegenstand aufgeladen. Der Zeiger kriegt die gleiche Ladung und stößt sich so vom Mittelsteg ab.


Experiment: Heißer Draht


Eine Batterie leitet über ein Kabel Strom zu einem gespannten Draht. Der Draht wird heiß und dehnt sich aus, bzw. fängt an durchzuhängen.

Wenn Strom, Temperatur und Länge proportional zueinander sind, kann man den Strom messen.


Experiment: Kompass


Wir haben ein Kabel, durch das Strom fließt, um einen Kompass gewickelt. Der Zeiger des Kompass' hat sich einmal gedreht. Das liegt am Magnetismus des Stromes, denn der durch das Kabel fließende Strom erzeugt ein magnetisches Feld. Je mehr Strom, desto mehr magnetische Anziehung.


Formelzeichen physikalische Größe Einheit
U elektrische Spannung V=J:C
P elektrische Leistung W=J:S
I elektrische Stromstärke A=C:S


Experiment: Die Spannung elektrischer Energiequellen


Wir haben zuerst einen Schaltkreis mit zwei Lampen aufgebaut, sowohl in der Parallel- als auch in der Reihenschaltung.

Folgendes haben unsere Messungen ergeben:

Die elektrische Stromstärke ist bei der Reihenschaltung halb so groß, wie die elektrische Stromstärke bei der Parallelschaltung. Die Spannung ist jedoch bei der Reihenschaltung doppelt so groß, wie bei der Parallelschaltung. Wenn man also die Ladung errechnet, ist sie bei beiden Schaltungen gleich groß.

Daraus kann man schließen, dass bei der Parallelschaltung zwar weniger Spannung gebraucht wird um die Lampen zum Leuchten zu bringen, aber mehr elekrische Stromstärke benötigt wird. Bei der Reihenschaltung wird also weniger elektrische Stromstärke, aber mehr Spannung benötigt.



Versuchsergebnisse Screenshot 1 Versuchsergebnisse Screenshot 2 Versuchsergebnisse Screenshot 3 Versuchsergebnisse Screenshot 4 Versuchsergebnisse Screenshot 5 Versuchsergebnisse Screenshot 6 Versuchsergebnisse Screenshot 7



Experiment: Unerschiedlich starke Stromzieher


Wir haben in einen Stromkreis drei verschieden starke elekt. Wiederstände eingebaut. Daraufhin haben wir die elekt. Spannung U eingestellt (bzw. gemessen, falls nicht einstellbar) und die elekt. Stromstärke I gemessen. Zunächst haben wir die Veränderung der Stromstärke mittels des Veränderns der Stromspannung gemessen.

Denselben Versuch führten wir mit einer Lampe und zwei verschiedenen elekt. Widerständen als durch und an den Zahlen in den Tabellen war zu erkennen, dass jeweils eine proportionale Veränderung des Wertes vorliegt.

Mit den Zahlen aus den Tabellen haben wir drei zugehörige Graphen gezeichnet, aus welchen wir einen Funktionsterm für jeden elekt. Widerstand erschließen. Zusätzlich haben wir gelernt, dass wenn zwei phys. Größen proportional zueinander sind wird der prop. Faktor als neue Größe eingeführt. Hier ist diese neue Größe der Widerstand R, welche die Einheit Ohm hat.

"Ohmsches Gesetz": R [Ohm] = 1 : U:I [V:A]


1. Lampe


U [V] 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
I [A] 0 0,06 0,09 0,11 0,13 0,15 0,16 0,18 0,20 0,21


2. 47er elekt. Widerstand


U [V] 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
I [A] 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,17 0,19



3. 150er elekt. Widerstand


U [V] 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
I [A] 0 0 0,01 0,02 0,02 0,03 0,04 0,04 0,05 0,06


Experiment: Widerstand beim Stromfluss im Draht


Da U:I=R, wollten wir herausfinden, ob sich der Widerstand mit der Länge, der Dicke und des Materials verändert. Bei der Längenveränderung haben wir jeweils drei Werte für je eine der drei Längen gemessen und daraus den elektrischen Widerstand errechnet.


Länge U I R
17cm 1,28 1,25 1,024
3,82 3,65 1,046
5,81 5,6 1,037
44,7cm 1,29 0,53 2,4
3,81 1,53 2,4
5,80 2,28 2,5
118cm 1,28 0,27 4,74
3,84 0,79 4,8
5,82 1,19 4,8


Dann haben wir aus der Tabelle drei Graphen zeichnen können:


Graph des Drahtexperiements




Und wir haben bei diesen Graphen für jede Drahtlänge einen Funktionsterm erkennen können:

Länge 17cm: f(x)=1,1x

Länge 44,6cm: f(x)=2,5x

Länge: f(x)=5x



Je höher der Widerstand, desto höher ist die Steigung der Graphen.















Methode: Funktionale Zusammenhänge + physikalische Größen aus einem Experiment ableiten


Wenn zwei Größen funktional zusammenhängend sind, dann verändern sich die Größen immer verhältnismäßig gleich zueinander. Beispiel A: Addiert man zu Größe 1 den Wert 2, addiert sich zur Größe 2 auch der Wert 2. Dies trifft bei linearen Funktionen zu.

Beispiel B: Verdoppelt man Größe 1, verdoppelt sich auch Größe 2. Dies trifft nur bei proportionalen Funktionen zu.


Nicht erkennbar als linearer Graph:

Graph als Beispiel 1



Beispiel für eine lineare Funktion:

Größe 1 Größe 2
2 2,5
4 3
6 3,5
8 4
10 4,5


Eingezeichnete Punkte einer linearen Funktion:

Graph als Beispiel 2




Beispiel für eine proportionale Funktion:

Größe 1 Größe 2
0 0
1 1
2 2
3 3
4 4


Eingezeichnete Punkte einer proportionalen Funktion:

Graph als Beispiel 3




Zunächst wurden von uns zwei physikalische Größen gemessen, wobei wir bewusst eine Größe verändert und die andere gemessen haben, die Messwerte haben wir dann in eine Wertetabelle eingetragen. Die Größen haben wir danach in einem Koordiantensystem jeweils auf der x- und y-Achse eingezeichnet und nun werden Punkte im Koordinatensystem markiert, die den gemessen Werten entsprechen. Dann wird ein Graph in Form einer Gerade gezogen. Falls man von einer proportionalen Funktion ausgeht, zieht man ein Gerade vom Nullpunkt aus, welche möglichst viele Messpunkte überschneidet, wobei sich die Steigung errechnen lässt, wenn man Wert x mit dem entsprechenden Wert y dividiert. Geht man jedoch von einer quadratischen Funktion aus, quadriert man die eine Größe und teilt sie durch die andere Größe, aus welcher sich die Steigung ergibt.


Erklärung zum Ziehen der Gerade


Daraufhin wird das Steigungsdreieck errechnet/abgelesen. Das Steigungsdreieck errechnet man, indem man schaut, um wie viel sich das y verändert, wenn sich x um eins erhöht. Die Steigung beschreibt, um wie viel der y-Wert pro x sich verändert.

Hierbei beträgt die Steigung 1, denn wenn x um 1 erhöht wird erhöht sich auch y um genau 1.


Steigungsdreieck


Daraus kann man den Funktionsterm y=mx bilden, wobei m für die Steigung des Graphen steht. Die neu entstandene physikalische Größe kann errechnet werden, indem man x durch y teilt.

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