Big Bang Physik 6, Schulbuch

GG 6.2/G 6.2 Elektrizitätslehre/Elektrische Energie 87 Grundlagen der Elektrizität 2  23   Info: Kühe leben gefährlich Wir sagen im Alltag, dass Strom „verbraucht“ wird. Das ist irreführend, weil der Ladungsfluss an jeder Stelle im Strom- kreis gleich groß ist ( F19 ). Was wird „verbraucht“? Die elektrische Energie der Ladungen! Am anderen Pol ange- kommen, ist ihre potenzielle Energie weg. Du kannst das gut mit einem Fluss vergleichen. Seine Wasserstromstärke ist ohne Zufluss überall gleich groß. Am tiefsten Punkt an- gekommen, ist die potenzielle Energie des Wassers „ver- braucht“. Weil kein Strom verbraucht wird, sollte man daher auch besser von Strombedarf sprechen! Zusammenfassung Der elektrische Widerstand kommt durch die Behinderung der fließenden Ladungen zu Stande. Dabei verlieren diese Energie und das führt zu einem Spannungsabfall. Nach dem Widerstand kann man Materialien in Leiter, Halbleiter und Nichtleiter einteilen. Kühe leben gefährlich Auch wenn ein Blitz nur in deiner Nähe einschlägt, kann das extrem gefährlich sein ( F18 ). Das liegt am Spannungsab- fall im Boden. Weil die Ladungen in alle Richtungen fließen, erfolgt dieser nicht linear, und man spricht von einem Span- nungstrichter (Abb. 23.25). Die Spannung zwischen deinen Füßen – die sogenannte Schrittspannung  – kann mehrere hundert Volt betragen! Je weiter du vom Einschlag weg bist, desto geringer ist die Schrittspannung und somit auch die Gefahr (vergleiche a + b). Am besten ist es, wenn du dich auf den Boden hockst (c), weil du dann keine Erhöhung bietest und der Spannungsabfall am geringsten ist. Kühe leben bei Blitzen sehr gefährlich, weil ihre Schrittspannung generell sehr groß ist (d). i Abb. 23.25:  Spannungstrichter in Folge eines Blitzeinschlages: Die Spannung ist negativ aufgetragen, weil an der Einschlagstelle ein Elektronenüberschuss herrscht. Z 23.5 Eine Insel im Strom Serien- und Parallelschaltung Bis jetzt war immer nur von einem einzigen Widerstand die Rede. Was passiert aber, wenn man mehrere Widerstände in einem Stromkreis hat? Wenn man Widerstände in Serie schaltet, dann addieren sich diese. In unserem Beispiel hätten die Widerstände dann 200 Ω ( F20 ). Das klingt naheliegend, weil durch den zwei- ten Widerstand der Stromfluss ja zusätzlich behindert wird. Wie ist das aber bei einer Parallelschaltung ? Dann wird der Gesamtwiderstand sogar kleiner! In unserem Beispiel wären es dann in Summe 50 Ω ( F20 ). Das klingt zunächst viel- leicht paradox. Aber überlege einmal: Wenn du parallel zu einem Wasserrohr ein zweites legst, dann wird doch der Wasserfluss in Summe weniger behindert.  Info: Parallelschaltung | -> S. 88  Info: Serienschaltung | -> S. 88 Wie sind elektrische Geräte im Haushalt geschaltet ( F22 )? Immer parallel! Das kannst du sehr gut bei Halogenlampen sehen (Abb. 23.27) oder bei einem Verteilerstecker (Abb. 23.31, S. 88)! Bei einer Serienschaltung müssten immer alle Geräte in Betrieb sein. Wäre an irgendeiner Stelle der Stromkreis unterbrochen, würden auch die anderen Geräte nicht gehen, wie das bei der Lichterkette der Fall ist ( F21 ). Und würdest du noch ein Gerät dazuhängen, dann würde sich der Gesamtwiderstand erhöhen und der Stromfluss verringern. Wenn du also ein zusätzliches Licht aufdrehen würdest, würden alle anderen Lichter schwächer werden. Bei einer Parallelschaltung treten diese Probleme nicht auf. Nimm an, du hast zwei Widerstände mit 100 Ω . Wie groß ist der Gesamtwiderstand, wenn du diese seriell bzw. parallel schaltest (Abb. 23.26)? An der Lichterkette am Weihnachtsbaum wird eine Lampe kaputt. An den Halogenlampen an der Decke wird eine Lampe kaputt (Abb. 23.27). Was passiert mit den anderen Lampen in beiden Fällen und warum? Wie sind elektrische Geräte im Haushalt geschaltet: seriell oder parallel? F20 W1  Abb. 23.26 F21 W2  Abb. 23.27 F22 W1  Nu zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv