Physik Sexl 6 RG, Schulbuch

b Parallelschaltung von Widerständen – Stromverzweigung Experiment: Zwei Lämpchen in Parallelschaltung 89.1 Du brauchst: Batterie als Spannungsquelle, zwei Lämpchen mit Fassung, min- destens ein Amperemeter, ein Voltmeter, Zuleitungen. E 1 a) Baue einen Stromkreis mit 2 Verbrauchern (Lämpchen) in Parallelschaltung auf ( 89.1 ) und miss die Stromstärke an verschiedenen Stellen im Stromkreis und die Spannungen an den Lämpchen. Beschreibe deine Beobachtungen in zwei Sät- zen. E 1 b) Was passiert im Stromkreis, wenn du ein, bzw. beide Lämpchen heraus- schraubst? Erkläre. Wir fassen zusammen: An jedem Lämpchen liegt die Spannung U . Nach der 1. Kirchhoff’schen Regel ergibt sich I = I 1 + I 2 . Die Teilströme fließen durch die einzelnen Widerstände, daher gilt: I 1 = U / R 1 , I 2 = U / R 2 . Der Gesamtstrom ergibt sich zu I = U · ( 1 _ R 1 + 1 _ R 2 ) = U · 1 _ R Bei Parallelschaltung ist der Gesamtwiderstand R gegeben durch 1 _ R = 1 _ R 1 + 1 _ R 2 3.3 Energie und Leistung des Stroms In einem Stromkreis erfolgt an Energiewandlern, den Bauelementen oder sog. Ver- brauchern, eine Umwandlung von elektrischer Energie in andere Energieformen. Bei dieser Umwandlung gilt der Satz von der Erhaltung der Energie. Wie viel elektrische Energie wird in einem Verbraucher infolge des Stromflusses in andere Energiearten umgewandelt? Bei einem Strom I durch den Verbraucher und einer Spannung U an den Zuleitungen wird während der Zeit t der Energiebetrag W umgesetzt: W = Q · U Mit Q = I · t und dem Ohm’schen Gesetz ergibt sich für die in der Zeit t umgesetzte Arbeit W und für die dabei erbrachte elektrische Leistung P : Elektrische Arbeit W = I · U · t = U 2 _ R · t = I 2 · R · t Einheit: Joule (J) Leistung des elektrischen Stroms P = W _ t = I · U = U 2 _ R = I 2 · R Einheit: Watt (W) Auf der Stromrechnung ist die vom EVU (Elektrizitätsversorgungsunternehmen) gelieferte Energie in Kilowattstunden (kWh) angegeben: 1 kWh = 3,6MJ. Untersuche, überlege, forsche: Energie im Haushalt 89.1 W 1 a) Ermittle an verschiedenen Elektrogeräten im Haushalt mittels der Typen- schilder die Leistungsaufnahme. Vergleiche sie mit der mittleren menschlichen Dauerleistung von 100W. W 1 b) Welche Ströme fließen in den Leitungen beim Betrieb dieser Geräte? W 2 c) Wie sind die einzelnen Stromkreise in der Wohnung gesichert? 89.2 Aus der jährlichen Stromrechnung kannst du den gesamten Bedarf an elektri- scher Energie entnehmen. S 1 a) Bei welchen Geräten siehst du die Möglichkeit, Energie einzusparen? E 2 b) Welchen Anteil machen Standby-Schaltungen an PC und TV aus? S 2 c) Erkundige dich nach Möglichkeiten, Energie zu sparen. A A V I 2 I 1 U 89.1 Zwei Lämpchen sind parallel geschal- tet. An beiden liegt dieselbe Spannung U. Miss die Teilströme I 1 und I 2 . Berechne aus R = U/ I die Widerstände der Lampen und den gesam- ten Widerstand. Was geschieht, wenn ein Lämpchen herausgeschraubt wird? Durchschnittlicher jährlicher Energiebedarf im Haushalt in kWh/a Elektroboiler 2 500 Kühl- und Gefriergeräte 450 Herd 450 Spülmaschine 400 Heizungspumpe 400 Beleuchtung 350 Waschmaschine 300 TV, Video, Radio 250 Übrige Geräte 150 Quelle: InfoEnergie, CH 89.3 Die Stromfresser im Haushalt 89.2 Mit Leistungsmessgeräten kann man im Haushalt „Stromfresser“ finden. Der Stand-by- Betrieb von TV-Geräten und PCs ist teuer. 89 | ENERGIEVERSORGUNG Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv