42 3 Arbeitsheftseite 25 Wie entsteht elektrische Spannung in Batterien? Batterien bestehen aus mehreren sogenannten „galvanischen Zellen“. In einer galvanischen Zelle befinden sich zwei verschiedene Metalle (zB Kupfer, Zink, Lithium …) oder Kohle, die in eine Flüssigkeit tauchen. Ein Metall löst sich in der Flüssigkeit gut auf und hinterlässt viele frei bewegliche Elektronen. Dieses Metall – oft Zink – bildet den Minuspol. Hier herrscht ein elektrischer Überdruck (Abb. 42.1). Am Pluspol befindet sich ein Material (zB Kohle), das sich nicht gut auflöst. Hier herrscht ein elektrischer Unterdruck. Ist eine galvanische Zelle „entladen“, so kann sich das Metall am Minuspol nicht mehr auflösen und keine frei beweglichen Elektronen erzeugen. Die galvanische Zelle lässt sich dann nicht wieder „aufladen“. Galvanische Zellen liefern meist 1,5 V elektrische Spannung (Abb. 42.2). 1,5 V elektrischer Unterdruck Pluspol Minuspol Zinkbecher löst sich auf elektrischer Überdruck Flüssigkeit Kohlestab löst sich nicht gut auf 42.1 So entsteht die elektrische Spannung in einer galvanischen Zelle aus Zink (Minuspol) und Kohle (Pluspol). D C AA AAA Knopfzellen 42.2 Alle hier abgebildeten galvanischen Zellen liefern 1,5V elektrische Spannung. Infobox: Wieder aufladbare galvanische Zellen werden „Akkumulatoren“ – kurz „Akku“ – genannt. Spannende Metalle Schließe zwei verschiedene Metallstücke (zB Kupfer und Zink) an die Messkabel eines Voltmeters. Halte die Metalle fest in je einer Hand. Wie viel Volt zeigt das Voltmeter? Testet verschiedene Metalle und auch Kohle aus. Welche Materialien erreichen den höchsten Spannungswert? Wie findet ihr heraus, welches Metall den Minuspol bildet? V1 A1a A1b Elektrische Druckunterschiede durch elektrische Spannungsquellen Physik im Alltag Wie werden elektrische Spannungen durch Batterien erhöht? Eine einzelne galvanische Zelle gibt meist eine elektrische Spannung von 1,5 V ab. Das ist für den Betrieb vieler Geräte zu wenig. Setzt du mehrere galvanische Zellen mit dem Pluspol auf den Minuspol hintereinander („in Reihe“, Seite 55), so erhöht sich der elektrische Druckunterschied: Mehrere galvanische Zellen bilden eine „Batterie“ (Abb. 42.3). Eine Batterie liefert mehr als 1,5 V Spannung. In manchen Elektrogeräten setzt du selbst einzelne galvanische Zellen zu einer Batterie zusammen (Abb. 42.4). 1,5 V 1,5 V 1,5 V 1,5 V 3 V 42.3 Die 4,5-V-Batterie besteht aus drei galvanischen Zellen, die 9-V-Batterie aus sechs. 4,5-V-Batterie 9-V-Batterie 42.4 Diese Fernbedienung funktioniert mit einer „3-V-Batterie“ aus zwei galvanischen Zellen mit 1,5 V. Die Becherbatterie Arbeitet in Gruppen. Füllt einige verzinkte Blechtöpfe (Minuspole) mit feuchter Erde. Steckt in jeden Topf ein Stück Kupferrohr (Pluspol). Erklärt, wie ihr die Töpfe miteinander durch Kabel verbinden müsst, damit sich die elektrische Spannung erhöht. Untersucht, wie viele Töpfe ihr zum Betrieb zB eines Solarmotors, einer roten LED … braucht. V2 A2a A2b Film a3ys6c Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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