2 16 Der Flamingo hat eindeutig schon bessere Zeiten erlebt. Als Boot ist er zwar noch verwendbar, aber aus Kopf und Hals ist offensichtlich schon die Luft „draußen“. Warum strömt die Luft eigentlich hinaus, wenn der Flamingo ein Loch bekommt? In diesem Kapitel lernst du, was Druckunterschiede damit zu tun haben und dass sie auch beim elektrischen Strom eine Hauptrolle spielen. Der elektrische Druckunterschied Elektrischer Strom Druckunterschiede bewirken Strömungen Wenn dein Fußball zu wenig Luft hat, pumpst du ihn auf. Dabei bringst du mit Hilfe einer Pumpe mehr Luftteilchen in den Fußball. Der Ball wird hart, da sich in ihm mehr Luft als in seiner Umgebung befindet. Im Ball ist ein Überdruck entstanden. Wenn du jetzt das Ventil öffnest, beginnt die Luft aus dem Ball zu strömen: Der normale Luftdruck um den Ball herum und der Überdruck im Ball versuchen sich auszugleichen (B1). Die Luft strömt dabei immer aus dem Bereich mit Überdruck in den Bereich mit Normaldruck. Das Elektronengas-Modell Welche kleinsten Teilchen kennst du schon? Zähle einige auf. Erinnere dich: Jede Materie (egal ob fest, flüssig oder gasförmig) ist aus Atomen aufgebaut. Jedes Atom besteht aus einem Atomkern und einer Atomhülle (B3). Der Atomkern enthält die positiven Ladungen. Er bestimmt die Masse des Atoms. Die Atomhülle besteht aus negativ geladenen Elektronen, die sich sehr schnell um den Atomkern bewegen. In Metallen sind manche dieser Elektronen frei beweglich, sie sind nicht mehr an den Atomkern gebunden. Man nennt diese frei beweglichen Elektronen auch „Elektronengas“. Mithilfe dieses Elektronengas-Modells können viele physikalische Phänomene und Eigenschaften erklärt werden – zB der elektrische Strom. Der Vergleich mit der Luft und Luftströmungen hilft uns, die Eigenschaften des elektrischen Stroms einfacher zu erklären. In Wirklichkeit haben das Elektronengas und die Luft auch viele unterschiedliche Eigenschaften. Wenn sich in einem Stoff frei bewegliche Elektronen befinden, ist er ein elektrischer Leiter. Solange keine Batterie angeschlossen ist, herrscht im Leiter ein elektrischer Normaldruck (B4). Das bedeutet, dass die Anzahl der Elektronen „normal“ groß ist. Luftströmungen entstehen durch Druckunterschiede. Luft strömt dabei immer vom Bereich mit hohem Druck zum Bereich mit niedrigerem Druck. Je höher der Druckunterschied, desto stärker ist die Strömung. ï In einem nicht mit der Batterie verbundenen Leiter herrscht elektrischer Normaldruck. B1 In einem aufgepumpten Fußball herrscht Überdruck. Bei offenem Ventil strömt Luft aus dem Ball. B2 Luftströmungen bezeichnen wir im Alltag auch als Wind. + – B4 In nicht mit der Batterie verbundenen Leiterstücken herrscht elektrischer Normaldruck. B3 Kern-Hülle-Modell eines Atoms Atomkern Atomhülle Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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