3 Digitales Zusatzmaterial g2gi7c 26 Der elektrische Widerstand Widerstände und Schaltungen Im Skatepark meint Zoltan: „Schon komisch, das Licht geht immer dann an, wenn es zu dämmern beginnt. Ich würde das nicht schaffen, die Lampen so genau aufzudrehen.“ „Ist das dein Ernst?“, meint Samir, „Das geht doch ganz von allein!“ Wie das funktioniert und was das mit dem elektrischen Widerstand im Stromkreis zu tun hat, erfährst du in diesem Kapitel. Leiter und Nichtleiter Jedes Material hat einen gewissen elektrischen Widerstand, der den elektrischen Strom bremst. Leiter haben einen besonderen Atomaufbau: Sie bestehen einerseits aus unbeweglichen Atomrümpfen, das sind die Atomkerne und die an sie gebundenen Elektronen. Andererseits bestehen sie aus frei beweglichen Elektronen (das Elektronengas). Sie sind im gesamten elektrischen Stromkreis gleichmäßig verteilt. Bei guten Leitern (zB Kupfer) sind die Atomrümpfe so angeordnet, dass die Elektronen nur selten mit ihnen zusammenstoßen. Sie haben einen kleinen elektrischen Widerstand (B1). Sammelt gemeinsam Beispiele, bei denen es wichtig ist, dass elektrischer Strom besonders gut geleitet wird. Bei Leitern mit einem großen elektrischen Widerstand (zB Wolfram) sind die Atomrümpfe unregelmäßig angeordnet. Die strömenden Elektronen stoßen oft mit den Atomrümpfen zusammen (B2). Dadurch erhöht sich auch die Temperatur des Leiters. Bei Nichtleitern (zB Kunststoff) sind alle Elektronen fest an die Atomrümpfe gebunden. Sie haben einen so großen elektrischen Widerstand, dass durch sie kein elektrischer Strom fließen kann (B3). Nichtleiter werden auch Isolatoren genannt. Wo kommen Isolatoren zum Einsatz? Besprecht in Kleingruppen, wo es besonders wichtig ist, dass elektrischer Strom nicht fließen kann. ï ï Baue einen einfachen Stromkreis mit der Batterie und dem Lämpchen. Baue zwischen Batterie und Lämpchen aber 2 Kabel ein (siehe Bild). Schließe nun an die beiden Kabel verschiedene Gegenstände an. Welche Gegenstände bringen das Lämpchen zum Leuchten? Wie hell leuchtet das Lämpchen? Notiere deine Ergebnisse und stelle sie übersichtlich (zB in einer Tabelle) dar. V1 Welche Materialien leiten den elektrischen Strom? Materialien Batterie (max. 6 V) Lämpchen 3 Kabel unterschiedliche Gegenstände (Schere, Radiergummi, Füllfeder, Büroklammer, …) Ob und wie gut ein Material den elektrischen Strom leitet, hängt von seiner Atomstruktur ab. Es gibt gute Leiter, Leiter mit großem Widerstand und Nichtleiter. + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + B1 In guten Leitern stoßen die Elektronen selten auf Atomrümpfe. + + + + + + + + + + + + + + + + B2 In Leitern mit großem Widerstand stoßen die Elektronen oft auf Atomrümpfe. + + + + + + + + + + + + B3 Bei Nichtleitern sind die Elektronen fest mit den Atomrümpfen verbunden. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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