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Physik · Klasse 7 und 8 · Kapitel

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Der elektrische Stromkreis

EntdeckenDie Frage zum Kapitel

Warum können Vögel auf einer Hochspannungsleitung sitzen, ohne etwas zu spüren?

Schreib eine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Für die Lehrkraft: Beide Füße berühren denselben Draht und haben dieselbe Spannung. Zwischen ihnen gibt es keinen Spannungsunterschied, also fließt kein Strom durch den Körper. Gefährlich wird es erst, wenn ein Tier zwei Leitungen oder Leitung und Mast berührt. Quelle: Georg Simon Ohm, 1826 (Strom braucht einen Spannungsunterschied und einen geschlossenen Stromkreis)

  • Entdecken Frage, Vorstellung, Bild
  • Merken kommt ins Heft
  • Beispiel vorgerechnet, Schritt für Schritt
  • Üben selbst rechnen
  • Achtung typischer Fehler
  • Weiterdenken zum Knobeln und Vernetzen

○ mit Starthilfe, ● für alle, ★ zum Weiterdenken. Du wählst mindestens eine ★-Aufgabe. Du rechnest ins Heft.

1Ich zeichne einen einfachen Stromkreis mit Schaltzeichen.

EntdeckenFrage

Warum können Vögel auf einer Hochspannungsleitung sitzen, ohne etwas zu spüren?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Beide Füße berühren denselben Draht und haben dieselbe Spannung. Zwischen ihnen gibt es keinen Spannungsunterschied, also fließt kein Strom durch den Körper. Gefährlich wird es erst, wenn ein Tier zwei Leitungen oder Leitung und Mast berührt.

MerkenStromkreis

Strom fließt nur im geschlossenen Kreis: von der Quelle durch das Bauteil und zurück.

BeispielLängen und Massen umrechnen

Rechne um: 150 cm = ? m
Schritt für Schritt
  1. 1 m = 100 cm
  2. 150 : 100 = 1,5
  3. 150 cm = 1,5 m
  1. 1 m = 100 cm
  2. 150 : 100 = 1,5
  3. 150 cm = 1,5 m
Ergebnis:
1,5 m

AchtungMinuten als Dezimalstellen

So nicht
¼ h = 25 min
So richtig
¼ h = 60 : 4 = 15 min

Denk an die Uhr: Eine Stunde hat 60 Minuten.

ÜbenJetzt du

  1. ○1
    Rechne um: 4000 g = ? kg
    So fängst du an:
    1 kg = 1000 g
    Lösung zeigen
    1. 1 kg = 1000 g
    2. 4000 : 1000 = 4
    3. 4000 g = 4 kg
    Ergebnis:
    4 kg
  2. ●2
    Rechne um: 0,8 m = ? cm
    Lösung zeigen
    1. 1 m = 100 cm
    2. 0,8 · 100 = 80
    3. 0,8 m = 80 cm
    Ergebnis:
    80 cm
  3. ★3
    Rechne um: 1200 mm = ? m
    Lösung zeigen
    1. 1 m = 1000 mm
    2. 1200 : 1000 = 1,2
    3. 1200 mm = 1,2 m
    Ergebnis:
    1,2 m

2Ich unterscheide Leiter und Nichtleiter.

EntdeckenFrage

Warum sind Stromkabel innen aus Kupfer und außen aus Kunststoff?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Kupfer leitet den Strom sehr gut, Kunststoff leitet ihn praktisch nicht. Innen soll der Strom fließen, außen soll er den Menschen nicht erreichen. Silber leitet noch etwas besser als Kupfer, ist aber viel zu teuer.

MerkenLeiter und Nichtleiter

Metalle leiten, weil sich in ihnen Elektronen frei bewegen können.

Kunststoff und Holz nicht.

BeispielZeiten umrechnen

Rechne um: 8 min = ? s
Schritt für Schritt
  1. 1 min = 60 s
  2. 8 · 60 = 480
  3. 8 min = 480 s
  1. 1 min = 60 s
  2. 8 · 60 = 480
  3. 8 min = 480 s
Ergebnis:
480 s

ÜbenJetzt du

  1. ○4
    Rechne um: 0,75 h = ? min
    So fängst du an:
    1 h = 60 min
    Lösung zeigen
    1. 1 h = 60 min
    2. 0,75 · 60 = 45
    3. 0,75 h = 45 min
    Ergebnis:
    45 min
  2. ●5
    Rechne um: 2,5 h = ? min
    Lösung zeigen
    1. 1 h = 60 min
    2. 2,5 · 60 = 150
    3. 2,5 h = 150 min
    Ergebnis:
    150 min
  3. ★6
    Rechne um: 0,5 h = ? s
    Lösung zeigen
    1. 1 h = 3600 s
    2. 0,5 · 3600 = 1800
    3. 0,5 h = 1800 s
    Ergebnis:
    1800 s

3Ich messe die Stromstärke und beschreibe, was sie angibt.

EntdeckenFrage

Ab welcher Stromstärke wird Strom für den Menschen gefährlich?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Schon rund 30 Milliampere, ein Dreißigstel Ampere, können das Herz aus dem Takt bringen. Deshalb schaltet der Fehlerstromschutzschalter im Bad bei 30 Milliampere ab.

MerkenStromstärke I

Die Stromstärke sagt, wie viel Ladung je Sekunde fließt.

Gemessen wird sie mit dem Amperemeter in Reihe, mitten im Kreis.

BeispielAmperemeter und Voltmeter schalten

Ein Motor hängt an einer Batterie mit 6 V. Du willst die Stromstärke durch den Motor messen. Wie schaltest du das Amperemeter? Begründe.
U = 6 VMotor
Schritt für Schritt
  1. Gemessen wird, was durch das Bauteil fließt.
  2. Dazu muss derselbe Strom auch durch das Messgerät.
  3. Also: Amperemeter in Reihe, im selben Weg wie das Bauteil.
  1. Gemessen wird, was durch das Bauteil fließt.
  2. Dazu muss derselbe Strom auch durch das Messgerät.
  3. Also: Amperemeter in Reihe, im selben Weg wie das Bauteil.
Ergebnis:
in Reihe, sodass der Strom durch beide fließt

AchtungFormel falsch umgestellt

So nicht
V = ρ · m
So richtig
ρ = m : V   | · V   | : ρ   →   V = m : ρ

Setz einfache Zahlen ein, zum Beispiel 6 = 12 : 2. Stell zuerst mit Zahlen um, dann mit Buchstaben.

ÜbenJetzt du

  1. ○7
    Ein Motor hängt an einer Batterie mit 9 V. Du willst die Spannung an dem Motor messen. Wie schaltest du das Voltmeter? Begründe.
    U = 9 VMotor
    So fängst du an:
    Spannung ist ein Unterschied zwischen zwei Punkten.
    Lösung zeigen
    1. Spannung ist ein Unterschied zwischen zwei Punkten.
    2. Das Voltmeter vergleicht die beiden Anschlüsse des Bauteils.
    3. Also: Voltmeter parallel zum Bauteil.
    Ergebnis:
    parallel, an beide Anschlüsse des Bauteils
  2. ●8
    Ein Widerstand hängt an einer Batterie mit 9 V. Du willst die Spannung an dem Widerstand messen. Wie schaltest du das Voltmeter? Begründe.
    U = 9 VWiderstand
    Lösung zeigen
    1. Spannung ist ein Unterschied zwischen zwei Punkten.
    2. Das Voltmeter vergleicht die beiden Anschlüsse des Bauteils.
    3. Also: Voltmeter parallel zum Bauteil.
    Ergebnis:
    parallel, an beide Anschlüsse des Bauteils
  3. ★9
    Im Schaltplan liegt ein Voltmeter in Reihe mit dem Summer. Die Batterie hat 4,5 V. Erkläre, was geschieht, wenn der Schalter schließt.
    U = 4,5 VSummerV
    Lösung zeigen
    1. Ein Voltmeter hat einen sehr großen Widerstand.
    2. In Reihe sperrt es den Stromkreis fast ganz: Es fließt kaum Strom.
    3. Am Voltmeter liegt dann fast die ganze Spannung der Batterie.
    Ergebnis:
    Das Bauteil bleibt aus, das Gerät zeigt fast die ganzen 4,5 V an.

4Ich messe die Spannung und beschreibe, was sie angibt.

EntdeckenFrage

Warum braucht dein Handy ein Ladegerät, obwohl die Steckdose Strom liefert?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Die Steckdose liefert 230 Volt Wechselspannung. Der Akku des Handys braucht etwa 5 Volt Gleichspannung. Das Ladegerät senkt die Spannung und wandelt sie um. Ohne es würde der Akku zerstört.

MerkenSpannung U

Der Antrieb für den Strom. Gemessen wird mit dem Voltmeter PARALLEL, also daneben.

BeispielLadung: Q = I · t

Durch einen Motor fließt 20 s lang ein Strom von 0,5 A. Wie viel Ladung fließt hindurch? Berechne mit Einheit.
I = 0,5 At = 20 sQ = ?
Schritt für Schritt
  1. Q = I · t, und 1 A · 1 s = 1 As = 1 Coulomb
  2. Q = 0,5 A · 20 s
  3. Q = 10 As = 10 C
  1. Q = I · t, und 1 A · 1 s = 1 As = 1 Coulomb
  2. Q = 0,5 A · 20 s
  3. Q = 10 As = 10 C
Ergebnis:
10 C

AchtungNachkommastellen beim Mal falsch gezählt

So nicht
0,3 · 0,2 = 0,6
So richtig
0,3 · 0,2 = 0,06

Zähl die Stellen nach dem Komma in beiden Zahlen zusammen.

ÜbenJetzt du

  1. ○10
    Durch eine Klingel fließt 120 s lang ein Strom von 0,1 A. Wie viel Ladung fließt hindurch? Berechne mit Einheit.
    I = 0,1 At = 120 sQ = ?
    So fängst du an:
    Q = I · t, und 1 A · 1 s = 1 As = 1 Coulomb
    Lösung zeigen
    1. Q = I · t, und 1 A · 1 s = 1 As = 1 Coulomb
    2. Q = 0,1 A · 120 s
    3. Q = 12 As = 12 C
    Ergebnis:
    12 C
  2. ●11
    Durch einen Lautsprecher fließt 4 s lang ein Strom von 0,2 A. Wie viel Ladung fließt hindurch? Berechne mit Einheit.
    I = 0,2 At = 4 sQ = ?
    Lösung zeigen
    1. Q = I · t, und 1 A · 1 s = 1 As = 1 Coulomb
    2. Q = 0,2 A · 4 s
    3. Q = 0,8 As = 0,8 C
    Ergebnis:
    0,8 C
  3. ★12
    Auf einem Handyakku steht 1500 mAh. Wie viel Ladung in Coulomb ist das? Berechne mit Einheit.
    1500 mAhQ in C = ?
    Lösung zeigen
    1. 1 C = 1 As, und 1 h = 3600 s
    2. 1500 mAh = 1,5 Ah = 1,5 A · 3600 s
    3. Q = 5400 As = 5400 C
    Ergebnis:
    5400 C

5Ich untersuche den Zusammenhang von U und I (Ohmsches Gesetz).

EntdeckenFrage

Warum brennt ein Lämpchen durch, wenn man zu viele Batterien anschließt?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Je größer die Spannung, desto größer die Stromstärke: I = U geteilt durch R. Der dünne Draht im Lämpchen wird dabei so heiß, dass er schmilzt. Wolfram, das Metall im Glühfaden, schmilzt erst bei 3.422 Grad Celsius, doch ein Lämpchen hält nur seine Nennspannung aus.

MerkenU und I hängen zusammen

Doppelte Spannung heißt doppelter Strom.

Der Quotient U : I bleibt gleich – das ist der Widerstand.

BeispielWiderstand: R = U : I

An einem Widerstand liegt die Spannung 100 V, es fließen 1 A. Berechne den Widerstand.
U = 100 VR = ?I = 1 A
Schritt für Schritt
  1. R = U : I
  2. R = 100 V : 1 A
  3. R = 100 Ω
  1. R = U : I
  2. R = 100 V : 1 A
  3. R = 100 Ω
Ergebnis:
100 Ω

AchtungKomma beim Mal oder Durch 10, 100, 1000 falsch verschoben

So nicht
3,5 · 10 = 0,35
So richtig
3,5 · 10 = 35

Frag dich: Wird die Zahl größer oder kleiner? Mit mal 10 wird sie größer.

ÜbenJetzt du

  1. ○13
    An einem Widerstand liegt die Spannung 600 V, es fließen 3 A. Berechne den Widerstand.
    U = 600 VR = ?I = 3 A
    So fängst du an:
    R = U : I
    Lösung zeigen
    1. R = U : I
    2. R = 600 V : 3 A
    3. R = 200 Ω
    Ergebnis:
    200 Ω
  2. ●14
    An einem Widerstand liegt die Spannung 300 V, es fließen 3 A. Berechne den Widerstand.
    U = 300 VR = ?I = 3 A
    Lösung zeigen
    1. R = U : I
    2. R = 300 V : 3 A
    3. R = 100 Ω
    Ergebnis:
    100 Ω
  3. ★15
    An einem Widerstand liegen 10 V, es fließen 200 mA. Berechne den Widerstand.
    U = 10 VR = ?I = 200 mA
    Lösung zeigen
    1. R = U : I
    2. 200 mA = 0,2 A
    3. R = 10 V : 0,2 A = 50 Ω
    Ergebnis:
    50 Ω

6Ich berechne Größen mit dem Ohmschen Gesetz.

EntdeckenFrage

Ein Föhn zieht an der Steckdose 8,7 Ampere. Wie groß ist der Widerstand seines Heizdrahts?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Nach dem Ohmschen Gesetz ist der Widerstand die Spannung geteilt durch die Stromstärke: 230 Volt geteilt durch 8,7 Ampere, das sind rund 26 Ohm. Je größer der Widerstand, desto weniger Strom fließt bei gleicher Spannung.

MerkenOhmsches Gesetz

U = R · I. Wer R sucht, teilt durch I; wer I sucht, teilt durch R.

BeispielStromstärke: I = U : R

Ein Widerstand mit 40 Ω liegt an der Spannung 160 V. Wie groß ist die Stromstärke? Berechne mit Einheit.
U = 160 VR = 40 ΩI = ?
Schritt für Schritt
  1. I = U : R
  2. I = 160 V : 40 Ω
  3. I = 4 A
  1. I = U : R
  2. I = 160 V : 40 Ω
  3. I = 4 A
Ergebnis:
4 A

Achtung„Teilen macht kleiner“ – auch durch Zahlen unter 1

So nicht
3 : 0,5 = 1,5
So richtig
3 : 0,5 = 6

Frag dich: Wie oft passt die Zahl hinein? Bei Zahlen unter 1 öfter als einmal.

ÜbenJetzt du

  1. ○16
    Ein Widerstand mit 20 Ω liegt an der Spannung 40 V. Wie groß ist die Stromstärke? Berechne mit Einheit.
    U = 40 VR = 20 ΩI = ?
    So fängst du an:
    I = U : R
    Lösung zeigen
    1. I = U : R
    2. I = 40 V : 20 Ω
    3. I = 2 A
    Ergebnis:
    2 A
  2. ●17
    Ein Widerstand mit 40 Ω liegt an der Spannung 8 V. Wie groß ist die Stromstärke? Berechne mit Einheit.
    U = 8 VR = 40 ΩI = ?
    Lösung zeigen
    1. I = U : R
    2. I = 8 V : 40 Ω
    3. I = 0,2 A
    Ergebnis:
    0,2 A
  3. ★18
    Eine Leuchtdiode mit Vorwiderstand hat zusammen 100 Ω und liegt an 12 V. Wie groß ist die Stromstärke in mA? Berechne mit Einheit.
    U = 12 VR = 100 ΩI = ?
    Lösung zeigen
    1. I = U : R
    2. I = 12 V : 100 Ω = 0,12 A
    3. 0,12 A = 120 mA
    Ergebnis:
    120 mA

7Ich untersuche die Reihenschaltung.

EntdeckenFrage

Warum geht bei mancher alten Lichterkette alles aus, wenn eine Lampe fehlt?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Die Lampen sind in Reihe geschaltet: Der Strom hat nur einen Weg. Fehlt eine Lampe, ist der Stromkreis unterbrochen und alle werden dunkel. In neueren Ketten überbrückt ein Draht jede einzelne Lampe, wenn sie ausfällt.

MerkenReihenschaltung

Ein Weg für alle: überall derselbe Strom, die Spannungen addieren sich.

Widerstände addieren sich auch.

BeispielReihenschaltung

Zwei Widerstände mit 60 Ω und 30 Ω sind in Reihe geschaltet. Wie groß ist der Gesamtwiderstand? Berechne mit Einheit.
U = 9 VR₁ = 60 ΩR₂ = 30 ΩR = ?
Schritt für Schritt
  1. R = R₁ + R₂
  2. R = 60 Ω + 30 Ω
  3. R = 90 Ω
  1. R = R₁ + R₂
  2. R = 60 Ω + 30 Ω
  3. R = 90 Ω
Ergebnis:
90 Ω

ÜbenJetzt du

  1. ○19
    Zwei Widerstände mit 30 Ω und 60 Ω sind in Reihe geschaltet. Wie groß ist der Gesamtwiderstand? Berechne mit Einheit.
    U = 9 VR₁ = 30 ΩR₂ = 60 ΩR = ?
    So fängst du an:
    R = R₁ + R₂
    Lösung zeigen
    1. R = R₁ + R₂
    2. R = 30 Ω + 60 Ω
    3. R = 90 Ω
    Ergebnis:
    90 Ω
  2. ●20
    Zwei Widerstände mit 150 Ω und 300 Ω sind in Reihe geschaltet. Wie groß ist der Gesamtwiderstand? Berechne mit Einheit.
    U = 9 VR₁ = 150 ΩR₂ = 300 ΩR = ?
    Lösung zeigen
    1. R = R₁ + R₂
    2. R = 150 Ω + 300 Ω
    3. R = 450 Ω
    Ergebnis:
    450 Ω
  3. ★21
    Zwei Widerstände mit 10 Ω und 40 Ω sind in Reihe an 12,5 V angeschlossen. Wie groß ist die Stromstärke? Berechne mit Einheit.
    U = 12,5 VR₁ = 10 ΩR₂ = 40 ΩI = ?
    Lösung zeigen
    1. R = R₁ + R₂
    2. R = 10 Ω + 40 Ω = 50 Ω
    3. I = U : R = 12,5 V : 50 Ω = 0,25 A
    Ergebnis:
    0,25 A

8Ich untersuche die Parallelschaltung.

EntdeckenFrage

Warum bleibt das Licht im Haus an, wenn eine Glühbirne durchbrennt?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Alle Geräte im Haus hängen parallel an den 230 Volt. Jedes hat seinen eigenen Weg für den Strom, die anderen Wege bleiben geschlossen. Fällt ein Gerät aus, funktionieren die übrigen weiter und behalten dieselbe Spannung.

MerkenParallelschaltung

Mehrere Wege: an jedem Zweig dieselbe Spannung, die Ströme addieren sich.

Der Gesamtwiderstand wird kleiner.

BeispielParallelschaltung: Stromstärke

Zwei Geräte sind parallel an 6 V angeschlossen. Durch das eine fließen 0,5 A, durch das andere 0,4 A. Wie groß ist die Gesamtstromstärke? Berechne mit Einheit.
U = 6 VGerät 1Gerät 2I₁ = 0,5 AI₂ = 0,4 AI = ?
Schritt für Schritt
  1. I = I₁ + I₂
  2. I = 0,5 A + 0,4 A
  3. I = 0,9 A
  1. I = I₁ + I₂
  2. I = 0,5 A + 0,4 A
  3. I = 0,9 A
Ergebnis:
0,9 A

ÜbenJetzt du

  1. ○22
    Zwei Geräte sind parallel an 230 V angeschlossen. Durch das eine fließen 0,5 A, durch das andere 2 A. Wie groß ist die Gesamtstromstärke? Berechne mit Einheit.
    U = 230 VGerät 1Gerät 2I₁ = 0,5 AI₂ = 2 AI = ?
    So fängst du an:
    I = I₁ + I₂
    Lösung zeigen
    1. I = I₁ + I₂
    2. I = 0,5 A + 2 A
    3. I = 2,5 A
    Ergebnis:
    2,5 A
  2. ●23
    Zwei Geräte sind parallel an 6 V angeschlossen. Durch das eine fließen 0,3 A, durch das andere 0,1 A. Wie groß ist die Gesamtstromstärke? Berechne mit Einheit.
    U = 6 VGerät 1Gerät 2I₁ = 0,3 AI₂ = 0,1 AI = ?
    Lösung zeigen
    1. I = I₁ + I₂
    2. I = 0,3 A + 0,1 A
    3. I = 0,4 A
    Ergebnis:
    0,4 A
  3. ★24
    12 Ω und 6 Ω sind parallel an 3 V angeschlossen. Wie groß ist die Gesamtstromstärke? Berechne mit Einheit.
    U = 3 VR₁ = 12 ΩR₂ = 6 ΩI = ?
    Lösung zeigen
    1. I = I₁ + I₂
    2. I₁ = 3 V : 12 Ω = 0,25 A, I₂ = 3 V : 6 Ω = 0,5 A
    3. I = 0,25 A + 0,5 A = 0,75 A
    Ergebnis:
    0,75 A

9Ich berechne elektrische Leistung und Energie.

EntdeckenFrage

Wie viel Strom fließt durch einen Föhn mit 2.000 Watt?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Die Leistung ist Spannung mal Stromstärke. Aus 2.000 Watt und 230 Volt folgt eine Stromstärke von etwa 8,7 Ampere. Eine normale Haushaltssicherung schaltet erst bei 16 Ampere ab, zwei Föhne an einer Leitung gehen daher gerade noch.

MerkenElektrische Leistung

P = U · I, gemessen in Watt.

Energie ist Leistung mal Zeit: 1 kWh = 1000 W eine Stunde lang.

BeispielElektrische Leistung

Ein Gerät liegt an 3 V, es fließen 4 A. Berechne die elektrische Leistung.
Schritt für Schritt
  1. P = U · I
  2. P = 3 V · 4 A
  3. P = 12 W
  1. P = U · I
  2. P = 3 V · 4 A
  3. P = 12 W
Ergebnis:
12 W

AchtungKomma trennt zwei Zahlen

So nicht
4,5 · 8 = 32,40
So richtig
4,5 · 8 = 45 · 8 : 10 = 36

Rechne ohne Komma. Setz das Komma am Ende.

ÜbenJetzt du

  1. ○25
    Ein Gerät liegt an 230 V, es fließen 1,5 A. Berechne die elektrische Leistung.
    So fängst du an:
    P = U · I
    Lösung zeigen
    1. P = U · I
    2. P = 230 V · 1,5 A
    3. P = 345 W
    Ergebnis:
    345 W
  2. ●26
    Ein Gerät liegt an 230 V, es fließen 1 A. Berechne die elektrische Leistung.
    Lösung zeigen
    1. P = U · I
    2. P = 230 V · 1 A
    3. P = 230 W
    Ergebnis:
    230 W
  3. ★27
    Ein Föhn mit 1150 W ist an 230 V angeschlossen. Wie groß ist die Stromstärke? Berechne mit Einheit.
    Lösung zeigen
    1. I = P : U
    2. I = 1150 W : 230 V
    3. I = 5 A
    Ergebnis:
    5 A

10Ich beurteile den Stromverbrauch von Geräten zu Hause.

EntdeckenFrage

Was kostet es, das Handy ein Jahr lang jeden Tag aufzuladen?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Ein Handy-Akku fasst etwa 15 Wattstunden. Das ergibt 365 mal 15, rund 5,5 Kilowattstunden im Jahr. Bei 35 Cent je Kilowattstunde sind das knapp 2 Euro. Ein Wasserkocher braucht für einen einzigen Liter schon etwa 0,1 Kilowattstunden.

MerkenStrom zu Hause

Der Zähler misst kWh. Ein Wasserkocher mit 2000 W braucht in einer halben Stunde 1 kWh.

BeispielElektrische Energie in kWh

Ein Gerät mit 100 W läuft 4 h lang. Wie viel elektrische Energie braucht es in kWh? Berechne mit Einheit.
Schritt für Schritt
  1. E = P · t
  2. E = 100 W · 4 h = 400 Wh
  3. 400 Wh = 0,4 kWh
  1. E = P · t
  2. E = 100 W · 4 h = 400 Wh
  3. 400 Wh = 0,4 kWh
Ergebnis:
0,4 kWh

ÜbenJetzt du

  1. ○28
    Ein Gerät mit 50 W läuft 2 h lang. Wie viel elektrische Energie braucht es in kWh? Berechne mit Einheit.
    So fängst du an:
    E = P · t
    Lösung zeigen
    1. E = P · t
    2. E = 50 W · 2 h = 100 Wh
    3. 100 Wh = 0,1 kWh
    Ergebnis:
    0,1 kWh
  2. ●29
    Ein Gerät mit 50 W läuft 5 h lang. Wie viel elektrische Energie braucht es in kWh? Berechne mit Einheit.
    Lösung zeigen
    1. E = P · t
    2. E = 50 W · 5 h = 250 Wh
    3. 250 Wh = 0,25 kWh
    Ergebnis:
    0,25 kWh
  3. ★30
    Ein Heizlüfter mit 600 W läuft 45 min. Wie viel elektrische Energie braucht er in kWh? Berechne mit Einheit.
    Lösung zeigen
    1. E = P · t
    2. 600 W = 0,6 kW, 45 min = 0,75 h
    3. E = 0,6 kW · 0,75 h = 0,45 kWh
    Ergebnis:
    0,45 kWh

Vermischte Übungen

Alles durcheinander – wie in der Arbeit. Überleg bei jeder Aufgabe zuerst: Welches Ziel ist das?

Üben

  1. ●31
    Eine Klingel hängt an einer Batterie mit 12 V. Du willst die Stromstärke durch die Klingel messen. Wie schaltest du das Amperemeter? Begründe.
    U = 12 VKlingel
    Lösung zeigen
    1. Gemessen wird, was durch das Bauteil fließt.
    2. Dazu muss derselbe Strom auch durch das Messgerät.
    3. Also: Amperemeter in Reihe, im selben Weg wie das Bauteil.
    Ergebnis:
    in Reihe, sodass der Strom durch beide fließt
  2. ●32
    Durch eine Lampe fließt 120 s lang ein Strom von 3 A. Wie viel Ladung fließt hindurch? Berechne mit Einheit.
    I = 3 At = 120 sQ = ?
    Lösung zeigen
    1. Q = I · t, und 1 A · 1 s = 1 As = 1 Coulomb
    2. Q = 3 A · 120 s
    3. Q = 360 As = 360 C
    Ergebnis:
    360 C
  3. ●33
    An einem Widerstand liegt die Spannung 0,5 V, es fließen 0,1 A. Berechne den Widerstand.
    U = 0,5 VR = ?I = 0,1 A
    Lösung zeigen
    1. R = U : I
    2. R = 0,5 V : 0,1 A
    3. R = 5 Ω
    Ergebnis:
    5 Ω
  4. ●34
    Ein Widerstand mit 25 Ω liegt an der Spannung 7,5 V. Wie groß ist die Stromstärke? Berechne mit Einheit.
    U = 7,5 VR = 25 ΩI = ?
    Lösung zeigen
    1. I = U : R
    2. I = 7,5 V : 25 Ω
    3. I = 0,3 A
    Ergebnis:
    0,3 A
  5. ●35
    Zwei Widerstände mit 12 Ω und 6 Ω sind in Reihe geschaltet. Wie groß ist der Gesamtwiderstand? Berechne mit Einheit.
    U = 24 VR₁ = 12 ΩR₂ = 6 ΩR = ?
    Lösung zeigen
    1. R = R₁ + R₂
    2. R = 12 Ω + 6 Ω
    3. R = 18 Ω
    Ergebnis:
    18 Ω
  6. ●36
    Zwei Lampen sind in Reihe an 9 V angeschlossen. An der ersten liegen 3 V. Welche Spannung liegt an der zweiten? Berechne mit Einheit.
    U = 9 VU₁ = 3 VU₂ = ?
    Lösung zeigen
    1. U = U₁ + U₂
    2. U₂ = 9 V − 3 V
    3. U₂ = 6 V
    Ergebnis:
    6 V

Auf einen Blick

MerkenDas Wichtigste

Stromkreis
Strom fließt nur im geschlossenen Kreis: von der Quelle durch das Bauteil und zurück.
Leiter und Nichtleiter
Metalle leiten, weil sich in ihnen Elektronen frei bewegen können.
Stromstärke I
Die Stromstärke sagt, wie viel Ladung je Sekunde fließt.
Spannung U
Der Antrieb für den Strom. Gemessen wird mit dem Voltmeter PARALLEL, also daneben.
U und I hängen zusammen
Doppelte Spannung heißt doppelter Strom.
Ohmsches Gesetz
U = R · I. Wer R sucht, teilt durch I; wer I sucht, teilt durch R.
Reihenschaltung
Ein Weg für alle: überall derselbe Strom, die Spannungen addieren sich.
Parallelschaltung
Mehrere Wege: an jedem Zweig dieselbe Spannung, die Ströme addieren sich.
Elektrische Leistung
P = U · I, gemessen in Watt.
Strom zu Hause
Der Zähler misst kWh. Ein Wasserkocher mit 2000 W braucht in einer halben Stunde 1 kWh.

AchtungFormel falsch umgestellt

So nicht
U = 12 V, I = 3 A, R gesucht: R = 12 · 3 = 36 Ω
So richtig
U = R · I  | : I → R = 12 V : 3 A = 4 Ω

U = R · I. Nach R suchen heißt durch I teilen, nach I suchen durch R.

AchtungReihe und Parallel verwechselt

So nicht
Zwei Lämpchen in Reihe: an jedem liegen die vollen 12 V
So richtig
Reihe: 12 V teilen sich auf → 6 V je Lämpchen. Parallel: 12 V an jedem

Reihe: ein Weg, gleicher Strom. Parallel: mehrere Wege, gleiche Spannung.

AchtungW und kWh vermischt

So nicht
2000 W · 3 h = 6000 kWh
So richtig
2000 W = 2 kW, 2 kW · 3 h = 6 kWh  (nicht 6000)

Erst W in kW (durch 1000), dann mal Stunden. Sonst ist das Ergebnis um Faktor 1000 daneben.

AchtungMessgerät falsch angeschlossen

So nicht
Amperemeter parallel zum Lämpchen angeschlossen
So richtig
Amperemeter in Reihe → der Strom muss hindurch. Voltmeter parallel → daneben

Amperemeter in Reihe (der Strom muss hindurch), Voltmeter parallel (daneben).

Kannst du das?

Je Ziel eine Aufgabe. Rechne sie ins Heft, dann kreuz ehrlich an. Keine Punkte, keine Note – der Test ist für dich.

ÜbenSelbsttest

  1. Ich zeichne einen einfachen Stromkreis mit Schaltzeichen.

    37
    Rechne um: 500 g = ? kg
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    0,5 kg

  2. Ich unterscheide Leiter und Nichtleiter.

    38
    Rechne um: 15 min = ? s
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    900 s

  3. Ich messe die Stromstärke und beschreibe, was sie angibt.

    39
    Ein Summer hängt an einer Batterie mit 3 V. Du willst die Spannung an dem Summer messen. Wie schaltest du das Voltmeter? Begründe.
    U = 3 VSummer
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    parallel, an beide Anschlüsse des Bauteils

  4. Ich messe die Spannung und beschreibe, was sie angibt.

    40
    Durch einen Ventilator fließt 120 s lang ein Strom von 1,5 A. Wie viel Ladung fließt hindurch? Berechne mit Einheit.
    I = 1,5 At = 120 sQ = ?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    180 C

  5. Ich untersuche den Zusammenhang von U und I (Ohmsches Gesetz).

    41
    An einem Widerstand liegt die Spannung 40 V, es fließen 1 A. Berechne den Widerstand.
    U = 40 VR = ?I = 1 A
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    40 Ω

  6. Ich berechne Größen mit dem Ohmschen Gesetz.

    42
    Ein Widerstand mit 5 Ω liegt an der Spannung 5 V. Wie groß ist die Stromstärke? Berechne mit Einheit.
    U = 5 VR = 5 ΩI = ?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    1 A

  7. Ich untersuche die Reihenschaltung.

    43
    Zwei Widerstände mit 10 Ω und 40 Ω sind in Reihe geschaltet. Wie groß ist der Gesamtwiderstand? Berechne mit Einheit.
    U = 12 VR₁ = 10 ΩR₂ = 40 ΩR = ?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    50 Ω

  8. Ich untersuche die Parallelschaltung.

    44
    Zwei Geräte sind parallel an 230 V angeschlossen. Durch das eine fließen 0,1 A, durch das andere 0,5 A. Wie groß ist die Gesamtstromstärke? Berechne mit Einheit.
    U = 230 VGerät 1Gerät 2I₁ = 0,1 AI₂ = 0,5 AI = ?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    0,6 A

  9. Ich berechne elektrische Leistung und Energie.

    45
    Ein Gerät liegt an 230 V, es fließen 0,1 A. Berechne die elektrische Leistung.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    23 W

  10. Ich beurteile den Stromverbrauch von Geräten zu Hause.

    46
    Ein Gerät mit 1500 W läuft 2 h lang. Wie viel elektrische Energie braucht es in kWh? Berechne mit Einheit.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    3 kWh

  11. Ich übe gemischte Aufgaben.

    47
    Ein Widerstand hängt an einer Batterie mit 6 V. Du willst die Stromstärke durch den Widerstand messen. Wie schaltest du das Amperemeter? Begründe.
    U = 6 VWiderstand
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    in Reihe, sodass der Strom durch beide fließt

Bei „unsicher“ oder „noch nicht“: Lies den Abschnitt zum Ziel noch einmal und rechne seine drei Aufgaben.

Die Frage vom Anfang

EntdeckenRückschau

Warum können Vögel auf einer Hochspannungsleitung sitzen, ohne etwas zu spüren?

Lies deine Vermutung vom Anfang. Kannst du die Frage jetzt mit dem Kapitel beantworten?

Auflösung

Beide Füße berühren denselben Draht und haben dieselbe Spannung. Zwischen ihnen gibt es keinen Spannungsunterschied, also fließt kein Strom durch den Körper. Gefährlich wird es erst, wenn ein Tier zwei Leitungen oder Leitung und Mast berührt.

Wörter

Gleichung
zwei Rechnungen, die gleich viel wert sind
Quotient
was herauskommt, wenn man teilt
Zähler
die Zahl oben – wie viele Teile

Lösungen

  1. 4 kg
  2. 80 cm
  3. 1,2 m
  4. 45 min
  5. 150 min
  6. 1800 s
  7. parallel, an beide Anschlüsse des Bauteils
  8. parallel, an beide Anschlüsse des Bauteils
  9. Das Bauteil bleibt aus, das Gerät zeigt fast die ganzen 4,5 V an.
  10. 12 C
  11. 0,8 C
  12. 5400 C
  13. 200 Ω
  14. 100 Ω
  15. 50 Ω
  16. 2 A
  17. 0,2 A
  18. 120 mA
  19. 90 Ω
  20. 450 Ω
  21. 0,25 A
  22. 2,5 A
  23. 0,4 A
  24. 0,75 A
  25. 345 W
  26. 230 W
  27. 5 A
  28. 0,1 kWh
  29. 0,25 kWh
  30. 0,45 kWh
  31. in Reihe, sodass der Strom durch beide fließt
  32. 360 C
  33. 5 Ω
  34. 0,3 A
  35. 18 Ω
  36. 6 V
  37. 0,5 kg
  38. 900 s
  39. parallel, an beide Anschlüsse des Bauteils
  40. 180 C
  41. 40 Ω
  42. 1 A
  43. 50 Ω
  44. 0,6 A
  45. 23 W
  46. 3 kWh
  47. in Reihe, sodass der Strom durch beide fließt