Elektrischer Strom
Inhalt
Einfacher Stromkreis
Aufbau eines einfachen Stromkreises
Ein Stromkreis besteht im einfachsten Fall aus einer Batterie und einem Elektrogerät wie z. B. einer Glühlampe. Diese werden durch Leitungen verbunden.
Einfacher Stromkreis
Verbinde die beiden Anschlüsse der Batterie mit den Anschlüssen der Glühlampe.
Beobachte die Glühlampe.
Elektrische Spannung
Schaltsymbole für Batterie: 
Schaltsymbol für Glühlampe: 
Verbindungsleitungen werden als gerade Linien gezeichnet.
Zwischen den beiden Anschlussstellen (Polen) der Batterie herrscht ein großer Ladungsunterschied. An einem Anschluss befinden sich viel mehr Elektronen als an dem anderen. Diesen Ladungsunterschied nennt man elektrische Spannung. Diese wird in Volt (V) angegeben.
Auf der Batterie steht, wie viel Volt die Spannung beträgt. Dies gilt aber nur für neue Batterien
Finde heraus, nach wem die Spannungseinheit Volt benannt wurde.
Recherchiere im Internet!
Berichte deinen Mitschülerinnen und Mitschülern, was du gefunden hast.
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Wie entsteht ein Kurzschluss?
Werden die beiden Pole einer Batterie verbunden, setzen sich die frei beweglichen Elektronen im Draht in Bewegung. Sie wandern zu dem Pol, der weniger Elektronen enthält. Wenn man nur die beiden Pole verbindet, kommt es sehr schnell zu einem Ladungsausgleich (Kurzschluss). Die Batterie hat dann keine Spannung mehr.
Kurzschluss
Verbinde die beiden Anschlüsse (Pole) einer Batterie kurzzeitig mit einem Drahtstück. Berühre dann das Drahtstück vorsichtig.
Beschreibe deine Beobachtung.
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Elektrogeräte
Normalerweise befindet sich in einem Stromkreis ein Elektrogerät, z. B. eine Glühlampe. Der Glühfaden der Glühlampe setzt dem Elektronenfluss einen großen Widerstand entgegen. Es entsteht dabei Licht und Wärme. Durch den Widerstand dauert es länger, bis es zum Ladungsausgleich zwischen den Anschlüssen der Batterie kommt.
Leiter, Nichtleiter, Halbleiter
Materialien verhalten sich unterschiedlich
Es gibt Stoffe, die den elektrischen Strom gut, gar nicht oder nur unter bestimmten Bedingungen leiten. Stoffe, die den Strom nicht leiten, nennt man Isolatoren.
Stromleitung
Stelle einen Stromkreis aus Batterie und Glühlämpchen, wie in der Abbildung gezeigt, zusammen. Bringe nun verschiedene Stoffe (Draht, Gummi, Nagel, Holz, Lineal, Schraube) in den Stromkreis und stelle fest, ob sie den Strom leiten.
Schreibe die Stoffe, die den Strom leiten, in eine Liste.
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Warum sind Metalle gute Stromleiter?
Metalle leiten elektrischen Strom deshalb so gut, weil sie dafür frei bewegliche Elektronen zur Verfügung haben. Metallatome haben wenige Elektronen in der äußersten Schale, die sich leicht von den zugehörigen Atomen lösen. Es bleiben positiv geladene Atomrümpfe zurück, die sich zu einem Metallgitter zusammenschließen. Die frei beweglichen Elektronen bilden eine Art „Elektronengas“, das über das gesamte Metallstück verteilt ist.
In Nichtmetallen sind keine frei beweglichen Elektronen vorhanden.
Halbleiter spielen in der Elektronik, vor allem in der Computertechnik, eine große Rolle. Sie zählen weder zu den Metallen noch zu den Nichtmetallen. Halbleiter können unter bestimmten Bedingungen Elektronen leicht freisetzen und damit die Zahl der frei beweglichen Elektronen erhöhen. Sie sind dann gute Leiter. Es gibt Halbleiter, die auf Licht reagieren, und solche, die bei Erwärmung zu guten Stromleitern werden.
Voltmeter
Die Messung der Spannung erfolgt mit einem Voltmeter. Da viele Messgeräte auch andere Größen bestimmen können (Vielfachmessinstrumente), muss man auf die richtige Einstellung des Gerätes achten.
Es gibt den Messbereich V– (Spannung Gleichstrom), V~ (Spannung Wechselstrom), A– (Stromstärke Gleichstrom) und Ω (elektrischer Widerstand).
Wenn man den Messbereich wählen muss und nicht weiß, wie hoch der Messwert sein wird, sollte man mit dem größten Messbereich beginnen und bei Bedarf schrittweise auf einen niedrigeren Bereich umschalten.
Miss mit einem Voltmeter die Spannung einer Batterie.
Beachte dabei, wie du das Messgerät anschließen musst. Das Kabel vom Minuspol wird in den COM-Anschluss gesteckt, das Kabel vom Pluspol für die meisten Messungen in den VΩmA-Anschluss. Der dritte Anschluss dient nur zu Messung größerer Stromstärken.
Schreibe das Ergebnis deiner Messung auf.
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Training
Richtig oder falsch?
Markiere das Zutreffende.
| richtig | falsch | |
|---|---|---|
| Metalle enthalten frei bewegliche Elektronen. (L / K) | ||
| Glühlampen behindern den Stromfluss. (E / F) | ||
| In einem Stromkreis wandern Elektronen zum Minuspol der Batterie. (O / L) | ||
| Nichtmetalle enthalten frei bewegliche Elektronen. (Z / A) | ||
| Den Ladungsunterschied an den Polen einer Batterie nennt man Spannung. (M / N) | ||
| Halbleiter nennt man auch Isolatoren. (S / T) |
Die Buchstaben der richtigen Antworten ergeben in der richtigen Reihenfolge das Lösungswort:
Setze die richtigen Wörter aus der Liste in die Lücken ein.
bewegliche – gut – Elektronen – freisetzen – Bedingungen – Metalle – Leiter – Isolatoren
| leiten elektrischen Strom deshalb so |
| , weil sie dafür frei |
| Elektronen zur Verfügung haben. |
| In Nichtmetallen sind keine frei beweglichen |
| vorhanden. |
| Sie sind |
| . |
| Halbleiter können unter bestimmten |
| Elektronen leicht |
| . |
| Sie sind dann gute |
| . |
Du hast 1 Feld richtig sowie 3 Felder falsch ausgefüllt und 4 Felder leer gelassen.
Wähle das passende Satzende!
Metalle leiten elektrischen Strom deshalb so gut,
Metallatome haben wenige Elektronenin der äußersten Schale,
Die frei beweglichen Elektronen bilden eine Art „Elektronengas“,
In Nichtmetallen
Halbleiter können unter bestimmten Bedingungen
Zeichne einen Schaltplan für einen Stromkreis aus Batterie und Glühlampe mit Schalter.
Das Schaltsymbol für einen Schalter sieht so aus: 
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Zeichne einen Schaltplan, der eine Batterie und ohne Verzweigung zwei Glühlampen enthält.
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Bei welchen der folgenden Anordnungen mit einer Monozelle leuchtet die Glühlampe?
Die Glühlampe leuchtet bei
Begründung:
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Bei welchen der folgenden Anordnungen mit einer Flachbatterie leuchtet die Glühlampe?
Die Glühlampe leuchtet bei
Begründung:
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Mehr oder weniger Strom
Stelle einen Stromkreis wie in der Abbildung gezeigt zusammen.
In diesem ist ein Bauteil mit der Aufschrift „NTC“ enthalten. Auf dem Bauteil ist ein Halbleiter an zwei Drahtstücken befestigt. Lege eine Gleichspannung von 6 V an.
Miss die Stromstärke.
Erhitze den Halbleiter dann kurzzeitig mit einem brennenden Zündholz.
Miss wieder die Stromstärke und vergleiche.
Gib an, was du feststellen kannst.
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Finde heraus, welches das wichtigste halbleitende Material ist.
In den USA wurde ein ganzer Landstrich nach ihm benannt. Viele Bauteile in einem Handy oder Computer bestehen aus solchen Materialien.
Finde heraus, wie dieser Landstrich genannt wird und wie die Bauteile heißen.
Recherchiere im Internet!
Wie heißt das Material?
Wie heißt der Landstrich?
Wie heißen die Bauteile?
Merke
In einem geschlossenen Stromkreis fließen Elektronen.
Dies wird durch die Spannung in einer Batterie ermöglicht. Die Spannung wird in Volt angegeben. Wie gut die Stromleitung erfolgt, hängt vom Material des Leiters ab.
