1.2 Autofahren - ein Modell für Stromfluss
- Autor:
- R. Kanevski, Matthias Ostermann
Modell für die Grundgrößen des elektrischen Stromkreises - hier die elektrische Stromstärke.
Wenn die Elektronen in einem geschlossenen Stromkreis vom Minus- zum Pluspol einer Quelle sich bewegen, wird dieses Phänomen als elektrischer Strom bezeichnet.
Betrachten wir zuerst eine Analogie:
Die Autos simulieren Elektronen in einem Draht, mit dem Startsymbol links unten kannst du sie in Bewegung setzen.
Autostrom
Forschungsauftrag 1
- Bestimme und notiere die Anzahl der Autos, die pro Sekunde über die Ziellinie fahren. (Tipp: Zähle die Autos über einen größeren Zeitraum und teile danach das Ergebnis durch die Anzahl der Sekunden, die du gezählt hast.) Nutze z. B. die Stoppuhr deines Handys.
- Überlege dir, wie dieses Modell einen elektrischen Stromkreis darstellen kann. Was entspricht den Autos? Was der Straße? Schreibe deine Überlegungen auf. Die Autosstromstärke ist in diesem Modell die Anzahl der Autos, die pro Sekunde die Ziellinie überqueren.
- Formuliere möglichst exakt, wie deiner Meinung nach die elektrische Stromstärke in einem geschlossenen Stromkreis definiert werden kann.
Autostromstärke
Forschungsauftrag 2
- Bestimme die "Autostromstärke", ausgedrückt in der Einheit Autos pro Sekunde, in diesem Applet - zuerst nur für die roten Autos, danach zusammen mit den grünen und zum Schluss auch alle zusammen, rot, grün und blau.
- Überlege dir, was du schon über Elektronen in Leitungen weißt. Wie passt das zu diesem Modell? Was musst du an dem Stromkreis verändern, um mehr Elektronen bewegen zu können? Fällt dir vielleicht sogar etwas an diesem Applet auf, was besser hätte umgesetzt werden können?
Forschungsauftrag 3
- Bestimme die "Autostromstärke", ausgedrückt zuerst in der Einheit Autos pro Sekunde, in diesem Applet - zuerst bei geringer, danach bei mittlerer und schließlich bei hoher Geschwindigkeit.
- Formuliere nun möglichst präzise, ausgehend von deinen Vorüberlegungen in allen Forschungsaufträgen, was eine elektrische Stromstärke ist.
Selbstkontrolle
Was ist elektrische Stromstärke? Beantwort die Frage, vergleiche mit der Musterantwort und übertrage das Fehlende in dein Heft.
Notiere:
Symbol für die elektrische Stromstärke ist I.
Gemessen wird die Stromstärke in der Einheit Ampere, Symbol A.
Messgerät: Amperemeter
Will man in Kurzschreibweise ausdrücken, dass die Einheit der Stromstärke I das Ampere ist, so kann man schreiben [I]=1A.
Die Einheit Ampere ist nach dem französischen Physiker Andre Marie Ampere (1775 - 1836) benannt, dem es als einem der ersten gelang, die Stärke des elektrischen Stroms zu messen.
Um kleinere Ströme bequem beschreiben zu können, führt man kleinere Einheiten der Stromstärke ein. Beispiele:
1mA (Milliampere): 1mA=0,001A
1(Mikroampere): 1=0,000 001A
Um größere Ströme bequem beschreiben zu können, führt man größere Einheiten der Stromstärke ein. Beispiel:
1 Kiloampere: 1kA=1000A=1⋅103A
Test dich
Wie viel Ampere ist 5 mA?
Wie viel Ampere ist 500 mA
Wie viel Milliampere ist 10 A?
Eine Stromstärke von einem Ampere ist dann erreicht, wenn innerhalb einer Sekunde 6,24 Trillionen (6.240.000.000.000.000.000) Elektronen durch einen Leiterquerschnitt geflossen sind.
Hier einige Beispiele für Stromstärken aus deinem Alltag:
Für den menschlichen Körper ist bereits eine Stromstärke von 0,03 A gefährlich!
| Glühlampe | etwa | 0,4 Ampere |
| Taschenlampe | bis zu | 0,6 Ampere |
| Toaster | etwa | 5,2 Ampere |
| Backofen | bis zu | 12 Ampere |
| Elektrolokomotive | etwa | 150 Ampere |
| Blitz | bis zu | 1.000.000 Ampere |
Schau dir nun ein Erklärvideo an
WERDE AKTIV! Bearbeite nun das AB Stromstärke und reiche über ISERV ein. (Zuerst herunterladen, speichern, dann öffnen!)
Falls du nicht ausdrücken kannst, schreibe nur die Nummer der Aufgabe und deine Antwort dazu.