Aufgabe 1: Tesafilm
Beim Abziehen eines Tesafilms springt der Film nach dem Loslassen immer wieder an die Rolle zurück oder wird z.B. von der Hand angezogen. Erkläre diese Erscheinung anhand elektrischer Ladungen.

Aufgabe 2: Kräfte bei Ballons
Die beiden Luftballons sind mit einem leichten Gas gefüllt damit sie schweben und werden beide an einem Pullover gerieben.

a) Erläutere, woran man erkennt, dass die Ballons geladen sind und ihre Ladungen das gleiche Vorzeichen haben.

b) Zeichne die Ballons ab und zeichne dann beschriftete Pfeile ein, die die Gewichtskräfte, Auftriebskräfte (wegen der Gasfüllung) und die elektrischen Kräfte für beide Ballons darstellen.
Tipp: Für jeden Ballon geht eine Kraft nach oben, eine nach unten und eine zur Seite.

Aufgabe 3: Geladene Kugeln
Vier geladene Metallkugeln A, B, C und D hängen jeweils an einem dünnen Faden. Kugel D ist positiv geladen. Bei der Untersuchung verschiedener Kugel-Kombinationen zeigt sich folgendes:

Gib an, ob A, B und C jeweils positiv oder negativ geladen sind.

Aufgabe 4: Kurze Fragen, kurze Antworten
a) Ein Gegenstand ist voller Elektronen und trotzdem nicht elektrisch aufgeladen. Wie kann das sein?
b) Wie kann man feststellen, ob ein Körper elektrisch geladen oder ungeladen ist?
c) Die elektrische Kraft und die Gravitationskraft weisen Gemeinsamkeiten auf. Nenne zwei.
d) Die Gravitationskraft und die elektrische Kraft unterscheiden sich in einem Punkt ganz wesentlich. In welchem?
e) Bei elektrischen Ladungen spricht man von Plus und Minus, bei magnetischen Polen von Nord und Süd. Worin unterscheiden sich die beiden ganz wesentlich?

Aufgabe 1
Von zwei Quellen soll diejenige mit dem größeren Wasserstrom an die Wasserversorgung angeschlossen werden. Als Messergebnisse liegen vor:
Quelle 1: Es fließen 636 Liter in 12 s.
Quelle 2: Es fließen 720 Liter in 15 s.
Für welche Quelle sollte man sich entscheiden?

Aufgabe 2
Durch den Rhein bei Köln fließen täglich 230 Milliarden Liter Wasser. Das ist pro Stunde der Inhalt von 48 Millionen Badewannen! Die Elbe trägt in jeder Sekunde 900 Liter in die Nordsee.
Vergleiche beide Flüsse, indem du die Stromstärke auf gleiche Einheiten (pro Jahr oder Stunde oder Sekunde oder wie auch immer) bringst.

Aufgabe 3
An dem Gymnasium Brake sind ca. 1140 Schüler angemeldet. Angenommen niemand ist krank, alle kommen zur Schule und sie betreten zur ersten Stunde zu gleichen Teilen den hinteren und den vorderen Eingang innerhalb von 10 Minuten.
Berechne die Stromstärke von Schülern pro Eingang in Minute und in Sekunde.

Die beiden Lampen in dem linken Schaltbild befinden sich nacheinander im Stromkreis. Man sagt sie sind "in Reihe" geschaltet oder sie befinden sich in einer "Reihenschaltung". Die beiden rechten Lampen befinden sich nebeneinander. Sie sind "parallel" geschaltet oder sie befinden sich in einer "Parallelschaltung".

Baue beide Schaltungen auf. Am Netzgerät muss der Regler für die Stromstärke (oder Current) ganz aufgedreht werden. Mit dem Regler für die Spannung (oder Voltage) stellst du es auf 12 Volt ein.

a) Beschreibe dann, was du in den unterschiedlichen Schaltungen bei den Lampen beobachten kannst.

b) Stelle eine Vermutung auf, wie deine Beobachtung zu erklären sein könnte.

(Stelle das Netzteil wieder ab, aber behalte die Geräte für später am Platz.)

(Erst ganz lesen!)
Nun untersuchst du das Verhalten der Lampen in einer Simulation, die den sonst unsichtbaren Strom (fließende Elektronen) zeigen kann. Gehe dazu auf die nachfolgende Website, dort auf "Labor" und baue mit den Bauteilen links den Stromkreis nach. Die Kabel müssen immer richtig an die Bauteile gezogen werden. Achte besonders bei den Lampen darauf, dass du beide Kontakte richtig anschließt, damit der Strom durch sie hindurch fließt. Mit einem Klick auf die Batterie, kannst du ihre Spannung verändern, damit mehr Strom fließt. Eventuell könnt ihr zu zweit an zwei Geräten arbeiten, damit ihr die Aufgaben und die Simulation gleichzeitig seht.

Simulation: Stromlabor

a) Baue die Schaltung in der Simulation nach und erhöhe ein wenig die Spannung.

b) Beschreibe das unterschiedliche Verhalten der Lampen. Verwende dabei die Wörter "Parallelschaltung" und "Reihenschaltung".

c) Erkläre das unterschiedliche Verhalten mit dem dargestellten Strom.

d) Beschreibe den Weg mit eigenen Worten, den die Elektronen von der Batterie durch den Stromkreis und zurück zur Batterie gehen.

(Beende die Simulation.)

Da du nun eine Vorstellung vom Fließen der Elektronen in einem Stromkreis hast, betrachtest du die Stromstärke. Sie wird bekanntlich nicht als x Elektronen pro Sekunde angegeben, sondern in der Einheit Ampere. Sie ist eine einfachere Angabe dafür, wie viele Elektronen gerade fließen.

Berechne, wie viel Ampere in folgenden Schaltungen bei I₃ und I₄ zu messen wären.

Um die Ampere der Stromstärke zu messen, schließt man ein sogenanntes Amperemeter an. Es misst sozusagen die Elektronen, die hindurch fließen. In der Abbildung kannst du sehen, wie es angeschlossen und eingestellt werden muss, um die Stromstärke anzuzeigen.

a) Überlege dir, ob man ein Amperemeter "in Reihe" oder "parallel" anschließen muss, um die Stromstärke durch eine Lampe zu messen (siehe Abbildung). Erkläre dann, wie man es anschließen muss.

b) Baue die Schaltungen aus Aufgabe 1 nochmal auf. Messe jeweils für beide Lampen die Stromstärke und notiere die Werte.

Erstelle ein Tafelbild zur Stromstärke. Dabei soll zum einen der Weg der Elektronen beschrieben werden und zum anderen besonders das unterschiedliche Verhalten in Reihen- und Parallelschaltungen enthalten sein. Zudem soll gesagt werden, wie ein Amperemeter in den Stromkreis gebracht werden muss.

Gib jeweils die fehlenden Stromstärken an.

a)

b)

c)

d)

e)

a) Zeichne den Schaltplan ab.

b) Es soll an jeder Lampe und an der Stromquelle die Stromstärke gemessen werden. Zeichne dafür farbig vier Positionen von Amperemetern ein, mit denen sie jeweils gemessen werden kann.

c) Baue die Schaltung auf und miss nacheinander die Stromstärken. Notiere die Angaben in deiner Zeichnung.
Hinweis: Beim Multimeter muss ein Kabel in COM und eines in mA. Dann die Wahlscheibe auf mA drehen.

Sandra, Juri und Alex diskutieren über die Größen des elektrischen Stromkreises:

Schreibe zu jeder Aussage einen kurzen Kommentar. Korrigiere die Aussagen, falls nötig.

Erläutere die Begriffe "Stromstärke" und "Spannung" mit eigenen Worten.

a) Erläutere die Aussagen: Ein Stromstärkemessgerät muss in Reihe zum Gerät geschaltet werden. Ein Spannungsmessgerät muss parallel zum Gerät geschaltet werden (siehe Abbildung).

b) Begründe: Ein Stromstärkemessgerät muss den Strom ungehemmt durchlassen. Ein Spannungsmessgerät darf den Strom nicht durchlassen.

c) Ein Stromstärkemessgerät wird anstatt eines Spannungsmessgeräts eingebaut. Beschreibe und erkläre, was geschieht.

Zeichne die beiden Schaltbilder ab und trage dabei sinnvoll das Messgerätezeichen A (Amperemeter = Stromstärkemessgerät) oder V (Voltmeter = Spannungsmessgerät) ein, das bei den Zahlen eingebaut sein müsste.