Parallelschaltung von Widerständen – Stromverzweigung Experiment: Lämpchen in Parallelschaltung 96.1 Du brauchst: Batterie als Spannungsquelle, zwei Lämpchen mit Fassung, zwei Amperemeter, Voltmeter, Kabel E2 a) Baue einen Stromkreis mit 2 Verbrauchern (Lämpchen) in Parallelschaltung auf (96.1) und miss die Stromstärke an verschiedenen Stellen im Stromkreis und die Spannungen an den Lämpchen. Beschreibe deine Beobachtungen in zwei Sätzen. E3 b) Analysiere, was im Stromkreis passiert, wenn du ein bzw. beide Lämpchen herausschraubst. Das Experiment 96.1 stellt eine Parallelschaltung von zwei Widerständen (Lämpchen) dar. An jedem Widerstand liegt die Spannung U. Der Gesamtstrom I setzt sich aus den Teilströmen I 1 und I 2 zusammen (1. Kirchhoff’sche Regel): I = I 1 + I 2. Die Teilströme fließen durch die einzelnen Widerstände, daher gilt: I 1 = U/R 1, I 2 = U/R 2. Der Gesamtstrom ergibt sich zu I = U·( 1_ R 1 + 1_ R 2 ) = U· 1_ R Bei Parallelschaltung ist der Gesamtwiderstand R gegeben durch 1_ R = 1_ R 1 + 1_ R 2 3.3 Energie und Leistung des Stroms In einem Stromkreis erfolgt an Energiewandlern, den Bauelementen oder sog. Verbrauchern, eine Umwandlung von elektrischer Energie in andere Energieformen. Bei dieser Umwandlung gilt der Satz von der Erhaltung der Energie. Wie viel elektrische Energie wird in einem Verbraucher infolge des Stromflusses in andere Energiearten umgewandelt? Bei einem Strom I durch den Verbraucher und einer Spannung U an den Zuleitungen wird während der Zeit t der Energiebetrag W umgesetzt: W = Q·U Mit Q = I·t und dem Ohm’schen Gesetz ergibt sich für die in der Zeit t umgesetzte Arbeit W und für die dabei erbrachte elektrische Leistung P: Elektrische Arbeit W = I·U·t = U 2_ R ·t = I 2·R·t Einheit: Joule (J) Leistung des elektrischen Stroms P = W _ t = I·U = U 2_ R = I 2·R Einheit: Watt (W) Auf der Stromrechnung ist die vom Elektrizitätsversorgungsunternehmen gelieferte Energie in Kilowattstunden (kWh) angegeben: 1 kWh = 3,6 MJ. Untersuche, überlege, forsche: Energie im Haushalt 96.1 W2 a) Untersuche verschiedene Elektrogeräte im Haushalt. Welche Angaben findest du auf dem Typenschild? Welche Angaben zur Leistung stehen darauf? Vergleiche sie mit der mittleren menschlichen Dauerleistung von 100 W. W4 b) Berechne mit den Angaben auf den Typenschildern, welche Ströme beim Betrieb dieser Geräte fließen. 96.2 W4 a) Besorge dir die Stromrechnung deiner Wohnung und finde den jährlichen Bedarf an elektrischer Energie heraus. Welche anderen Kennzahlen findest du noch auf der Rechnung? S1 b) Analysiere verschiedene Möglichkeiten, um den Energiebedarf im Haushalt zu reduzieren. E2 c) Finde heraus, welche Geräte durch den Standby-Betrieb Energie verschwenden. 96.1 Zwei Lämpchen sind parallel geschaltet. An beiden liegt dieselbe Spannung U. Miss die Teilströme I 1 und I 2. Berechne aus R = U/I die Widerstände der Lampen und den gesamten Widerstand. Was geschieht, wenn ein Lämpchen herausgeschraubt wird? A A V I2 I1 U 96.2 Mit Leistungsmessgeräten kann man im Haushalt „Stromfresser“ finden. Der Stand-byBetrieb von TV-Geräten und PCs ist teuer. 96.3 Die Stromfresser im Haushalt Quelle: InfoEnergie, CH Durchschnittlicher jährlicher Energiebedarf im Haushalt in kWh pro Jahr Elektroboiler 2 500 Kühl- und Gefriergeräte 450 Herd 450 Geschirrspüler 400 Heizungspumpe 400 Beleuchtung 350 Waschmaschine 300 TV, Video, Radio 250 Übrige Geräte 150 96 Energieversorgun 3 Elektrische Energieversorgung Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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