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Physik · Klasse 7 und 8 · Kapitel

Andere ZahlenBasiswissenAlle Kapitel

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: 1,5 kg = ? g
Schritt für Schritt
  1. 1 kg = 1000 g
  2. 1,5 · 1000 = 1500
  3. 1,5 kg = 1500 g
  1. 1 kg = 1000 g
  2. 1,5 · 1000 = 1500
  3. 1,5 kg = 1500 g
Ergebnis:
1500 g

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: 12.000 m = ? km
    So fängst du an:
    1 km = 1000 m
    Lösung zeigen
    1. 1 km = 1000 m
    2. 12.000 : 1000 = 12
    3. 12.000 m = 12 km
    Ergebnis:
    12 km
  2. ●2
    Rechne um: 45 cm = ? m
    Lösung zeigen
    1. 1 m = 100 cm
    2. 45 : 100 = 0,45
    3. 45 cm = 0,45 m
    Ergebnis:
    0,45 m
  3. ★3
    Rechne um: 2 t = ? g
    Lösung zeigen
    1. 1 t = 1.000.000 g
    2. 2 · 1.000.000 = 2.000.000
    3. 2 t = 2.000.000 g
    Ergebnis:
    2.000.000 g

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: 2,5 h = ? min
Schritt für Schritt
  1. 1 h = 60 min
  2. 2,5 · 60 = 150
  3. 2,5 h = 150 min
  1. 1 h = 60 min
  2. 2,5 · 60 = 150
  3. 2,5 h = 150 min
Ergebnis:
150 min

ÜbenJetzt du

  1. ○4
    Rechne um: 20 min = ? s
    So fängst du an:
    1 min = 60 s
    Lösung zeigen
    1. 1 min = 60 s
    2. 20 · 60 = 1200
    3. 20 min = 1200 s
    Ergebnis:
    1200 s
  2. ●5
    Rechne um: 3 h = ? min
    Lösung zeigen
    1. 1 h = 60 min
    2. 3 · 60 = 180
    3. 3 h = 180 min
    Ergebnis:
    180 min
  3. ★6
    Rechne um: 90 s = ? min
    Lösung zeigen
    1. 1 min = 60 s
    2. 90 : 60 = 1,5
    3. 90 s = 1,5 min
    Ergebnis:
    1,5 min

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
    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
    So fängst du an:
    Gemessen wird, was durch das Bauteil fließt.
    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. ●8
    Eine Klingel hängt an einer Batterie mit 4,5 V. Du willst die Stromstärke durch die Klingel messen. Wie schaltest du das Amperemeter? Begründe.
    U = 4,5 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
  3. ★9
    Im Schaltplan liegt ein Amperemeter parallel zu dem Widerstand. Die Batterie hat 3 V. Erkläre, was geschieht, wenn der Schalter schließt.
    U = 3 VWiderstandA
    Lösung zeigen
    1. Ein Amperemeter hat fast keinen Widerstand.
    2. Parallel zum Bauteil ist es ein bequemer Umweg: Der Strom nimmt fast nur diesen Weg.
    3. Das Bauteil bekommt kaum Strom. Das Messgerät kann dabei durchbrennen.
    Ergebnis:
    Fast aller Strom fließt durch das Messgerät, das Bauteil bleibt aus.

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 eine Klingel fließt 30 s lang ein Strom von 0,5 A. Wie viel Ladung fließt hindurch? Berechne mit Einheit.
I = 0,5 At = 30 sQ = ?
Schritt für Schritt
  1. Q = I · t, und 1 A · 1 s = 1 As = 1 Coulomb
  2. Q = 0,5 A · 30 s
  3. Q = 15 As = 15 C
  1. Q = I · t, und 1 A · 1 s = 1 As = 1 Coulomb
  2. Q = 0,5 A · 30 s
  3. Q = 15 As = 15 C
Ergebnis:
15 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 10 s lang ein Strom von 0,2 A. Wie viel Ladung fließt hindurch? Berechne mit Einheit.
    I = 0,2 At = 10 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 = 0,2 A · 10 s
    3. Q = 2 As = 2 C
    Ergebnis:
    2 C
  2. ●11
    Durch einen Lautsprecher fließt 20 s lang ein Strom von 1 A. Wie viel Ladung fließt hindurch? Berechne mit Einheit.
    I = 1 At = 20 sQ = ?
    Lösung zeigen
    1. Q = I · t, und 1 A · 1 s = 1 As = 1 Coulomb
    2. Q = 1 A · 20 s
    3. Q = 20 As = 20 C
    Ergebnis:
    20 C
  3. ★12
    Ein Akku hat 1500 mAh. Daran hängt ein Lautsprecher, die Stromstärke ist 250 mA. Wie viele Stunden hält der Akku? Berechne mit Einheit.
    1500 mAhI = 250 mAt = ?
    Lösung zeigen
    1. Q = I · t, also t = Q : I
    2. mAh geteilt durch mA ergibt Stunden.
    3. t = 1500 mAh : 250 mA = 6 h
    Ergebnis:
    6 h

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 37,5 V, es fließen 1,5 A. Berechne den Widerstand.
U = 37,5 VR = ?I = 1,5 A
Schritt für Schritt
  1. R = U : I
  2. R = 37,5 V : 1,5 A
  3. R = 25 Ω
  1. R = U : I
  2. R = 37,5 V : 1,5 A
  3. R = 25 Ω
Ergebnis:
25 Ω

AchtungKomma nur im Teiler verschoben

So nicht
13,76 : 1,72 = 13,76 : 172
So richtig
13,76 : 1,72 = 1376 : 172 = 8

Verschiebe das Komma in beiden Zahlen gleich weit.

ÜbenJetzt du

  1. ○13
    An einem Widerstand liegt die Spannung 2,5 V, es fließen 0,1 A. Berechne den Widerstand.
    U = 2,5 VR = ?I = 0,1 A
    So fängst du an:
    R = U : I
    Lösung zeigen
    1. R = U : I
    2. R = 2,5 V : 0,1 A
    3. R = 25 Ω
    Ergebnis:
    25 Ω
  2. ●14
    An einem Widerstand liegt die Spannung 100 V, es fließen 2 A. Berechne den Widerstand.
    U = 100 VR = ?I = 2 A
    Lösung zeigen
    1. R = U : I
    2. R = 100 V : 2 A
    3. R = 50 Ω
    Ergebnis:
    50 Ω
  3. ★15
    An einem Widerstand liegen 10 V, es fließen 100 mA. Berechne den Widerstand.
    U = 10 VR = ?I = 100 mA
    Lösung zeigen
    1. R = U : I
    2. 100 mA = 0,1 A
    3. R = 10 V : 0,1 A = 100 Ω
    Ergebnis:
    100 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 20 Ω liegt an der Spannung 80 V. Wie groß ist die Stromstärke? Berechne mit Einheit.
U = 80 VR = 20 ΩI = ?
Schritt für Schritt
  1. I = U : R
  2. I = 80 V : 20 Ω
  3. I = 4 A
  1. I = U : R
  2. I = 80 V : 20 Ω
  3. I = 4 A
Ergebnis:
4 A

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. ○16
    Ein Widerstand mit 50 Ω liegt an der Spannung 10 V. Wie groß ist die Stromstärke? Berechne mit Einheit.
    U = 10 VR = 50 ΩI = ?
    So fängst du an:
    I = U : R
    Lösung zeigen
    1. I = U : R
    2. I = 10 V : 50 Ω
    3. I = 0,2 A
    Ergebnis:
    0,2 A
  2. ●17
    Ein Widerstand mit 100 Ω liegt an der Spannung 400 V. Wie groß ist die Stromstärke? Berechne mit Einheit.
    U = 400 VR = 100 ΩI = ?
    Lösung zeigen
    1. I = U : R
    2. I = 400 V : 100 Ω
    3. I = 4 A
    Ergebnis:
    4 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 15 Ω und 45 Ω sind in Reihe geschaltet. Wie groß ist der Gesamtwiderstand? Berechne mit Einheit.
U = 24 VR₁ = 15 ΩR₂ = 45 ΩR = ?
Schritt für Schritt
  1. R = R₁ + R₂
  2. R = 15 Ω + 45 Ω
  3. R = 60 Ω
  1. R = R₁ + R₂
  2. R = 15 Ω + 45 Ω
  3. R = 60 Ω
Ergebnis:
60 Ω

AchtungKomma nicht untereinander

So nicht
2,5 + 1,25 = 1,50
So richtig
2,50 + 1,25 = 3,75

Schreib Komma unter Komma. Ergänze leere Stellen mit Nullen.

ÜbenJetzt du

  1. ○19
    Zwei Widerstände mit 24 Ω und 12 Ω sind in Reihe geschaltet. Wie groß ist der Gesamtwiderstand? Berechne mit Einheit.
    U = 9 VR₁ = 24 ΩR₂ = 12 ΩR = ?
    So fängst du an:
    R = R₁ + R₂
    Lösung zeigen
    1. R = R₁ + R₂
    2. R = 24 Ω + 12 Ω
    3. R = 36 Ω
    Ergebnis:
    36 Ω
  2. ●20
    Zwei Widerstände mit 5 Ω und 15 Ω sind in Reihe geschaltet. Wie groß ist der Gesamtwiderstand? Berechne mit Einheit.
    U = 12 VR₁ = 5 ΩR₂ = 15 ΩR = ?
    Lösung zeigen
    1. R = R₁ + R₂
    2. R = 5 Ω + 15 Ω
    3. R = 20 Ω
    Ergebnis:
    20 Ω
  3. ★21
    Zwei Widerstände mit 50 Ω und 60 Ω sind in Reihe an 11 V angeschlossen. Wie groß ist die Stromstärke? Berechne mit Einheit.
    U = 11 VR₁ = 50 ΩR₂ = 60 ΩI = ?
    Lösung zeigen
    1. R = R₁ + R₂
    2. R = 50 Ω + 60 Ω = 110 Ω
    3. I = U : R = 11 V : 110 Ω = 0,1 A
    Ergebnis:
    0,1 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 2 A. Wie groß ist die Gesamtstromstärke? Berechne mit Einheit.
U = 6 VGerät 1Gerät 2I₁ = 0,5 AI₂ = 2 AI = ?
Schritt für Schritt
  1. I = I₁ + I₂
  2. I = 0,5 A + 2 A
  3. I = 2,5 A
  1. I = I₁ + I₂
  2. I = 0,5 A + 2 A
  3. I = 2,5 A
Ergebnis:
2,5 A

ÜbenJetzt du

  1. ○22
    Zwei Geräte sind parallel an 230 V angeschlossen. Durch das eine fließen 0,3 A, durch das andere 0,2 A. Wie groß ist die Gesamtstromstärke? Berechne mit Einheit.
    U = 230 VGerät 1Gerät 2I₁ = 0,3 AI₂ = 0,2 AI = ?
    So fängst du an:
    I = I₁ + I₂
    Lösung zeigen
    1. I = I₁ + I₂
    2. I = 0,3 A + 0,2 A
    3. I = 0,5 A
    Ergebnis:
    0,5 A
  2. ●23
    Zwei Geräte sind parallel an 6 V angeschlossen. Durch das eine fließen 1,5 A, durch das andere 1 A. Wie groß ist die Gesamtstromstärke? Berechne mit Einheit.
    U = 6 VGerät 1Gerät 2I₁ = 1,5 AI₂ = 1 AI = ?
    Lösung zeigen
    1. I = I₁ + I₂
    2. I = 1,5 A + 1 A
    3. I = 2,5 A
    Ergebnis:
    2,5 A
  3. ★24
    60 Ω und 40 Ω sind parallel an 24 V angeschlossen. Wie groß ist die Gesamtstromstärke? Berechne mit Einheit.
    U = 24 VR₁ = 60 ΩR₂ = 40 ΩI = ?
    Lösung zeigen
    1. I = I₁ + I₂
    2. I₁ = 24 V : 60 Ω = 0,4 A, I₂ = 24 V : 40 Ω = 0,6 A
    3. I = 0,4 A + 0,6 A = 1 A
    Ergebnis:
    1 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 1,5 A. Berechne die elektrische Leistung.
Schritt für Schritt
  1. P = U · I
  2. P = 3 V · 1,5 A
  3. P = 4,5 W
  1. P = U · I
  2. P = 3 V · 1,5 A
  3. P = 4,5 W
Ergebnis:
4,5 W

ÜbenJetzt du

  1. ○25
    Ein Gerät liegt an 230 V, es fließen 0,5 A. Berechne die elektrische Leistung.
    So fängst du an:
    P = U · I
    Lösung zeigen
    1. P = U · I
    2. P = 230 V · 0,5 A
    3. P = 115 W
    Ergebnis:
    115 W
  2. ●26
    Ein Gerät liegt an 24 V, es fließen 0,5 A. Berechne die elektrische Leistung.
    Lösung zeigen
    1. P = U · I
    2. P = 24 V · 0,5 A
    3. P = 12 W
    Ergebnis:
    12 W
  3. ★27
    Ein Fernseher mit 115 W ist an 230 V angeschlossen. Wie groß ist die Stromstärke? Berechne mit Einheit.
    Lösung zeigen
    1. I = P : U
    2. I = 115 W : 230 V
    3. I = 0,5 A
    Ergebnis:
    0,5 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 50 W läuft 0,5 h lang. Wie viel elektrische Energie braucht es in kWh? Berechne mit Einheit.
Schritt für Schritt
  1. E = P · t
  2. E = 50 W · 0,5 h = 25 Wh
  3. 25 Wh = 0,025 kWh
  1. E = P · t
  2. E = 50 W · 0,5 h = 25 Wh
  3. 25 Wh = 0,025 kWh
Ergebnis:
0,025 kWh

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. ○28
    Ein Gerät mit 1500 W läuft 0,5 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 = 1500 W · 0,5 h = 750 Wh
    3. 750 Wh = 0,75 kWh
    Ergebnis:
    0,75 kWh
  2. ●29
    Ein Gerät mit 1000 W läuft 10 h lang. Wie viel elektrische Energie braucht es in kWh? Berechne mit Einheit.
    Lösung zeigen
    1. E = P · t
    2. E = 1000 W · 10 h = 10.000 Wh
    3. 10.000 Wh = 10 kWh
    Ergebnis:
    10 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
    Ein Summer hängt an einer Batterie mit 12 V. Du willst die Stromstärke durch den Summer messen. Wie schaltest du das Amperemeter? Begründe.
    U = 12 VSummer
    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 Klingel fließt 10 s lang ein Strom von 2 A. Wie viel Ladung fließt hindurch? Berechne mit Einheit.
    I = 2 At = 10 sQ = ?
    Lösung zeigen
    1. Q = I · t, und 1 A · 1 s = 1 As = 1 Coulomb
    2. Q = 2 A · 10 s
    3. Q = 20 As = 20 C
    Ergebnis:
    20 C
  3. ●33
    An einem Widerstand liegt die Spannung 20 V, es fließen 0,1 A. Berechne den Widerstand.
    U = 20 VR = ?I = 0,1 A
    Lösung zeigen
    1. R = U : I
    2. R = 20 V : 0,1 A
    3. R = 200 Ω
    Ergebnis:
    200 Ω
  4. ●34
    Ein Widerstand mit 10 Ω liegt an der Spannung 20 V. Wie groß ist die Stromstärke? Berechne mit Einheit.
    U = 20 VR = 10 ΩI = ?
    Lösung zeigen
    1. I = U : R
    2. I = 20 V : 10 Ω
    3. I = 2 A
    Ergebnis:
    2 A
  5. ●35
    Zwei Widerstände mit 60 Ω und 30 Ω sind in Reihe geschaltet. Wie groß ist der Gesamtwiderstand? Berechne mit Einheit.
    U = 24 VR₁ = 60 ΩR₂ = 30 ΩR = ?
    Lösung zeigen
    1. R = R₁ + R₂
    2. R = 60 Ω + 30 Ω
    3. R = 90 Ω
    Ergebnis:
    90 Ω
  6. ●36
    Zwei Lampen sind in Reihe an 24 V angeschlossen. An der ersten liegen 8 V. Welche Spannung liegt an der zweiten? Berechne mit Einheit.
    U = 24 VU₁ = 8 VU₂ = ?
    Lösung zeigen
    1. U = U₁ + U₂
    2. U₂ = 24 V − 8 V
    3. U₂ = 16 V
    Ergebnis:
    16 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: 400 m = ? km
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    0,4 km

  2. Ich unterscheide Leiter und Nichtleiter.

    38
    Rechne um: 5 min = ? s
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    300 s

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

    39
    Ein Motor hängt an einer Batterie mit 6 V. Du willst die Spannung an dem Motor messen. Wie schaltest du das Voltmeter? Begründe.
    U = 6 VMotor
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    parallel, an beide Anschlüsse des Bauteils

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

    40
    Durch eine Klingel fließt 30 s lang ein Strom von 0,25 A. Wie viel Ladung fließt hindurch? Berechne mit Einheit.
    I = 0,25 At = 30 sQ = ?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    7,5 C

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

    41
    An einem Widerstand liegt die Spannung 75 V, es fließen 3 A. Berechne den Widerstand.
    U = 75 VR = ?I = 3 A
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    25 Ω

  6. Ich berechne Größen mit dem Ohmschen Gesetz.

    42
    Ein Widerstand mit 50 Ω liegt an der Spannung 50 V. Wie groß ist die Stromstärke? Berechne mit Einheit.
    U = 50 VR = 50 ΩI = ?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    1 A

  7. Ich untersuche die Reihenschaltung.

    43
    Zwei Widerstände mit 12 Ω und 6 Ω sind in Reihe geschaltet. Wie groß ist der Gesamtwiderstand? Berechne mit Einheit.
    U = 9 VR₁ = 12 ΩR₂ = 6 ΩR = ?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    18 Ω

  8. Ich untersuche die Parallelschaltung.

    44
    Zwei Geräte sind parallel an 230 V angeschlossen. Durch das eine fließen 1 A, durch das andere 0,75 A. Wie groß ist die Gesamtstromstärke? Berechne mit Einheit.
    U = 230 VGerät 1Gerät 2I₁ = 1 AI₂ = 0,75 AI = ?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    1,75 A

  9. Ich berechne elektrische Leistung und Energie.

    45
    Ein Gerät liegt an 3 V, es fließen 2 A. Berechne die elektrische Leistung.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    6 W

  10. Ich beurteile den Stromverbrauch von Geräten zu Hause.

    46
    Ein Gerät mit 2000 W läuft 5 h lang. Wie viel elektrische Energie braucht es in kWh? Berechne mit Einheit.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    10 kWh

  11. Ich übe gemischte Aufgaben.

    47
    Eine Leuchtdiode hängt an einer Batterie mit 12 V. Du willst die Stromstärke durch die Leuchtdiode messen. Wie schaltest du das Amperemeter? Begründe.
    U = 12 VLeuchtdiode
    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. 12 km
  2. 0,45 m
  3. 2.000.000 g
  4. 1200 s
  5. 180 min
  6. 1,5 min
  7. in Reihe, sodass der Strom durch beide fließt
  8. in Reihe, sodass der Strom durch beide fließt
  9. Fast aller Strom fließt durch das Messgerät, das Bauteil bleibt aus.
  10. 2 C
  11. 20 C
  12. 6 h
  13. 25 Ω
  14. 50 Ω
  15. 100 Ω
  16. 0,2 A
  17. 4 A
  18. 120 mA
  19. 36 Ω
  20. 20 Ω
  21. 0,1 A
  22. 0,5 A
  23. 2,5 A
  24. 1 A
  25. 115 W
  26. 12 W
  27. 0,5 A
  28. 0,75 kWh
  29. 10 kWh
  30. 0,45 kWh
  31. in Reihe, sodass der Strom durch beide fließt
  32. 20 C
  33. 200 Ω
  34. 2 A
  35. 90 Ω
  36. 16 V
  37. 0,4 km
  38. 300 s
  39. parallel, an beide Anschlüsse des Bauteils
  40. 7,5 C
  41. 25 Ω
  42. 1 A
  43. 18 Ω
  44. 1,75 A
  45. 6 W
  46. 10 kWh
  47. in Reihe, sodass der Strom durch beide fließt