3.3 Leiter, Isolator, Kurzschluss, Physikübungen

Elektrischer Widerstand - Lehrwerk "Physik" CCBuchner - 18 Aufgaben in 3 Levels

Hilfe
  • Hilfe speziell zu dieser Aufgabe
    Nach dem Schließen des Schalters fließt im Grunde der ganze Strom über den geschlossenen Schalter. Dieser bietet nämlich sehr wenig Widerstand.
  • Vorher haben beide Lampen geleuchtet.
  • Allgemeine Hilfe zu diesem Level
    Du erkennst einen Kurzschluss daran, dass der Strom einen Weg ohne Widerstand (Lampe) vom Plus- zum Minuspol findet. Die Lampen leuchten heller, wenn durch sie mehr Strom fließt.
  • Beispiel
    Zu diesem Aufgabentyp gibt es eine passende Beispiel-Aufgabe:
  • Hilfe zum Thema
    Erdung
    Ist eine leitende Verbindung zum Erdboden. Strom kann damit über die Erde abfließen.
    Schaltzeichen:


    Kurzschluss
    Der Strom findet einen (nahezu) widerstandsfreien Weg von einem Pol zum anderen. Deswegen kommt es meist zu hohen Stromstärken.

    Drei Adern in Stromkabeln
    • \(\textcolor{RawSienna}{\text{Außenleiter (Phase)}}\)
      Der braune Außenleiter ist für den Stromfluss verantwortlich und ist mit dem Stromnetz bzw. dem Kraftwerk verbunden. In diesem Leiter bewegen sich Elektronen mit hohem "Antrieb".
    • \(\textcolor{RoyalBlue}{\text{Neutralleiter (alt: Nullleiter)}}\)
      Der blaue Neutralleiter schließt beim einfachen Wechselstrom den Stromkreis. Die Stromstärken von Außen- und Neutralleiter sind im Normalbetrieb gleich groß.
    • \(\textcolor{ForestGreen}{\text{Sc}}\textcolor{Goldenrod}{\text{hu}} \textcolor{ForestGreen}{\text{tz}} \textcolor{Goldenrod}{\text{sc}} \textcolor{ForestGreen}{\text{ha}} \textcolor{Goldenrod}{\text{lt}} \textcolor{ForestGreen}{\text{er}}\)
      Steht z.B. ein Metallgehäuse unbeabsichtigt unter Strom, leitet der grün-gelbe Schutzleiter den Strom vom Gehäuse in die Erde ab. Falls jemand das Gehäuse berührt bekommt er so keinen Stromschlag.

    Sicherung
    Zu hohe Stromstärken können Leitungen und Bauteile beschädigen oder sogar Brände verursachen. Man baut deshalb Sicherungen ein, die bei zu hohen Strömen (meist ab \(16~\mathrm A\)) die Stromkreise unterbrechen.

    Fehlerstrom(schalter)
    Unterscheiden sich die Stromstärken im Außen- und Neutralleiter, löst das im Haushalt den Fehlerstromschalter (FI-Schalter) aus. Er verhindert, dass weiter unkontrolliert Strom (Fehlerstrom) abfließt, z.B. weil Strom über einen Menschen oder über den Schutzleiter in die Erde abfließt.
  • Weitere Hilfethemen

Aufgabe

Aufgabe 1 von 5 in Level 3
  • Intakte, baugleichen Lampen (Nenndaten: max. \(10~\mathrm{V}\) / \(0,5~\mathrm{A}\)), Batterie: \(10~\mathrm{V}\)
    Wähle die richtige(n) Aussage(n) aus.
    • graphik
    Wenn der Schalter geschlossen wird …
    … erlischt \(L_1\).
    … erlischt \(L_2\).
    … leuchtet \(L_1\) heller als vorher.
    … leuchtet \(L_2\) heller als vorher.
    … liegt ein Kurzschluss vor!
    … verändert sich nichts.
Beispiel
Beispiel-Aufgabe
Hilfe
Hilfe
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Notizfeld
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Kein Textfeld ausgewählt! Bitte in das Textfeld klicken, in das die Zeichen eingegeben werden sollen.
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  • Achtung
    Du hast noch keinen eigenen Lösungsversuch gestartet. Sobald du auf »Lösung anzeigen« klickst, gilt die Aufgabe als nicht gelöst und die Bewertung deiner Leistung für diesen Level verschlechtert sich. Tipp: Schau dir vor dem Anzeigen der Lösung die Beispiel-Aufgabe zu diesem Aufgabentyp an.
Stoff zum Thema

Elektrischer Leiter: Besitzt freie Ladungsträger (Elektronen, Ionen), die sich in eine Richtung bewegen können. Diese Verschiebung der Ladungsträger im Leiter nennt man Stromfluss. Beispiele: Metalle, Kohle, Salzwasser.

Nichtleiter (Isolator): Leitet den Strom sehr schlecht oder nicht. Zum Beispiel Glas, Gummi, Keramik oder salzfreies Wasser.

Stromkreis: Damit elektrischer Strom fließen kann, braucht man eine Elektrizitätsquelle und einen elektrischen Energiewandler ("Verbraucher"), die miteinander leitend verbunden sind, sodass sich ein geschlossener "Kreis" ergibt.

Kurzschluss
Der Strom findet einen (nahezu) widerstandsfreien Weg von einem Pol zum anderen. Deswegen kommt es meist zu hohen Stromstärken.

Erdung
Ist eine leitende Verbindung zum Erdboden. Strom kann damit über die Erde abfließen.

Elektrizitätsquelle: Stellt im Stromkreis die elektrische Energie zur Verfügung, z.B. eine Spannungsquelle wie eine Batterie. Sie ist die Ursache des Stromflusses. Eine Spannungsquelle hat getrennte Ladungsträger und dadurch einen Minus- und Pluspol.

Elektrischer Energiewandler: Ist z.B. eine Glühlampe oder ein anderes elektrisches Gerät. Wird auch "Verbraucher" genannt, obwohl er keine Energie verbraucht, sondern nur elektrische Energie in andere Energieformen umwandelt, z.B. in Licht und Wärme.

Erdung
Ist eine leitende Verbindung zum Erdboden. Strom kann damit über die Erde abfließen.
Schaltzeichen:


Kurzschluss
Der Strom findet einen (nahezu) widerstandsfreien Weg von einem Pol zum anderen. Deswegen kommt es meist zu hohen Stromstärken.

Drei Adern in Stromkabeln
  • \(\textcolor{RawSienna}{\text{Außenleiter (Phase)}}\)
    Der braune Außenleiter ist für den Stromfluss verantwortlich und ist mit dem Stromnetz bzw. dem Kraftwerk verbunden. In diesem Leiter bewegen sich Elektronen mit hohem "Antrieb".
  • \(\textcolor{RoyalBlue}{\text{Neutralleiter (alt: Nullleiter)}}\)
    Der blaue Neutralleiter schließt beim einfachen Wechselstrom den Stromkreis. Die Stromstärken von Außen- und Neutralleiter sind im Normalbetrieb gleich groß.
  • \(\textcolor{ForestGreen}{\text{Sc}}\textcolor{Goldenrod}{\text{hu}} \textcolor{ForestGreen}{\text{tz}} \textcolor{Goldenrod}{\text{sc}} \textcolor{ForestGreen}{\text{ha}} \textcolor{Goldenrod}{\text{lt}} \textcolor{ForestGreen}{\text{er}}\)
    Steht z.B. ein Metallgehäuse unbeabsichtigt unter Strom, leitet der grün-gelbe Schutzleiter den Strom vom Gehäuse in die Erde ab. Falls jemand das Gehäuse berührt bekommt er so keinen Stromschlag.

Sicherung
Zu hohe Stromstärken können Leitungen und Bauteile beschädigen oder sogar Brände verursachen. Man baut deshalb Sicherungen ein, die bei zu hohen Strömen (meist ab \(16~\mathrm A\)) die Stromkreise unterbrechen.

Fehlerstrom(schalter)
Unterscheiden sich die Stromstärken im Außen- und Neutralleiter, löst das im Haushalt den Fehlerstromschalter (FI-Schalter) aus. Er verhindert, dass weiter unkontrolliert Strom (Fehlerstrom) abfließt, z.B. weil Strom über einen Menschen oder über den Schutzleiter in die Erde abfließt.
Beispiel

Die intakten, baugleichen Lampen (Nenndaten: max. \(10~\mathrm{V}\)/ \(0,5~\mathrm{A}\)) sind an eine Batterie mit \(10~\mathrm{V}\) angeschlossen.
graphik
Wähle alle richtigen Aussagen aus:

Wenn der Schalter geschlossen wird …
▇ … erlischt \(L_1\).
▇ … erlischt \(L_2\).
▇ … leuchtet \(L_1\) heller als vorher.
▇ … leuchtet \(L_2\) heller als vorher.
▇ … liegt ein Kurschluss vor!