Elektrischer Strom - im Haushalt, Physikübungen

Glühlampe, drei Adern, Sicherungen, Fehlerstromschalter, Erdung, Kurzschluss - Lehrplan - 26 Aufgaben in 6 Levels

Hilfe
  • Hilfe speziell zu dieser Aufgabe
    Beispiel für einen Kurzschluss: Man verbindet die Pole einer Batterie mit einem Kupferkabel.
  • 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 8 in Level 1
  • Wähle die richtige(n) Aussage(n) aus.
    • Ein Kurzschluss …
    … ist eine kurze Verbindung zu einem Gerät.
    … ist eine direkte Verbindung der Pole einer Elektrizitätsquelle.
    … verursacht hohe Stromstärken.
    … kann gefährlich werden.
Hilfe
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Stoff 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.
Beispiel 1

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!
Beispiel 2
graphik
Nenne den Namen und erkläre die Funktion des Leiters mit Nummer 4 in der schematischen Zeichnung.
Beispiel 3
Rabea steckt einen defekten Laptop ein, bei dem die stromführenden Leitungen im Inneren direkt das Aluminiumgehäuse berühren. Welche Schutzvorrichtung(en) verhindern ein Unglück?
▇ Sicherung
▇ Schutzleiter
▇ Fehlerstromschalter
▇ Isolierung
Aufbau einer Glühlampe

  1. Glühwendel/ Glühdraht/ Glühfaden, meist aus Wolfram
  2. Glaskolben/ Glasbirne/ Glasgehäuse
  3. Gas/ Gasfüllung/ Gasgemisch (z.B. aus Edelgas und Stickstoff)
  4. Sockel/ Sockelkontakt/ Schraubgewinde/ Gewinde/ Gewindesockel/ Schraubsockel
  5. Fassung/ Lampenfassung/ Schraubfassung
  6. Fußkontakt/ Kontaktblättchen

Anschluss einer Lampe

Schematische Darstellung:

Außenleiter (Phase) (A) und Neutralleiter (alt: Nullleiter) (N) schließt man am Sockel- und Fußkontakt der Glühbirne mithilfe einer Fassung an. Der Schutzleiter (S) verbindet den (metallischen) Lampenschirm mit der Erde.

Stromfluss (rot)
  • bei intakter Lampe:
  • bei einem Defekt:
Beispiel

graphik
Jemand hat eine Lampe mit metallischem Schirm mit dem Außenleiter (Phase) (A), Neutralleiter (alt: Nullleiter) (N) und Schutzleiter (S) angeschlossen.
Wähle alle richtigen Aussagen aus.

Beim Einschalten …
▇ … leuchtet die Lampe.
▇ … leuchtet die Lampe nicht.
▇ … entsteht ein Kurzschluss.
▇ … steht der Lampenschirm unter Strom!

Falsch angeschlossen ist …
▇ … der Außenleiter (Phase).
▇ … der Neutralleiter.
▇ … der Schutzleiter.