Bei Strom- & Heizkreislauf lassen sich vergleichen …

Präsentation zum Thema: "Bei Strom- & Heizkreislauf lassen sich vergleichen …"—  Präsentation transkript:

1 Bei Strom- & Heizkreislauf lassen sich vergleichen …
Repetition Elektrik Schüler-Gruppenarbeit Bei Strom- & Heizkreislauf lassen sich vergleichen … Lukas von Euw Der Heizungskreislauf Der Stromkreislauf Gibt Energie in den Kreislauf ab Leitet Energie in einem geschlossenen Kreis Nimmt Energie und gibt sie dann wieder ab Ein Unterbruch im Kreis stoppt den Energiefluss Ofen Batterie oder Akku Rohrleitung Elektrokabel Radiator Lampe, strahlt Licht ab Ventil, Leitungsbruch Schalter, korrodierte Kabel

2 Verschieden sind bei Strom- & Heizkreislauf…
Repetition Elektrik Schüler-Gruppenarbeit Verschieden sind bei Strom- & Heizkreislauf… Daniela Späni Heizkreislauf Stromkreis Unterschiede -Primärenergie zur Umwandlung -Transportierte Energie -Transportmedium für die Energie -Verteilungssystem, Leitung -Erfolgsenergie zur Nutzung -Name der Einheiten -Erdöl ( Gas- Elektrizität- Wärmetauscher) in Wasserwärme -Wasserkraft(oder Atom- Sonnen- Windenergie -Elektrizität, Bewegung der Moleküle -Wärme, Bewegung der Wassermoleküle -Wassermoleküle -freie Elektronen -Wasserleitungsrohr -Elektrokabel aus Kupfer -Abwärme des Radiators oder der Bodenheizung zur Raumerwärmung -elektrischer Antrieb, el. Beleuchtung, el. Heizung, usw. Volt * Ampère = Watt Masse * Grad Celsius= Watt Zeit

3 Repetition Elektrik Schüler-Gruppenarbeit
Vergleich im Détail Sabrina Schuler Die Zentralheizung als Kreislauf Wie kommt die Energie in den Kreislauf? Welches Medium transportiert die Energie? Die Wassermoleküle transportieren die Energie. Wie wird die Energie abgegeben? Die in Holz oder Erdöl gebundene Energie wird im Ofen zu Wärme verwandelt. Der Stromkreislauf Wie kommt die Energie in den Kreislauf? Welches Medium transportiert die Energie? Wie wird die Energie abgegeben? Durch Batterien oder Akkus oder Trafos als Spannungsquelle. Die freien Elektronen transportieren die Energie. Die Lampe, strahlt Licht ab. Im Zimmer-Radiator kann die Energie an der grossen Oberfläche des Heizkörpers aus dem Wasser und durch das Blech in die Zimmerluft gelangen. Da wir elektrischen Strom nicht unmittelbar sehen können hilft es, ein Denkmodell anzuwenden. Die Zentralheizung stellt einen geschlossenen Kreislauf dar und hat mit dem Stromkreislauf viele Gemeinsamkeiten.

4 Ein elektrischer Leiter …
Repetition Elektrik Schüler-Gruppenarbeit Ein elektrischer Leiter … jo strebel … hat freie Elektronen … ist meist aus Metall … kann Strom leiten, wenn eine Spannung anliegt … verbindet Stromquelle und Spannungsverbraucher … leitet bei Hitze schlechter als bei Kälte … hat zu seinem Gegenteil den ISOLATOR

5 Ich stelle mir Wärme - Strom so vor…
Repetition Elektrik Schüler-Gruppenarbeit Ich stelle mir Wärme - Strom so vor… Daniela Späni Unbedingt nötig: Die Wärmequelle (auf diesem Bild der Ofen) Unbedingt nötig: Der Wärmeabstrahler (auf diesem Bild der Radiator) Würde der Radiator fehlen, könnte die Wärme nur durch die Heizungsrohre entweichen. Dies würde zu langsam ablaufen und deshalb der Wasserdruck ansteigen, bis ein Rohr bricht oder ein Sicherheitsventil aufgeht. Um das zu verhindern sind Temperaturfühler eingebaut, die den Heizkessel abschalten, wenn keine Wärme benötigt wird. Die Wärme wird im Keller erzeugt, damit Gestank in der Wohnung vermieden werden kann. Zudem können Kaminfeger und Heizungsmonteur ihre Arbeit verrichten, ohne den Wohnraum zu verschmutzen. Vor einer Fehlfunktion oder gar einem Brand muss nur ein Raum speziell abgesichert werden. Unbedingt nötig: die Wärmeleiter, die Heizungsrohre bringen die Energie in die gewünschten Zimmer

6 Der Stromkreis besteht mindestens aus…
Repetition Elektrik Schüler-Gruppenarbeit Der Stromkreis besteht mindestens aus… Lukas von Euw ...einem Leiter Hier ein Stromkabel Bringt die Energie von der Quelle zum Verbraucher (Widerstand) ...einem Widerstand (manchmal auch Verbraucher genannt) Hier eine Lampe. Würde der Wiederstand fehlen, käme es zu einem Kurzschluss. Um das zu verhindern, sind elektrische Sicherungen eingebaut, die den Stromfluss sofort trennen. Wenn er einen eingestellten Wert überschreitet. ...einer Spannungsquelle (Manchmal auch Stromquelle genannt)

7 Im einfachen Stromkreis ist…
Repetition Elektrik Schüler-Gruppenarbeit Im einfachen Stromkreis ist… Lukas von Euw 2 3 1 2 1 4 5 4 3 5

8 Bei Gleichstrom fliessen die Elektronen…
Repetition Elektrik Schüler-Gruppenarbeit Fabian Amacher Beim Gleichstrom “drückt“ eine Batterie die Elektronen gleichmässig auf einer Seite in den Stromleiter. Die Elektronen laufen dann im Gänsemarsch durch den Leiter. Bei der Lampe wird es eng, deshalb glüht der Leiter und gibt Licht ab. Stromkreis in Digitalgeräten Gleichstrom eignet sich bestens zur Übertragung von Information. Alle digitalen Geräte (Radio, Fernseher, PC) verwandeln im Netzteil zuerst den Wechsel- in Gleichstrom. Danach werden die Elektronen noch zurück in die Batterie geschoben. Kein einziges Elektron geht verloren.

9 Es gibt 2 Definitionen für die Stromrichtung!
Repetition Elektrik Schüler-Gruppenarbeit Es gibt 2 Definitionen für die Stromrichtung! Philip Zumsteg / Lukas von Euw Nur bei Gleichstrom ist es sinnvoll von der Stromrichtung zu sprechen. Wechselstrom ändert seine Richtung ohnehin 50 mal pro Sekunde. (Bei den SBB 16,66 mal) Elektronenfluss Technische Stromrichtung e- ist ein steter Fluss von Elektronen vom Minuspol (-) der Quelle durch den Stromkreis zum Pluspol (+) der Quelle. Die Autoelektrik basiert auf 12V Gleichstrom. Die meisten Geräte mit logischen Schaltungen (Chips) benötigen Gleichstrom von 5Volt. Weil die Entdecker vom Strom noch nicht genau wussten, was da fliesst, definierten sie den Stromfluss von + nach – Diese Definition wurde beibehalten und heisst: Technische Stromrichtung

10 Im Wechselstrom bewegen sich die Elektronen…
Repetition Elektrik Schüler-Gruppenarbeit Im Wechselstrom bewegen sich die Elektronen… Daniela Späni Wechselstrom ist eine Hin- und Her- Bewegung der Elektronen von 50mal pro Sekunde. Bei den SBB sind es 16,66mal pro Sekunde. Aus der Steckdose kommt Wechselstrom. Je nach Absicherung sind 6, 10 oder 15 Ampère Stromstärke möglich, bei 230 -Volt Beim Wechselstrom "drückt" ein Generator die Elektronen pro Sekunde 50 mal im Stromleiter hin und her. Die Elektronen vibrieren im Leiter hin und her. Die Elektronen bei der Lampe werden im engen Teil heiss, deshalb glüht der Leiter und gibt Licht ab. Kein einziges Elektron geht verloren. Der (-) und der (+) Pol werden vom Generator 50mal pro Sekunde gewechselt. Die Elektronen laufen hin und her.

11 Aus der Steckdose kommt…
Repetition Elektrik Schüler-Gruppenarbeit Aus der Steckdose kommt… Fabian Amacher Aus der Steckdose kommt Wechselstrom. Wechselstrom ist „weniger“ gefährlich... Wechselstrom ist besser geeignet, Energie über weite Distanz zu übertragen. Vorsicht Lebensgefahr Wechselstrom kann in Transformatoren in andere Spannung verwandelt werden. Der (-) und der (+) Pol werden vom Generator 50mal pro Sekunde gewechselt. Die Elektronen laufen hin und her. Je nach Absicherung sind 6, 10 oder 15 Ampère Stromstärke möglich

12 Die Stromarten ≈ und = unterscheide ich… (1)
Repetition Elektrik Schüler-Gruppenarbeit Die Stromarten ≈ und = unterscheide ich… (1) Lukas von Euw

13 Die Stromarten ≈ und = unterscheide ich… (2)
Repetition Elektrik Schüler-Gruppenarbeit Die Stromarten ≈ und = unterscheide ich… (2) Lukas von Euw Dies ist das Modell eines einfachen Wechselstromkreises

14 Den einfachen Stromkreis beherrsche ich…
Repetition Elektrik Schüler-Gruppenarbeit Den einfachen Stromkreis beherrsche ich… Lukas von Euw

15 Parallel- und Seriellschaltung erkenne ich…
Repetition Elektrik Schüler-Gruppenarbeit Parallel- und Seriellschaltung erkenne ich… Andreas Schuler seriell parallel Weniger Strom fliesst Mehr Strom fliesst Gleiche Lampe je halbe Spannung Lampenspannung = Batteriespannung

16 Repetition Elektrik Schüler-Gruppenarbeit
Spannung messe ich… Sabrina Schuler Wie messe ich die Spannung? Spannung messen wir parallel zum Stromverbraucher in Volt (V) Das Voltmeter nimmt selber möglichst wenig Strom auf, um die Messung nicht zu verfälschen.

17 Repetition Elektrik Schüler-Gruppenarbeit
Strom messe ich… Fabian Amacher Wie messe ich den Strom? Der Strom (Ampère) wird immer seriell im Stromkreis gemessen... aufbrechen Das Ampère verbraucht möglichst keine Spannung, um die Messung nicht zu verfälschen.

18 U und I messen wir… Wie messe ich den Strom?
Repetition Elektrik Schüler-Gruppenarbeit U und I messen wir… Sabrina Schuler Mit U und I kann ich R berechnen (nach dem Ohmschen Gesetz) Handhabung Strommessgerät Ampèremeter Handhabung Spannungsmessgerät Voltmeter R = U / I Die Spannung [Volt] wird immer parallel über dem Verbraucher gemessen Der Strom [Ampère] wird immer seriell im Stromkreis gemessen.. Wenn du U := die Spannung [V] durch I := den Strom [A] teilst erhältst du den Widerstand [Ohm] Das Ampèremeter verbraucht möglichst keine Spannung, um die Messung nicht zu verfälschen. Das Voltmeter nimmt selber möglichst wenig Strom auf, um die Messung nicht zu verfälschen. Wie messe ich den Strom? Wie messe Ich die Spannung?

19 Die Messgeräte kann ich einsetzen… (1)
Repetition Elektrik Schüler-Gruppenarbeit Die Messgeräte kann ich einsetzen… (1) Sabrina Schuler Nein, das Zeichen für die Spannungsquelle zeigt Gleichstrom

20 Die Messgeräte kann ich einsetzen… (2)
Repetition Elektrik Schüler-Gruppenarbeit Die Messgeräte kann ich einsetzen… (2) Lukas von Euw

21 Repetition Elektrik Schüler-Gruppenarbeit
U / I Wie messe ich R (Widerstand)? Fabian Amacher U I Die Spannung [Volt] wird immer parallel über dem Verbraucher gemessen Der Strom [Ampère] wird immer seriell im Stromkreis gemessen R= U/I Das Ampèremeter verbraucht möglichst keine Spannung, um die Messung nicht zu verfälschen Das Voltmeter nimmt selber möglichst wenig Strom auf, um die Messung nicht zu verfälschen. Wenn du U := die Spannung [V] durch I := den Strom [A] teilst erhältst du den Widerstand [Ohm]

22 Bei der Parallelschaltung…
Repetition Elektrik Schüler-Gruppenarbeit Bei der Parallelschaltung… Fabian Amacher Lukas von Euw Drei baugleiche Lampen ! Mehrere Kassen nebeneinander offen Gleiche Spannung wie die Quelle, alle Lampen brennen gleich hell. mehrspurige Autobahn in eine Fahrt-Richtung Gleicher Strom durch jede Lampe, also doppelter Strom im gemeinsamen Teil des Stromkreises. Parallel, nebeneinander, mehr Strom (pro Verbraucher) bei gleicher Spannung.

23 Repetition Elektrik Schüler-Gruppenarbeit
Drei parallel geschaltete Widerstände rechnen sich… R1 = 50Ω,, R2 = 100 Ω , R3 = 400Ω Andreas Schuler 50 Ohm R = 30,8 Ω 100 Ohm 400 Ohm 12V Parallel, nebeneinander, mehr Strom bei gleicher Spannung (pro Verbraucher) Spannung: V Stromstärke: ,390A Ersatzwiderstand: 30.8 Ohm 1 = 30,

24 Bei der Serieschaltung…
Repetition Elektrik Schüler-Gruppenarbeit Bei der Serieschaltung… ...bekommen alle Wiederstände gleich viel Strom, jedoch nur einen Teil der Gesamtspannung. ...das heisst: Sollte ein Wiederstand brechen, fliesst kein Strom mehr durch den Stromkreis Stromunterbruch. ...ist es wie bei einer Kette! Bricht die Kette, kann man daran nicht mehr ziehen...

25 Repetition Elektrik Schüler-Gruppenarbeit
Drei Widerstände in Serie berechnen sich… R1 = 50Ω , R2 = 100 Ω , R3 = 400Ω Spannung der Batterie: 12,0 V Widerstand 1 = 50Ω Spannung = 1,09 V Stromstärke = 0,0218 A Widerstand 2 = 100 Ω Spannung = 2,18 V Stromstärke = 0,0218 A Widerstand 3 = 400 Ω Spannung = 8,73 V Stromstärke = 0,0218 A Formel für den Gesamtwiderstand: R total = R1 + R2 + R3 R = 550 Ω

26 Parallel oder seriell geschaltete Widerstände…
Repetition Elektrik Schüler-Gruppenarbeit Parallel oder seriell geschaltete Widerstände… 3 2 1 4 1 2 3 4

27 Repetition Elektrik Schüler-Gruppenarbeit
P = Leistung Elektrische Leistung erzeugt der Strom in Verbindung mit der angelegten Spannung, also das Produkt aus Strom mal Spannung. Die Einheit ist Watt [W], der Formelbuchstabe ist ein P. Formel: P = U * I Beispiel: 230V * 30A = 6900 W = 6,9 kW Zu Ehren von James Watt, dem Erfinder der Dampfmaschine, wurde die Leistungsangabe nach ihm benannt, deshalb Watt.

28 Das Etikett auf jedem Elektrogerät sagt…
Repetition Elektrik Schüler-Gruppenarbeit Das Etikett auf jedem Elektrogerät sagt… Andreas Schuler U= R * I R := Wiederstand [Ohm] U := Spannung [V] I :=Strom [A] U= P I I= U R R= U I P := Leistung [W] P= U * I

29 Lebensgefahr besteht wenn…
Repetition Elektrik Schüler-Gruppenarbeit Lebensgefahr besteht wenn… Sabrina Schuler Fliesst der Strom übers Herz ? Akute Lebensgefahr,Herzkammerflimmern Fließt der Strom über das Herz, versucht dieses, den äußeren Impulsen zu folgen. Es entstehen Rhythmusstörungen oder sogar Herzkammerflimmern, was ohne sofortige Hilfe zum Tod führt. Fliesst der Strom durch den Körper? Lebensgefahr, die Muskeln verkrampfen, die Zellflüssigkeit siedet, Zellen platzen, der Körper brennt Fließt nun ein von außen kommender Strom durch den Körper, der größer als die körpereigenen Ströme ist, dann verkrampfen sich die Muskeln, die äußere Stromquelle kann nicht mehr losgelassen werden. Im Zweifelsfall den Stecker herausziehen oder gar die Sicherung abschalten. Als Experte isolierende Schuhe (Handschuhe) tragen und messen vor berühren.

30 Lebensgefahr besteht weil…
Repetition Elektrik Schüler-Gruppenarbeit Lebensgefahr besteht weil… Lukas von Euw ...ein Starkstromschlag dich töten kann ...ein Kurzschluss dich und das Haus in Brand setzen kann. ...wenn man einen Starkstromschlag (meist mit Verbrennungen) überlebt hat, dann hat man häufig nach Jahren mit Spätfolgen zu rechnen, oder man wird wahrscheinlich sogar früher sterben! ...schon ein minimaler Strom von 50mA oder eine Spannung von 50V dein Herz lähmen kann und du dann an Herzversagen sterben kannst.

31 Über die Gefahr der Elektrizität weiss ich…
Repetition Elektrik Schüler-Gruppenarbeit Über die Gefahr der Elektrizität weiss ich… Sabrina Schuler

32 Repetition Elektrik Inhalt Folien 1 - 16
Repetition Elektrik Schüler-Gruppenarbeit Repetition Elektrik Inhalt Folien Fabian Amacher Bei Strom- & Heizkreislauf lassen sich vergleichen … Verschieden sind bei Strom- & Heizkreislauf… Vergleich im Détail Ein elektrischer Leiter … Ich stelle mir Wärme - Strom so vor… Der Stromkreis besteht mindestens aus… Im einfachen Stromkreis ist… Bei Gleichstrom fliessen die Elektronen… Es gibt 2 Definitionen für die Stromrichtung! Im Wechselstrom bewegen sich die Elektronen… Aus der Steckdose kommt… Die Stromarten ≈ und = unterscheide ich… (1) Die Stromarten ≈ und = unterscheide ich… (2) Den einfachen Stromkreis beherrsche ich… Parallel- und Seriellschaltung erkenne ich… Spannung messe ich…

33 Repetition Elektrik Inhalt Folien 17 - 32
Repetition Elektrik Schüler-Gruppenarbeit Repetition Elektrik Inhalt Folien Fabian Amacher Strom messe ich… U und I messen wir… Die Messgeräte kann ich einsetzen… (1) Die Messgeräte kann ich einsetzen… (2) R = … Bei der Parallelschaltung… Drei parallel geschaltete Widerstände rechnen sich… Bei der Serieschaltung… Drei Widerstände in Serie berechnen sich… Parallel oder seriell geschaltete Widerstände… P = Das Etikett auf jedem Elektrogerät sagt… Lebensgefahr besteht wenn… Lebensgefahr besteht weil… Über die Gefahr der Elektrizität weiss ich… Repetition Elektrik Inhalt Folien