© Horst Hübel Würzburg
2005 - 2010
Begriffliches
Schülerversuche zum unverzweigten Stromkreis |
1. Auf dem Schaltbrett wird ein Stromkreis aufgebaut mit Stromquelle, Schalter und Lämpchen als Stromanzeiger. Wegen einer fehlenden Leiterbrücke fließt zunächst kein Strom. Schließt ein Widerstand den Stromkreis, wird ein Strom ermöglicht. Baut man nach und nach weitere Widerstände in den Stromkreis, wird der Strom immer stärker begrenzt; das Lämpchen leuchtet immer schwächer: Ein Widerstand stellt den Strom auf einen endlichen Wert ein.
Ergebnis:
| Ein Widerstand hat die Aufgabe, einen Strom durchzulassen und ihn zu begrenzen |
| 2. Es dauert eine gewisse Zeit lang, bis der so eingestellte, konstante (stationäre) Strom fließt. Bei einem ohmschen Widerstand würde diese Zeit Bruchteile einer Mikrosekunde dauern. Bei der Glühlampe muss sich zusätzlich erst eine konstante Temperatur einstellen. Dieser "Einschaltvorgang" wird so bis in den erkennbaren Bereich hinein verlängert. | lampein.avi |
3. Unsere Überlegungen beziehen sich auf den konstanten (stationären) Strom. Dabei hat sich (während des Einschaltvorgangs) überall der gleiche Strom eingestellt. Er fließt - dann unverändert - immer im Kreis herum. Er wird an keiner Stelle geschwächt. Nachmessen durch Einbau des Strommessers oder eines Lämpchens als Stromanzeiger an verschiedenen Stellen eines Stromkreises mit Widerständen.
Erst jetzt neue Beobachtung:
| 4. Der Strom transportiert auch Energie von der Stromquelle zum
"Verbraucher" hin. Dort wird Energie nach außen hin abgegeben.
a) Das wird durch einen kleinen Elektromotor gezeigt, eventuell mit Propeller, der elektrische Energie (Stromarbeit) in mechanische Energie umwandelt. b) Wenn die Energie der Stromquelle allmählich aufgezehrt wird, ist diese auch immer weniger in der Lage, den anfänglichen Strom weiterhin durch den Stromkreis zu pumpen. Ein Kondensator (typ. 1000 µF) wird dazu über einen Vorwiderstand geladen und dann über eine LED entladen. Die abnehmende Stromstärke bei sich allmählich entladendem Kondensator (immer weniger gespeicherte Energie) wird mit einer LED als Stromanzeiger demonstriert.
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kondenerg.avi |
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Also: Während des Einschaltvorgangs begrenzt der Widerstand (Verbraucher, Engstelle) die Größe des Stroms, d.h. er stellt ihn auf einen konstanten endlichen Wert ein. Der so eingestellte Strom fließt dann überall im unverzweigten Stromkreis ungeschwächt.
Weitere Stichworte zur Erläuterung: Einschaltstromstoß, Durchbrennen von Glühlampen. Nachmessen der sich einstellenden Stromstärke mit dem PC?