Klasse 9: Energie, Leistung und Radioaktivität

15. Elektrische Energie und Leistung

Für die folgende einheit braucht ihr:

1. das Physikbuch Seiten 180-184
2. Informationsmaterial auf LeifiPhysik
3. Experiment mit Zitrone oder Kartoffel
4. Demonstrationsexperiment mit Plattenkondensator, Spannungsmessgerät und einer Glimmlampe
5. Experiment mit Batterie, Glühbirne, zwei Multimetern und einer Stoppuhr

In den folgenden zwei bis drei Physikstunden wollen wir uns mit den Themen "Elektrische Energie, Arbeit und Leistung" beschäftigen

A. Baue eine Kartoffelbatterie

Miss die elektrische Spannung U zwischen den Elektroden aus Kupfer und Zink, die in einer Zitrone oder Kartoffel stecken.**

Notiere in deinem Heft:

• Fertige eine Zeichung des Experimentes
• Notiere die gemessene Spannung
• Wieso kannst du zwischen den Elektroden eine Spannung messen?
• Was beschreibt die elektrochemische Spannungsreihe?

Zusatzinformationsmaterial A zur Kartoffelbatterie auf LeifiPhysik

B. Lies die folgenden Lektionen auf LeifiPhysik: "Elektrische Arbeit und Leistung"

Notiere in deinem Heft:

• Wie kann ich die elektrische Arbeit und die elektrische Leistung berechnen?

Informationsmaterial auf LeifiPhysik

Warum sich die elektrische Energie oder Leistung mit den genannten Formel berechnen lässt, ist noch nicht klar. Im folgenden gibt es noch zwei Lektionen, diesee Zusammenhänge in zwei Experimenten erklären.

C. Lass dir vom Lehrer das Demonstrationsexperiment mit dem Plattenkondensator vorführen.

• Fertige eine Versuchsskizze in deinem Heft.

D. Lies in deinem Physikbuch die Lektion "Spannung und Energie" S.181**

Notiere in deinem Heft:

• Warum wird an den Platten des Plattenkondensators aus V1 Arbeit verrichtet, wenn sie auseinander gezogen werden?
• Was passiert mit der Spannung zwischen den Platten des Plattenkondensators, wenn sie auseinander gezogen werden?
• Wodurch wird die elektrische Energie einer Ladung beschrieben?

E. Lies in deinem Physikbuch die Seite 183 "Elektrische Energie und Arbeit"

Notiere in deinem Heft:

• Woran erkennt man in dem im Buch vorgestellten Experiment, dass die elektrische Energie E proportional zur Stromstärke I ist?
• Was passiert mit der abgegebenen Energie, wenn der Tauchsieder bei gleicher Stromstärke und einer niedrigeren Spannung betrieben wird?
• Welche Beziehung gibt es zwischen den Einheiten VAs, Ws, J, kWh?

Zusatzinformationsmaterial auf LeifiPhysik

F. Experimentiere: Miss die elektrische Energie eines Stromkreises, der aus einer Flachbatterie und einer Glühbirne besteht.

Notiere in deinem Heft:

• Experimentprotokoll Energiemessung

1. Aufbau
2. Messung/ Beobachtung
3. Auswertung/ Interpretation

Mögliche Hausaufgabe

Bestimme die Energiekosten, wenn die im Experiment umgewandelte elektrische Energie vom ortlichen Stromanbieter gelefert worden wäre.

Lies in deinem Physikbuch die Lektion "Elektrische Arbeit und Leistung" S. 184 und notiere in deinem Heft:

• Wodurch wird im Stromnetz eines Haushaltes, das bei konstanter Spannung von V=230V betrieben wird, eine höhere elektrische Leistung erbracht?
• Berechne die benötigte Leistung und die benötigte Stromstärke für den Betrieb einer Herdplatte mit der Angabe 230V/2000VA.
• Berechne die ungefähren Energiekosten für den Jahresbetrieb dieser Herdplatte. 0,25 Euro/kWh (Mainova 2014).