====== Gleichstromkreis ======

===== Lernziele =====

  * Sie kennen die Elemente, die zu einem einfachen Stromkreis gehören, und wissen vorauf Sie achten müssen, dass ein Lämpchen leuchtet
  * Sie wissen, wie die elektrische Stromstärke definiert ist, und kennen die technische Stromrichtung
  * Zudem ist Ihnen klar, weshalb das Wort «Stromverbrauch» unsinnig ist, und Sie kennen die korrekte Formulierung

===== Der einfache Stromkreis =====
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Versuchen Sie mit der PhET-App und den nebenan abgebildeten Elementen (Draht, Batterie, Glühlampe und Schlater) einen Stromkreis zu bilden, und zwar so, dass die Lampe leuchtet, wenn der Schalter betätigt wird.
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=== Frage ===
Wie mussten Sie die Elemente zusammenfügen?
++++ Antwort |
{{:elektrizitaet:elektrodynamik:stromkreis_lsg.png?200 |}}
Sie müssen alle Elemente zu einer «Kette» aneinander fügen. Also beispielsweise den Pluspol der Batterie mit dem Eingang des Schalters mit einem Draht verbinden. Den Ausgang des Schalters mit der Lampe verbinden und zuletzt den Minuspol der Batterie mit dem anderen Anschluss der Lampe verbinden. Der Strom muss in einem geschlossenen Kreis fliessen können (Sie sehen dies an der Bewegung der einzelnen Elektronen).
++++
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===== Elektrische Leiter =====

Nun können Sie testen, welche Stoffe den elektrischen Strom leiten und welche nicht. Entfernen Sie in der PhET-App den Schalter und setzten Sie nacheinander folgende Elemente ein:
  * Geldschein
  * Büroklammer
  * Münze
  * Radierer
  * Hand
  * Hund
  * Stift

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=== Frage ===
Welche Stoffe leiten den elektrischen Strom? Sie werden //Leiter// genannt. Schlecht leitende Stoffe, nennt man //Isolatoren//.
++++ Antwort |
Leiter:
 
  * Draht, Büroklammer, Münze sowie andere Metalle
  * Stift (Graphit und Kohle leiten den Strom!)
++++
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===== Der elektrische Strom =====

Def.: Bewegte Ladungsträger bezeichnet man als elektrischen Strom.

Für die Stromrichtung wird nicht die real beobachtete Fliessrichtung der Elektronen gewählt, sondern die Fliessrichtung (gedachter) positiver Ladungsträger. Der sog. technische Strom (ab und zu als konventioneller Strom bezeichnet) fliesst von Plus nach Minus.

Die Stromstärke $I$ gibt die Ladung an, die pro Zeitspanne an einer bestimmten Stelle durch einen Leiter fliesst:

$$I=\frac{\Delta q}{\Delta t}\;\;\;\;\;\textrm{mit der Einheit}\;[I]=1\frac{\textrm{C}}{\textrm{s}}=1\textrm{A (Ampere)}$$

Bei //Gleichstrom// fliessen die Ladungsträger (meist Elektronen) immer in die gleiche Richtung. Bei //Wechselstrom// ändert die Fliessrichtung periodisch. Batterien liefern Gleichstrom, die Steckdose Wechselstrom.

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=== Frage ===

Wird Strom verbraucht?

Bauen Sie zur Beantwortung dieser Frage nebenstehende Schaltung in der PhET-App unten nach. Die Strommessgeräte werden auch Ampere-Meter genannt.

Welche Werte lesen Sie bei den Messgeräten vor und nach der Glühlampe ab?

Was schliessen Sie daraus?
++++ Antwort |
Bei beiden Messgeräten wird eine Stromstärke von 0.90 A abgelesen. Die Stromstärke vor und nach der Glühlampe bleibt gleich. Es wird also kein Strom verbraucht und die Bezeichnung Stromverbrauch ist somit denkbar unglücklich.

Wie bei einem Wasserkraftwerk die Bewegungsenergie des Wasser umgewandelt wird, wird die Energie, die fliessende Ladungen haben, in der Glühlampe umgewandelt. Weder das Wasser noch die einzelnen Ladungsträger erfahren dabei eine Veränderung. Die Energie steckt nicht in den Ladungsträgern sondern in der Potentialdifferenz (Höhenunterschied beim Wasserkraftwerk).
++++
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