Klasse 9: Leistung in einer kombinierten Schaltung mit 3 Widerständen

1. Ziel des Versuchs: Wie hängt die insgesamt in einer Schaltung mit mehreren Bauteilen umgesetzte Leistung mit den an den einzelnen Bauteilen umgesetzten Leistungen zusammen?

Vermutung: Was glaubst du? Kreuze auf dem Arbeitsblatt an, welcher Zusammenhang deiner Meinung nach zutreffen sollte.

Benötigte Materialien

Für die folgenden Experimente benötigst du folgende Materialien:

1 Steckbrett, Box 1: Grundschaltungen, 2 Multimeter, 6 Kabel, 1 Netzgerät, 1 Widerstand 500 Ohm aus Box 2

Wiederholung

Bearbeite das kurze Quiz zur elektrischen Leistung und fülle den Kasten auf deinem Arbeitsblatt aus.

Lösung Arbeitsblatt: Wiederholung

Vorwissen auffrischen

Du musst für den folgenden Versuch wissen, wie man den Strom und die Spannung an einem Bauteil messen kannst. Falls du das nicht mehr weißt, hilft dir dieses Video:

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FortfahrenAusblenden

In unseren Versuchen können wir sowohl zur Messung der Spannung, als auch zur Messung der Stromstärke das gleiche Gerät benutzen: Das Multimeter. Du musst es nur für die Spannungsmessung und für die Strommessung jeweils unterschiedlich in den Stromkreis einbauen und die korrekte Einstellung vornehmen. Prüfe dein Wissen mit dem Quiz:

Was misst du, wenn du das Messgerät auf den jeweils angegebenen Bereich einstellst?

2. Aufbau

Baue den Versuch wie auf dem Foto unten auf.

3. Durchführung

Baue die beiden Multimeter so in die Schaltung ein, dass du gleichzeitig…

• die insgesamt am Stromkreis anliegende Spannung Uges

• die Gesamtstromstärke Iges im Stromkreis messen kannst.

Achte darauf, bei den Multimetern die richtigen Messbereiche einzustellen. Korrigiere deine Lösung, bevor du die Spannungsquelle anschaltest und deine Messung durchführst.

Lösung: Gesamtstromstärke und Spannung messen

• Erhöhe langsam die Spannung, bis beide Glühlampen leuchten. Stelle die Spannung auf einen geraden Wert ein, z.B. 6,0 V. Notiere deine Messwerte für Uges und Iges in der Tabelle auf dem Arbeitsblatt und schalte die Spannung dann aus (erst Drehknopf).

• Überlege nun, welche Messungen du außerdem noch durchführen musst, um am Ende die Leistungen für jedes der drei Bauteile zu bestimmen.
• Lasse das Messgerät für die Gesamtspannung Uges aber für jede Messung an Ort und Stelle und messe immer nur eine zusätzliche Größe. Um die Messwerte später vergleichen zu können, müssen wir in jeder Messung wieder exakt dieselbe Gesamtspannung anlegen, sodass auch die Gesamtleistung in der Schaltung (annähernd) unverändert ist.

• Baue deine Schaltung entsprechend um und messe die fehlenden Größen. Trage deine Messwerte in die Tabelle auf dem AB ein.

4. Messergebnisse

Trage deine Messergebnisse in die Tabelle auf dem Arbeitsblatt ein (Lösung weiter unten). Mit der folgenden Aufgabe kannst du prüfen, ob du Spannung und Stromstärke richtig ablesen kannst.

Lösung: Messergebnisse eintragen

Beachte, dass deine Werte leicht abweichen können.

5. Auswertung

Berechne die an der Glühlampe umgesetzte Leistung und trage sie in die Tabelle ein. Vergleiche den Wert mit der Leistung einer Lampe bei in der Schule oder bei dir zu Hause.

Lösung: Auswertung

Beachte, dass deine Werte leicht abweichen können.

Leistung LED-Lampe: etwa 13Watt (100mal so groß, dafür viel größere Lichtstärke)

Leistung Glühlampe (gleiche Lichtstärke wie LED): etwa 100W (weniger effizient wie LED, da ein weitaus größerer Teil der elektrischen Energie in Wärme umgewandelt wird)