Das vorliegende Übungsblatt ist angelehnt an: Kautz, Tutorien zur Elektrotechnik, Pearson, 2010, 2014. (nach: McDermott & Shaffer, Tutorien zur Physik, Pearson, 2008.)

Ziel dieser Gruppenübung ist die Entwicklung einer Modellvorstellung des elektrischen Stroms und der elektrischen Spannung. Zu diesem Zweck erhalten Sie in dieser Gruppenübung von Ihrem Übungsgruppenleiter einen Experimentierkoffer, der verschiedenste elektrische Bauteile enthält. Berücksichtigen Sie bei der Bearbeitung der folgenden Teilaufgaben, dass es geringfügige Abweichungen des Verhaltens der realen Bauteile von ihrem idealen elektrischen Pendant gibt und gleiche Bauteile nicht 100%-ig identisch sind. Berücksichtigen Sie diese Information bei der Diskussion der Aufgaben. Begründen Sie sämtliche Antworten.

Wichtiger Hinweis: Beachten Sie bitte die Hinweise Ihrer Übungsgruppenleiter bzgl. des Umgangs mit den Bauteilen, um Beschädigungen der Bauteile (insbesondere ein Durchbrennen der Glühlampen bei zu hoher Belastung) zu vermeiden. Ihr Übungsgruppenleiter wird Ihnen die entsprechenden Hinweise für die zulässige Verschaltung der verschiedenen Bauteile geben.

Vorüberlegungen zum Elektrischen Strom (Aufgabe 01-1, Aufgabe 01-2, Aufgabe 01-3)

1. Nehmen Sie eine Glühlampe und eine Batterie zur Hand. Verwenden Sie nun Gegenstände aus verschiedenen Materialien (z.B. Radiergummis, Papierstreifen, Münzen, Bleistiftminen,...) sowie Kabel, um eine Verbindung zwischen der Batterie und der Lampe herzustellen.

   • Formulieren Sie eine die Bedindungen, die durch die Anordnung der Elemente erfüllt sein muss, damit die Glühlampe leuchtet.

2. Verwenden Sie nun ein Kabel, um die beiden Pole einer Batterie kurzzeitig direkt miteinander zu verbinden. Es lässt sich feststellen, dass sich das Kabel an allen Punkten gleichmäßig erwärmt und auch die Batterie wärmer wird.

   • Was könne Sie aus dieser Beobachtung folgern?

Entsprechend der obigen Beobachtungen werden die folgenden Annahmen der Modellvorstellung des elektrischen Stroms getroffen:

• In einem geschlossenen Stromkreis gibt es einen "Fluss", der im Kreis durch die gesamte Schaltung fließt. Er durchläuft dabei alle Komponenten, insbesondere auch die Batterie.

• Bei identischen Glühlampen können wir die Helligkeit als ein relatives Maß für den durch diese Glühlampe fließenden Strom verwenden.

Themen der Aufgaben: