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elektrischer StromZoomA-Z

Fachgebiet - Elektrizitätslehre

In der Elektrodynamik bezeichnet man eine gerichtete Bewegung von Ladungen als Strom. Ein elektrischer Strom wird erzeugt, wenn auf frei bewegliche Ladungsträger eine Kraft ausgeübt wird. Als Ladungsträger dienen dabei z.B. Elektronen oder Ionen.

Die physikalische Größe zur quantitativen Beschreibung des elektrischen Stroms ist die elektrische Stromstärke. Fließt während der Zeit t die Ladungsmenge Q durch einen Leitungsquerschnitt, dann ist die elektrische Stromstärke definiert als:

I=Qt

Die Maßeinheit ist das Ampere (A). Diese Einheit wird als Basiseinheit in der Elektrodynamik neu eingeführt und dient als Grundlage aller anderen Einheiten (z.B. [Q]=As).

Wie Elektrizität allgemein, kann elektrischer Strom vom Menschen nicht unmittelbar wahrgenommen, jedoch an seinen Wirkungen erkannt werden, wie z.B.:

  • Wärmeentwicklung
  • Physiologische Wirkungen
  • Lichtwirkung
  • Magnetische Felder

Lerneinheiten, in denen der Begriff behandelt wird

Die elektrische LadungLevel 145 min.

PhysikElektrizitätslehreElektrostatik

In diesem Kapitel sollen neue Eigenschaften der Materie behandelt werden: die elektrischen Eigenschaften. Wir werden anhand von einfachen Experimenten das Verhalten der Elektrizität untersuchen und daraufhin physikalische Größen definieren, mit denen es beschrieben werden kann. Ohne Elektrizität ist unser heutiges Leben kaum noch vorstellbar: von der Glühbirne bis zur Heizung, vom Diskettenlaufwerk bis zum Fahrstuhl, vom Zahnarztbohrer bis zum Röntgenapparat. Ohne elektrische Energie wäre unser heutiger Lebensstandard nicht möglich. Wir entnehmen die Elektrizität beispielsweise aus Batterien oder der Steckdose. Doch wie gelangt sie dort hin? Und was ist Elektrizität überhaupt? Um diese Fragen zu klären, betrachten wir zunächst Situationen, in denen sie uns eher überraschend begegnet – ohne Batterie und Steckdose.

Versuch zur Zersetzungsspannung: Der PEM-ElektrolyseurLevel 190 min.

ChemieAllgemeine ChemieElektrochemie

Der Elektrolyseur zerlegt Wasser in die Gase Wasserstoff und Sauerstoff, die jeweils in den Gastanks gespeichert werden. Die Zersetzung des Wassers beginnt jedoch erst oberhalb der Zersetzungsspannung. Ziel des Versuches ist es, zu erkennen, dass Wasser bei der Elektrolyse erst ab einer Mindestspannung zerlegt wird.

Versuch zur Leistung einer BrennstoffzelleLevel 190 min.

ChemieAllgemeine ChemieElektrochemie

Brennstoffzellen wandeln chemische Energie (aus Sauerstoff und Wasserstoff) in elektrische Energie (Strom). Die Strom-Spannungs-Kennlinie einer Brennstoffzelle zeigt an, bei welcher Spannung der Stromfluss maximal ist. Die Leistungskurve zeigt an, bei welchem Widerstand die Brennstoffzelle ihr Leistungsmaximum hat. In diesem Experiment wird die maximale Leistungsausbeute einer Brennstoffzelle ermittelt.

Versuch zur Leistung der Direkt-Methanol-BrennstoffzelleLevel 190 min.

ChemieAllgemeine ChemieElektrochemie

Die abgegebene Leistung einer Direkt-Methanol-Brennstoffzelle hängt von dem angeschlossenen Lastwiderstand ab. In diesem Experiment lernen Sie den passenden Widerstand zu ermitteln, um eine optimale Leistungsausbeute zu bekommen

Leistung des PEM-ElektrolyseursLevel 190 min.

ChemieAllgemeine ChemieElektrochemie

Der Elektrolyseur zerlegt Wasser in die Gase Wasserstoff und Sauerstoff, die in Gastanks gespeichert werden können. Die Zersetzung des Wassers beginnt jedoch erst oberhalb der Zersetzungsspannung. In diesem Experiment wird die Zersetzungsspannung ermittelt, die benötigt wird, um mit einem PEM-Elektrolyseur Wasser zu zerlegen.

Leistung der Direkt-Methanol-BrennstoffzelleLevel 190 min.

ChemieAllgemeine ChemieElektrochemie

Die abgegebene Leistung einer Direkt-Methanol-Brennstoffzelle hängt von dem angeschlossenen Lastwiderstand ab. In diesem Experiment lernen Sie den passenden Widerstand zu ermitteln, um eine optimale Leistungsausbeute zu bekommen.

Leistungskurve der PEM-BrennstoffzelleLevel 190 min.

ChemieAllgemeine ChemieElektrochemie

Eine Brennstoffzelle erzeugt aus Sauerstoff und Wasserstoff elektrischen Strom und Wärme. In diesem Experiment wird die maximale Leistungsausbeute einer Brennstoffzelle ermittelt.

Versuch mit dem SolarmodulLevel 190 min.

ChemieAllgemeine ChemieElektrochemie

Die Strom-Spannungs-Kennlinie gibt Aufschluss über das Leistungsverhalten eines Solarmoduls. Aus der Strom-Spannungs-Kennlinie sowie aus der Leistungskurve erhält man den Punkt maximaler Leistung, den sogenannten Maximum Power Point (MPP). Der Wirkungsgrad des Solarmoduls gibt an, wie viel der eingestrahlten Energie von dem Solarmodul in elektrische Energie umgewandelt wird. Ziel dieses Versuches ist es, die Leistung des Solarmoduls zu testen.