Physik

 
Protokoll 
zur Physikstunde am 4. September 2001 
Um in das neue Thema einzusteigen, stellte Herr Korthals ein Messgerät auf das Pult. Da wir solche Messgeräte schon mehrmals benutzt haben, konnten wir sofort sagen, was man damit machen kann. Man kann die Spannung (in Volt) und die Stromstärke (in Ampere) messen.
Doch warum kann man mit dem gleichen Messgerät, verschiedene Ströme und Messbereiche messen? Wir überlegten kurz und fanden dann heraus, dass es etwas mit Widerständen zu tun haben muss. Herr Korthals fragte uns was dann wohl in einem solchen Messwerk ist und wodurch sich der Zeiger des Gerätes bewegt? Da das jetzt nicht mehr alt so schwer war, stellte sich fest, dass es eine Kupferspule ist. Die bei jeder Messung vom Strom durchflossen wird.
Man kann also sagen:
Je größer die Stromstärke ist, desto mehr wird der Zeiger bewegt.
Doch da so eine Kupferspule sehr empfindlich ist, kann sie nur sehr kleine Ströme vertragen. Unser Beispiel, wir nehmen 5 mA, die haben wir dann umgewandelt in 0,005 A.
Außerdem brauchen wir einen Widerstand!!! Das Messwerk besitzt wie jeder Leiter solch einen Widerstand, den man auch Innenwiderstand nennen kann. Genau wie man vom Innenwiderstand einer Stromquelle gesprochen hat. In unserem Beispiel beträgt er 10 Ohm. Wir rechnen: U=R×I=10×0,005=0,05V. Das ist dann = die Spannung, die das Messwerk aushält. Aus dieser Rechnung fanden wir heraus, dass wenn man die Spule so lässt man also höchstens Ströme bis 0,005 A und Spannungen bis 0,05 V messen kann. Wenn man einen höheren Strom messen möchte, dann muss man die Stromstärke I teilen. Und das Meiste des Stromes am Messgerät vorbei leiten. Þ (Das entspricht) der Parallelschaltung eines Widerstands. Sonst würde die Kupferspule kaputt gehen und man könnte das Messgerät nicht mehr benutzen. Um das zu verhindern, nehme ich also einen Widerstand und lege ihn parallel zum Messwerk an. Herr Korthals fragte uns, ob der Widerstand (auch Nebenwiderstand genannt) größer oder kleiner als die Stromstärke sein muss? Wir fanden heraus, dass sie kleiner als der Nebenwiderstand sein muss. Strommesser werden durch Parallelschaltung von Widerständen erweitert.
 
Wenn man eine höhere Spannung messen möchte, so muss man die Spannung U teilen. Þ (das entspricht) Reihenschaltung eines Widerstands. Auch hier fragte uns Herr Korthals, ob der Widerstand (auch Vorwiderstand genannt) größer oder kleiner als 10 V sein muss? Jetzt war eigentlich klar, dass er größer als 10 V sein muss!!!


Protokoll
zur Physikstunde am 11.09.2001 
Am Anfang der Physikstunde machte Herr Korthals mit uns einen Versuch. Wir bauten einen ganz normalen Stromkreis mit einem Strommesser und spannten zwischen zwei Isolierklemmen einen Konstantahndraht. Nun schalteten wir den Strom ein, der Draht leuchtete auf! Er glühte! So konnten wir erkennen, dass Wärmeenergie entsteht! Für den zweiten Versuch haben wir nur den Strommesser umgeschaltet. Auf Spannungsmesser.
Auch hier glühte der Draht auf, wir konnten sagen, dass auch hierbei Wärmeenergie entsteht.
Durch die Versuche stellten wir fest: Elektrische Energie wandelt sich in Wärmeenergie um!
Der Grund dafür ist Reibung an den freien Elektronen.
Mit Hilfe der Versuche stellten wir JE-DESTO Sätze auf.
Je größer die Stromstärke, desto größer ist die erzeugte Wärmeenergie.
Und je größer die Spannung, desto größer ist die erzeugte Wärmeenergie.
Wir überlegten kurz und fanden dann heraus das der Widerstand und die Zeit auch noch eine Rolle für die Wärmeenergie spielen muss.
So bildeten wir zwei neue JE-DESTO Sätze.
Je größer der Widerstand, desto größer die erzeugte Wärmeenergie.
Natürlich auch für die Zeit, also, je länger die Zeit des Stromflusses, desto größer die erzeugte Wärmeenergie.
Zusätzlich stellten wir im zweiten Versuch fest, dass der Draht schmilzt, sobald die Wärmeenergie zu groß ist. Da wir schon im achten Schuljahr über das Thema Wärmeenergie gesprochen haben, konnten wir leicht sagen mit welcher Maßeinheit wir es zu tun haben. Es ist Joule! Joule wird mit J abgekürzt. 
Und liegt vor, wenn der Strom 1A, bei der Spannung 1V, 1s lang durch die Leitung fließt. 
Höhere Einheiten sind außerdem, Kilojoule und Megajoule. 1Kilojoule=1000Joule und 1Megajoule=1000000Joule.
Mit einer Tabelle konnten wir ganz leicht die Formel herleiten.
 
1A Stromstärke 1V Spannung 1s Zeit > Wärmeenergie 1J
2A `` 1V ``1s `` ``     2J
5A `` 1V ``1s `` ``     5J
5A `` 3V ``1s `` ``   15J
5A `` 20V `1s `` `` 100J
5A `` 20V `4s `` `   400J

Das Joulsche Gesetz lautet also:
Wärmeenergie= Stromstärke×Spannung×Zeit
Und in Variablen:
W=I×U×t
Diese Formel berechnet die erzeugte Wärmeenergie. Wichtig ist dabei, dass sie in Joule gerechnet wird.
Denn die Formel, die wir im Achten Schuljahr gelernt haben W= m×c×DJ berechnet die benötigte Wärmeenergie und hat die Maßeinheit Kilojoule.
Die Formelumstellungen sind:
I = W/U×t
U= W/I×t
t = W/I×U
Außerdem haben wir gelernt, dass die Variable für Wärmeenergie mit W abgekürzt wird, weil das W für Work steht. Es wird eine Arbeit verrichtet.
 
Pia N. Klasse 9