Elektrizität

Die Elektrizitätslehre erklärt, was in einem Stromkreis tatsächlich passiert. Vom einfachen Stromkreis über das Ohmsche Gesetz bis zu Schaltungen und elektrischer Leistung – mit Schaubildern und Aufgaben, in denen die Einheiten konsequent mitgeführt werden.

26 Lektionen in diesem Bereich

• Magnetismus

  In dieser Lektion lernst du, welche Stoffe magnetisch sind, warum jeder Magnet zwei Pole hat und wie sich Pole anziehen oder abstoßen. Außerdem erfährst du, wie ein Kompass funktioniert, wie ein Elektromagnet aufgebaut ist und wo dir Magnetismus im Alltag begegnet.

  Klasse 615 Min

• Leiter und Isolatoren

  Leiter und Isolatoren unterscheiden sich darin, ob elektrischer Strom durch sie hindurchfließen kann oder nicht. In dieser Lektion lernst du, warum Metalle gute Leiter sind, warum Kunststoff, Glas und Gummi als Isolatoren wirken, und wie dieses Zusammenspiel im Aufbau eines gewöhnlichen Stromkabels genutzt wird.

  Klasse 715 Min

• Schaltpläne und Schaltzeichen

  Schaltplan und Schaltzeichen sind die gemeinsame Sprache der Elektrotechnik: Statt jedes Bauteil zu zeichnen, verwendet man genormte Symbole für Batterie, Lampe, Schalter und Messgeräte. In dieser Lektion lernst du die wichtigsten Schaltzeichen kennen, liest einen einfachen Schaltplan Schritt für Schritt und erfährst, wo Amperemeter und Voltmeter im Stromkreis eingebaut werden.

  Klasse 718 Min

• Der einfache Stromkreis

  In dieser Lektion lernst du, welche Bauteile ein Stromkreis braucht und warum er geschlossen sein muss. Du erfährst, wie man Stromkreise mit Schaltzeichen zeichnet, was Leiter von Isolatoren unterscheidet und was bei einem Kurzschluss passiert. Dazu kommen typische Fehler aus Klassenarbeiten und Beispiele aus deinem Alltag.

  Klasse 820 Min

• Elektrische Ladung

  Die elektrische Ladung ist die Grundgröße der gesamten Elektrizitätslehre und erklärt, warum sich Gegenstände anziehen oder abstoßen können. In dieser Lektion lernst du, was Ladung ist, rechnest mit der Formel Q ist gleich I mal t und erfährst, warum sich Ladung nie neu erzeugen oder vernichten lässt.

  Klasse 818 Min

• Elektrischer Strom & Ohmsches Gesetz

  In dieser Lektion lernst du, was elektrischer Strom ist, wie Spannung, Widerstand und Stromstärke zusammenhängen und wie das Ohmsche Gesetz im Alltag angewendet wird.

  Klasse 812 Min

• Elektrischer Widerstand berechnen

  Den elektrischen Widerstand berechnen heißt, aus Spannung und Stromstärke zu bestimmen, wie stark ein Bauteil den Stromfluss bremst. In dieser Lektion lernst du die Formel R = U / I, rechnest Beispiele zu Handy-Ladegerät und LED und erfährst, wovon der Widerstand eines Drahts abhängt.

  Klasse 820 Min

• Sicherung, Stromschlag und Schutz

  Eine Sicherung schützt die Leitungen vor Überhitzung, ein FI-Schalter schützt dich vor einem gefährlichen Stromschlag, und der Schutzleiter leitet Fehlerströme am Körper vorbei zur Erde. In dieser Lektion lernst du, warum die Stromstärke durch den Körper entscheidet, wie du sie berechnest und wie die Schutzmaßnahmen im Haushalt zusammenspielen.

  Klasse 818 Min

• Spannung und Stromstärke

  In dieser Lektion lernst du, was Spannung und Stromstärke wirklich bedeuten und wie sie sich unterscheiden. Du erfährst, wie man beide Größen richtig misst, wie sie über das Ohmsche Gesetz zusammenhängen und welche Spannungen dir im Alltag begegnen – von der Batterie bis zur Überlandleitung.

  Klasse 820 Min

• Der Elektromotor

  In dieser Lektion lernst du, wie ein Elektromotor elektrische Energie in eine Drehbewegung umwandelt. Du verstehst, warum eine stromdurchflossene Spule im Magnetfeld eine Kraft erfährt, welche Rolle der Kommutator dabei spielt, und wo dir Elektromotoren im Alltag überall begegnen, von der Waschmaschine bis zum Elektroauto.

  Klasse 918 Min

• Elektrische Energie und Kosten

  In dieser Lektion lernst du, wie man aus der Leistung eines Geräts und seiner Nutzungsdauer die verbrauchte elektrische Energie berechnet. Du rechnest mit der Formel E = P · t in Kilowattstunden und ermittelst daraus die Stromkosten eines Geräts mit einem beispielhaften Strompreis.

  Klasse 920 Min

• Elektrische Leistung und Arbeit

  In dieser Lektion lernst du, was die Leistung eines Elektrogeräts aussagt und wie du sie aus Spannung und Stromstärke berechnest. Danach rechnest du die elektrische Arbeit in Kilowattstunden aus, vergleichst die Leistung typischer Haushaltsgeräte und lernst, wie du deine Stromrechnung liest.

  Klasse 920 Min

• Generator: Funktionsweise und Formel

  Ein Generator wandelt mechanische Bewegung durch elektromagnetische Induktion in elektrische Spannung um. In dieser Lektion lernst du die Funktionsweise eines Generators, rechnest zwei Beispiele mit der Formel U ist gleich N mal B mal A mal Omega und erfährst, warum ein Generator immer Wechselspannung liefert.

  Klasse 920 Min

• Magnetfeld einer Spule

  Das Magnetfeld einer Spule entsteht, wenn elektrischer Strom durch einen aufgewickelten Draht fließt und dabei ein Magnetfeld ähnlich einem Stabmagneten erzeugt. In dieser Lektion lernst du die Formel B = μ0 · n · I / l, rechnest Beispiele zu einer Luftspule und erfährst, warum ein Eisenkern das Magnetfeld deutlich verstärkt.

  Klasse 920 Min

• Reihen- und Parallelschaltung

  In dieser Lektion lernst du, wie sich Spannung und Stromstärke in einer Reihenschaltung und in einer Parallelschaltung verteilen. Du erfährst, woran du die beiden Schaltungen erkennst und wie du den Gesamtwiderstand berechnest.

  Klasse 916 Min

• Transformator

  In dieser Lektion lernst du, wie ein Transformator Wechselspannung herauf- oder heruntersetzt und warum das für die Stromversorgung so wichtig ist. Du rechnest mit der Formel Up / Us = Np / Ns und verstehst, warum hohe Übertragungsspannungen die Verluste auf Überlandleitungen verringern.

  Klasse 920 Min

• Das elektrische Feld

  In dieser Lektion lernst du, wie geladene Körper aufeinander wirken, ohne sich zu berühren. Du beschreibst das elektrische Feld mit Feldlinien, unterscheidest homogenes und radiales Feld und berechnest die Feldstärke aus Kraft und Ladung.

  Klasse 1022 Min

• Elektromagnetische Induktion

  In dieser Lektion lernst du, wie aus Bewegung und Magnetismus elektrische Spannung entsteht. Du verstehst, wann eine Spannung induziert wird, wie Generator und Transformator funktionieren, wie die Lenzsche Regel die Richtung bestimmt und wie du die Spannung am Transformator berechnest.

  Klasse 1020 Min

• Halbleiter

  In dieser Lektion lernst du, was Halbleiter von Leitern und Isolatoren unterscheidet und wie Dotierung ihre Leitfähigkeit gezielt verändert. Du berechnest mit dem ohmschen Gesetz den Vorwiderstand für eine LED und verstehst, warum eine Diode Strom nur in eine Richtung durchlässt.

  Klasse 1020 Min

• Wechselstrom

  Wechselstrom ist die Stromart, die aus jeder Steckdose kommt, und ändert ständig seine Richtung. In dieser Lektion lernst du den Unterschied zwischen Gleichstrom und Wechselstrom, rechnest mit der Formel für den Effektivwert und erfährst, warum die Netzspannung als 230 Volt angegeben wird, obwohl sie ständig schwankt.

  Klasse 1020 Min

• Diode und Transistor: Funktion und Berechnung

  Diode und Transistor sind Halbleiter-Bauteile: Die Diode lässt Strom nur in einer Richtung durch, der Transistor schaltet oder verstärkt einen großen Strom mit einem kleinen Steuerstrom. In dieser Lektion lernst du den Aufbau mit dem pn-Übergang kennen, berechnest den Vorwiderstand einer LED und die Stromverstärkung eines Transistors.

  Klasse 1120 Min

• Kondensator

  In dieser Lektion lernst du, wie ein Kondensator elektrische Ladung zwischen zwei Elektroden speichert und wie sich diese Fähigkeit mit der Kapazität C beschreiben lässt. Du rechnest mit den Formeln C = Q / U und E = ½ · C · U² und lernst typische Bauformen und Anwendungen von Kondensatoren kennen.

  Klasse 1120 Min

• Lorentzkraft

  Die Lorentzkraft ist die Kraft, die ein Magnetfeld auf eine bewegte elektrische Ladung ausübt. In dieser Lektion lernst du die Formel F = q · v · B, rechnest Beispiele zum Elektron im Fadenstrahlrohr und erfährst, warum bewegte Ladungen im Magnetfeld auf einer Kreisbahn laufen.

  Klasse 1120 Min

• Elektrischer Schwingkreis: Aufbau und Frequenz

  Ein elektrischer Schwingkreis besteht aus Kondensator und Spule, zwischen denen die Energie hin und her pendelt, und seine Frequenz folgt aus der Thomsonschen Formel. In dieser Lektion lernst du den Ablauf einer Schwingung kennen, berechnest Periodendauer und Frequenz und verstehst, wie ein Radio einen Sender einstellt.

  Klasse 1220 Min

• Hall-Effekt: Hallspannung und Hall-Sensor

  Der Hall-Effekt ist das Entstehen einer elektrischen Spannung quer zu einem stromdurchflossenen Leiter, der von einem Magnetfeld senkrecht durchsetzt wird. Diese Hallspannung ist proportional zur magnetischen Flussdichte, deshalb lassen sich damit Magnetfelder, Drehzahlen und Positionen messen. In dieser Lektion verstehst du die Ladungstrennung durch die Lorentzkraft, berechnest die Hallspannung und erfährst, warum Hall-Sensoren aus Halbleitern bestehen.

  Klasse 1220 Min

• Selbstinduktion: Spule bremst Stromänderungen

  Selbstinduktion Spule heißt: Ändert sich der Strom in einer Spule, induziert sie in sich selbst eine Spannung, die der Änderung entgegenwirkt. In dieser Lektion lernst du, wie du die Selbstinduktionsspannung mit der Induktivität in Henry berechnest, warum beim Ausschalten Funken entstehen und wie viel Energie eine Spule speichert.

  Klasse 1220 Min

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