Lösungsblatt

Energie - das brauche ich?!
(Lösungen)
Textbeispiele
In welchem Satz wird der Begriff Energie nicht im physikalischen Sinn verwendet?
• Meine Energie ist völlig verbraucht.
Energieformen
Schreibe die Energieformen in die richtigen Kästchen:
1. Potentielle Energie
2. Chemische Energie / Wärmeenergie
3. Wärmeenergie
4. Elektrische Energie
5. Bewegungsenergie („Kirsch-Kernenergie“)
6. Bewegungsenergie
Energieformen und Energieträger
Die Energieträger sind (von links oben nach rechts unten):
Sonne, Kernenergie, Biomasse, Wasser, Steinkohle, Wind, Erdöl, Erdgas.
Wirkungen des Stromes und dazu passende Geräte sind z. B.:
Bewegung (Elektroauto, Ventilator), Licht (Lampe), Wärme (Heizung,
Elektroherd), Schall (Stereoanlage), ...
Jede Energieform benötigt Energieträger. Die Energie des Energieträgers wird in
andere Energieformen umgewandelt . Energie kann nicht verloren gehen, sie kann
nur in andere Energieformen umgewandelt werden. Licht, Schall, elektrische
Energie, usw. sind Energieformen .
Strom: Lass uns Dampf machen!
Arbeitsblatt / Lösungsblatt AL1
Energie und Umwelt
Das „Problem“ der Energieumwandlung (Lösung)
Jeder der folgenden Fachbegriffe passt in eine Lücke im unten stehenden Text. Lies
zuerst den ganzen Text und überlege dabei, welche Wörter an welche Stellen
gehören. Trage erst dann die Wörter an der richtigen Stelle ein.
alternative Energiequellen, Erdöl, Luftverschmutzung, Sonnenenergie,
Wasser, Rohstoffe, Schadstoffe, Rohstoffe, fossile Brennstoffe, Wolle
Rohstoffe sind Materialien, die von der Natur „geliefert“ und auf verschiedenste
Weise vom Menschen verwendet werden; z. B. Erz, Gestein, Kohle, Erdöl, Wolle,
Baumwolle. Auch Wasser, Sonne und Wind werden manchmal als Rohstoffe (zur
Energiegewinnung)
bezeichnet.
Manche
Rohstoffe,
besonders
die
fossilen
Brennstoffe, sind nur in begrenzter Menge auf unserer Erde vorhanden und werden
in näherer oder fernerer Zukunft versiegen. Durch Ausnutzung anderer, sogenannter
erneuerbarer oder alternativer Energiequellen werden diese Rohstoffe für die
Zukunft geschont, weil sie zur Herstellung lebensnotwendiger Dinge (z. B.
Medikamente) dringender benötigt werden als zur Energieerzeugung.
Ein weiteres Problem der fossilen Brennstoffe ist, dass bei ihrer Verbrennung
Schadstoffe entstehen, die für Luftverschmutzung und andere Umweltbelastungen
verantwortlich sind. Umweltschonendere Möglichkeiten zur Energiegewinnung sind
z. B. Wasserkraft, Windkraft und Sonnenenergie .
Strom: Lass uns Dampf machen!
Arbeitsblatt / Lösungsblatt AL9
Strom - kein Problem für mich
(Lösungen)
Stromkreis - Die richtige Verbindung:
In welchen der dargestellten Fälle leuchtet das Lämpchen? Kreuze an.
Batterie
Batterie
Batterie
Batterie
X
X


Das Lämpchen leuchtet, wenn das Kontaktplättchen und der Schraubsockel mit je
einem Pol der Batterie verbunden sind.
Stromleitung - Die „lange Hand“ der Energiequellen:
Verlängere den Weg zwischen den Polen der Stromquelle (Batterie) und dem
Verbraucher (Lämpchen) durch Stromleitungen (Kabel). Auch jetzt leuchtet das
Lämpchen.
Was bedeuten diese Schaltsymbole?
Schaltplan:
...........
Verbraucher (Lämpchen, ...)
...........
Stromquelle (Batterie, ...)
...........
Stromleitung (Kabel)
Leiter - Nichtleiter:
Was passiert? (Versuch 1):
Metalle leiten den Strom gut (besonders gut leitet Kupfer).
Plastik, Wolle, .... leiten den Strom nicht, sie sind Isolatoren.
Was passiert? (Versuch 2):
Salzwasser, Säuren und Laugen leiten den elektrischen
Strom ebenfalls.
Stromkreis - Zusammenfassung:
Das Lämpchen leuchtet bei Bild 1, 4, 5, 6, 7 und 8
Strom: Lass uns Dampf machen!
Arbeitsblatt / Lösungsblatt AL12
Elektrische Spannung
(Lösungen)
Spannung einer Batterie
Der Ladungsunterschied zwischen den beiden Polen der Batterie kann mit einem
Voltmeter gemessen werden. Die Einheit der elektrischen Spannung U ist 1 Volt.
Elektrische Spannung - Zusammenfassung
1)
Stromquelle
2) Schaltskizze:
Verbraucher
V Voltmeter
Schalter
3) Die linke Zeichnung zeigt eine Parallelschaltung.
V
V
4) Welcher Schalter muss geschlossen werden, damit die Lampe leuchtet?
Linke Zeichnung: Schalter 1 und 2. Rechte Zeichnung: Schalter 1 oder 2.
5) Parallelschaltung:
6) Schließe die Geräte richtig an.
7) Die Lampe leuchtet in der rechten Abbildung,
weil Plus- und Minuspol am Lämpchen
angeschlossen sind. (In der linken Abbildung ist
das Lämpchen mit 2 Pluspolen verbunden.)
8) Schaltskizze:
V
9) Beim Fließen des elektrischen Stromes bewegen sich die negativen Elektronen in
die Richtung des positiven Pols der Stromquelle.
Strom: Lass uns Dampf machen!
Arbeitsblatt / Lösungsblatt AL17
Stromstärke
(Lösungen)
Stromstärke - Zusammenfassung
1) Zeichne in der Zeichnung die Verbindungskabel richtig ein:
A
2) Richtig sind die Schaltskizzen a) und b): Die Stromstärke kann am Amperemeter
abgelesen werden.
3) Die abgebildete Schaltung ist an 4 Stellen unterbrochen. Zeichne die
Verbindungsstücke so ein, dass daraus eine Serienschaltung entsteht.
4) Muss gemessen werden!
5) Die Anzahl der Elektronen, die pro Sekunde durch den Leiter fließen, nennen wir
Stromstärke . Sie wird in Ampere (A) gemessen.
Strom: Lass uns Dampf machen!
Arbeitsblatt / Lösungsblatt AL17
Widerstand
(Lösungen)
Widerstand
Bei allen Versuchsanordnungen ergibt sich eine unterschiedliche Stromstärke. Die
Drähte haben also einen unterschiedlichen Widerstand.
Widerstand - Zusammenfassung
1) Zeichne einen Stromkreis bestehend
aus: Stromquelle, Verbraucher und
Widerstand
Ω
2) Kreuze die richtige(n) Antwort(en) an:
⊗
⊗
⊗
⊗
Der Widerstand wird in Ohm gemessen.
Der Widerstand in einem Leiter behindert den Stromfluss.
Der Widerstand bewirkt eine Veränderung der Stromstärke.
Zwischen Spannung, Stromstärke und Widerstand gibt es einen Zusammenhang.
3) Im Fall 3 ist der Widerstand am größten, daher ist die Stromstärke ebenfalls am
größten.
4) Begründe, warum jeder Verbraucher als Widerstand gilt. Jeder Verbraucher
besteht aus Metallteilen - die Elektronen werden an den Metallatomen
„abgebremst“.
5) Die Stromstärke steigt, wenn die Spannung sinkt oder der Widerstand kleiner
wird.
Strom: Lass uns Dampf machen!
Arbeitsblatt / Lösungsblatt AL17
Arbeit und Leistung des elektrischen Stroms
„Mit einer Kilowattstunde Strom kann man ...“ (Lösung)
1 kg Wäsche waschen.
30 Stunden Radio hören.
3 Stunden bügeln.
67 Stunden mit einer elektrischen Modell-Eisenbahn spielen.
mit einem Elektroauto 5 km weit fahren.
eine 40-Watt-Lampe 25 Stunden lang brennen lassen.
30 Liter Wasser für eine Dusche auf 37° C erwärmen.
10 Stunden lang fernsehen.
7 Jahre lang 3-mal täglich Zähne putzen.
Eine 100 m2-Wohnung 15 Minuten lang auf 20° C Raumtemperatur halten.
2 Tage lang einen 150-Liter-Kühlschrank betreiben.
3 Jahre lang täglich elektrisch rasieren.
Strom: Lass uns Dampf machen!
Arbeitsblatt / Lösungsblatt AL17
Strom„verbrauch“
(Lösung)
Im Verlauf eines Tages wird einmal mehr, einmal weniger Strom verbraucht. Erkläre
die Ursachen. Trage in die Kästchen ein, was die meisten Menschen zu dieser
Tageszeit machen, wann besonders viel Strom gebraucht wird usw.
Mögliche Lösungsvorschläge (von oben nach unten):
Viele Menschen schlafen, kaum Maschinen in Betrieb
Wenige Maschinen in Betrieb, einige Menschen beginnen zu arbeiten
Frühstückspause
Es wird gekocht.
Mittagspause
Feierabend, viele Maschinen stehen still
Nachrichten (Fernsehen), Fußballspiel (Flutlicht)
Strom: Lass uns Dampf machen!
Arbeitsblatt / Lösungsblatt AL17
Strom im Haushalt
Gefahren des elektrischen Stromes (Lösungen)
Die Fragen werden verglichen, und es wird darüber diskutiert.
1) Benütze nie ein Radio oder ein anderes Elektrogerät in der Badewanne.
richtig
falsch
2) Wenn dir ein elektrisches Gerät ins Wasser fällt, darfst du es herausholen.
richtig
falsch
3) Wenn in einer Wohnung kleine Kinder leben, sollen die Steckdosen mit
„Kindersicherungen“ abgedeckt sein.
richtig
falsch
4) Es besteht Lebensgefahr, wenn Kabel von Elektrogeräten schadhaft sind.
richtig
falsch
5) Wenn du ein Elektrogerät ausschalten möchtest, darfst du auch am Kabel
anziehen.
richtig
falsch
6) Du darfst mit einer Hand an einem Elektrogerät hantieren und gleichzeitig die
andere Hand unter das fließende Wasser halten.
richtig
falsch
7) Du darfst keine Metallgegenstände in die Steckdose stecken.
richtig
falsch
8) Du darfst auf keinen Fall herabhängende Leitungen berühren.
richtig
falsch
9) Du darfst in der Nähe von Hochspannungsleitungen spielen (z. B. auf den Dächern
von Eisenbahnwaggons).
richtig
falsch
10) Wenn dein(e) Freund(in) in den Stromkreis gerät, darfst du ihn (sie) berühren.
richtig
falsch
11) Der Strom sucht sich immer den kürzesten Weg zur Erde.
richtig
falsch
Strom: Lass uns Dampf machen!
Arbeitsblatt AL29
Wasserkraftwerk
(Lösungen)
Laufkraftwerk:
Wasser durchströmt die Turbine. Dabei wird die potentielle Energie des Wassers
(höherer Wasserstand durch Aufstauen des Wassers) in kinetische Energie
(Bewegung der Turbine) umgewandelt. Die Turbine treibt den Generator an. Der
Generator verwandelt die kinetische Energie in elektrische Energie.
Speicherkraftwerk:
Setze folgende Begriffe in den Text ein: Rohr, Turbine, Stausee, Wasser, Generator, elektrische
Wasser fällt vom Stausee durch ein Rohr in die Tiefe und dreht die Turbine . Die
Turbine treibt den Generator an, der die Kraft des strömenden Wassers in
elektrische Energie umwandelt.
Wärmekraftwerk
Eine schematische Darstellung (Lösung)
Fülle den Lückentext aus, indem du folgende Begriffe verwendest:
Pumpe, Generator, Dampferzeuger, Kessel, Kondensator, Turbine, Wasser, Dampf, Wärme
Im Kessel wird der Brennstoff verbrannt und dadurch Wärme erzeugt. Diese Wärme
wird auf das Wasser übertragen, das in den Rohrleitungen durch den
Dampferzeuger strömt. Das Wasser verdampft, der überhitzte Dampf wird auf die
Turbine geleitet. Dieser unter hohem Druck und hoher Temperatur stehende Dampf
treibt beim Durchströmen die Flügelräder der Turbine an. An die Turbine
angekoppelt ist der Generator, der den elektrischen Strom erzeugt. Der in der
Turbine „abgearbeitete Dampf" wird im Kondensator wieder abgekühlt, kondensiert
zu Wasser und wird mit Hilfe der Pumpe in das Rohrnetz des Kessels zurückgepumpt,
um dort erneut erhitzt und verdampft zu werden.
Strom: Lass uns Dampf machen!
Arbeitsblatt AL29
Wer viel liest, muss Wichtiges
zusammenfassen können.
Weißt du, wie ...
... sich im Lauf der Zeit die Brennstoffe geändert haben?
1902 ................. Kohle .................. Rohöl .................. Erdgas ...........................1995
... sich im Lauf der Zeit die Technik geändert hat?
1902 .....Kolbendampfturbine .... Dampfturbine .... Rauchgasreinigung .... 1995
... wann und wodurch der Wirkungsgrad des Kraftwerkes wesentlich gesteigert werden konnte?
1902 ..........................1977 durch die Fernwärmeauskopplung ........................ 1995
Wärmekraftwerk
Wie funktioniert es? (Lösung)
Im Kraftwerkskessel
wird Dampf erzeugt.
Der Dampf strömt
über eine Turbine.
Die Turbine dreht
sich.
Der Generator wird
durch die Turbine
angetrieben und
erzeugt elektrische
Energie.
Der elektrische
Strom wird über
Hochspannungsleitu
ngen weitergeleitet.
Wasserkraftwerk - Wärmekraftwerk
Ein Vergleich (Lösung)
VORTEILE
NACHTEILE
Wasserkraftwerk
(Beispiel Gaming)
gleichbleibende Stromerzeugungskosten
geringe Betriebskosten
kostenlose Primärenergie
Hochwasserschutz
Freizeitaktivitäten (bei Stauseen)
hohe Baukosten
unterschiedliche Stromerzeugung
(nach Jahreszeiten)
Strom: Lass uns Dampf machen!
Wärmekraftwerk
(Beispiel Simmering)
Auskoppelung von Fernwärme möglich
große Leistung
höhere Errichtungskosten
Stromerzeugungskosten
abhängig von Brennstoffkosten
hohe Betriebskosten
Arbeitsblatt / Lösungsblatt AL34
„Stromerzeugung“ im Kleinen
Dynamo und Generator (Lösungen)
Dynamo
Beschrifte die Teile des Dynamos:
1) Antriebsrad, 2) Gehäuse, 3) Antriebswelle, 4) Magnetläufer, 5) Spule, 6) Anschluss-Schraube
Wird die Spule überbrückt, leuchtet die Lampe heller.
Generatorprinzip
1) Wird ein Magnet in einer Kupferdrahtspule bewegt, so zeigt das Messgerät eine elektrische Spannung
an.
2) Es entsteht ebenso eine elektrische Spannung, die Lampe leuchtet.
3) Mechanische Energie wird in elektrische Energie umgewandelt.
4) Im oberen Versuch (1. Abb.) wird der Dauermagnet in der feststehenden Spule bewegt. Im unteren
Versuch (2. Abb.) wird die Spule im feststehenden Magneten bewegt.
5) Nein, es kann auch die Spule bewegt werden.
Generatoraufbau
1)
Spule
Magnet
Gehäuse
Spule
Spule
2) Die Turbine ist mit dem Magneten verbunden. Dreht sich die Turbine, so dreht sich auch der
Magnet. Es entsteht dadurch eine elektrische Spannung.
Strom: Lass uns Dampf machen!
Arbeitsblatt / Lösungsblatt AL37