Aufgabenblock — AFB III
Begründen statt nur rechnen: rückwärts arbeiten, Strukturen erkennen und eigene Begründungssätze formulieren, bevor du die Musterlösung aufklappst.
Widerlege in 3–4 Sätzen, dass eine Lampe den Strom verbraucht, der aus der Batterie kommt.
Hinweis: Zähle gedanklich die Elektronen vor und hinter der Lampe – und frage dann, was aus der Lampe herauskommt.
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Musterlösung: Die Aussage ist falsch. Die Elektronen laufen im geschlossenen Kreis herum und werden dabei nicht weniger – vor und hinter der Lampe fließen gleich viele. Verbraucht wird nichts: Die Batterie überträgt Energie zur Lampe, und die Lampe gibt sie als Licht und Wärme an die Umgebung ab. Richtig muss es heißen, dass Energie übertragen und entwertet wird.
Vergleiche in 3–4 Sätzen, was im Stromkreis im Kreis läuft und was nur in eine Richtung fließt.
Hinweis: Die Fahrradkette hilft: Was bewegt sich dort im Kreis, und was kommt am Hinterrad an?
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Musterlösung: Die Elektronen laufen im Leiter im Kreis und werden nicht weniger; sie wandern dabei sehr langsam, etwa 0,1 mm pro Sekunde. Die Energie dagegen fließt nur in eine Richtung, von der Quelle zum Gerät, und wird dort an die Umgebung abgegeben. Genau wie bei der Fahrradkette: Die Kette läuft im Kreis, übertragen wird die Energie vom Pedal zum Hinterrad. Beides braucht den geschlossenen Kreis, ist aber nicht dasselbe.
Erkläre in 3–4 Sätzen, warum die Lampe sofort leuchtet, obwohl die Elektronen nur etwa 0,1 mm pro Sekunde vorankommen.
Hinweis: Ein Gartenschlauch ist schon voll Wasser, bevor du den Hahn aufdrehst.
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Musterlösung: Im Draht sind überall schon frei bewegliche Elektronen vorhanden, auch direkt im Glühdraht der Lampe. Beim Einschalten setzen sich alle Elektronen im ganzen Kreis praktisch gleichzeitig in Bewegung, denn das Signal breitet sich fast mit Lichtgeschwindigkeit aus. Kein Elektron muss also erst von der Batterie zur Lampe wandern. Wie beim vollen Gartenschlauch kommt sofort vorn etwas heraus, obwohl das Wasser selbst langsam fließt.