30 Aufgaben von AFB I bis III: das Wassermodell auf den Stromkreis übertragen, mit Ladung und Energie rechnen und die Grenzen des Modells benennen.
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Übungsaufgaben
Dreißig Aufgaben, bunt gemischt — zum Klicken, Ziehen, Zuordnen, Rechnen und Knobeln. Jede Übung gibt dir sofort Rückmeldung; bei Schwierigkeiten helfen dir die gestuften Tipps. Die Chips zeigen das Anforderungsniveau: AFB I heißt wiedergeben und direkt anwenden, AFB II heißt selbst entscheiden und verknüpfen, AFB III heißt begründen, beurteilen oder eine Falle durchschauen. Mix verbindet Wissen aus mehreren Unterkapiteln, Trick warnt: Hier steckt eine Falle drin. Der Balken oben zeigt dir, wie viele der 30 Aufgaben du schon gelöst hast.
A1
Die Lampe verbraucht Strom
AFB IIITrick
Widerlege Tobias’ Behauptung: „Die Lampe verbraucht Ladung, deshalb ist hinter ihr die Stromstärke kleiner als davor.“ Vor der Lampe zeigt das Amperemeter 0,25 A. Trage die Werte ein, die sich aus dem Modell für die ersten 40 s ergeben.
Trage alle Werte ein. Enter prüft alle Felder auf einmal.
Wie das Wasser hinter dem Wasserrad fließt, fließt die Ladung hinter der Lampe weiter: 0,25 A. In 40 s ist das Q = 0,25 A · 40 s = 10 C vor und hinter der Lampe, der Unterschied ist 0 C. Verbraucht wird nur Energie. Typischer Fehler: Energie und Ladung verwechseln.
Im Modell geht am Wasserrad kein Wasser verloren. Was bedeutet das für die Stromstärke hinter der Lampe?
Hinter der Lampe 0,25 A, in 40 s je 0,25 · 40 = 10 C, Unterschied 0.
A2
Ladung im Modellkreis
AFB II
Stelle die vollständige Rechnung dar: Wie viel Ladung strömt 2 min lang durch einen Modellkreis, in dem der Wasserstrom einer Stromstärke von 0,25 A entspricht?
Setze den Bauplan von links nach rechts zusammen. Ein Klick legt den Baustein auf den nächsten freien Platz, ein Klick im Bauplan legt ihn zurück. Enter funktioniert genauso.
Q = I · t = 0,25 A · 120 s = 30 C. Die Zeit muss in Sekunden stehen: 2 min = 120 s. Die Fallen: I / t hat die falsche Form, 0,25 A · 2 s = 0,5 C und 0,25 : 120 ≈ 0,002 sind Folgen von Rechenfehlern.
Gesucht ist die Ladung: Erst die Formel, dann die Werte mit der Zeit in Sekunden, dann das Ergebnis.
Q, = I · t, = 0,25 A · 120 s, = 30 C.
A3
Wasser und Strom im Vergleich
AFB II
Vergleiche den Wasserkreislauf und den Stromkreis: Ordne jede Eigenschaft dem passenden Bereich zu.
Ordne jede Karte einem der drei Bereiche zu. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, dann 1–3 für den Bereich, 0 zurück.
1 nur Wasserkreislauf
2 beide
3 nur Stromkreis
Pumpe, Rohre und nasses Wasser gibt es nur im Modell; Batterie und metallische Leitungen nur im Stromkreis. Gemeinsam sind die Struktur und die Gesetze: geschlossener Kreis, Antrieb durch Druck bzw. Spannung, überall gleicher Strom. Typischer Fehler: „nasse“ Eigenschaften auf den Stromkreis übertragen.
Das Modell leiht dem Stromkreis seine Gesetze, nicht seine Bauteile.
Nur Modell: Rohre mit Wasser, Pumpe. Nur Stromkreis: Batterie, Metall-Leitungen. Beide: geschlossener Kreis, gleicher Strom, Antrieb durch Druck/Spannung.
