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Wirkungen des elektrischen Stroms

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Team Digital
Wirkungen des elektrischen Stroms
lernst du in der Primarschule 6. Klasse - Sekundarstufe 1. Klasse - 2. Klasse - 3. Klasse

Grundlagen zum Thema Wirkungen des elektrischen Stroms

Wirkungen des elektrischen Stroms – einfach erklärt

Beim elektrischen Strom unterschieden wir vier verschiedenen Wirkungen:

Die Wirkungen des elektrischen Stroms sind: die Wärmewirkung, die Lichtwirkung, die magnetische Wirkung und die chemische Wirkung.

Wenn du dich in deinem Zuhause umschaust, kannst du sicher viele Geräte entdecken, die mit Strom funktionieren. Wir schauen uns heute kurz an, auf welche Weise Strom wirken kann.

Elektrischer Strom und seine Wirkung

Wirkungen des elektrischen Stroms – die Wärmewirkung

Das erste Beispiel ist der Wasserkocher. Im Wasserkocher befindet sich eine Heizwendel. Das ist ein Draht aus einem bestimmten Material, das einen hohen elektrischen Widerstand hat. Nun fließt Strom durch die Wendel. Das kannst du dir so vorstellen: Der elektrische Strom besteht aus kleinen Teilchen, den Ladungsträgern, die sich in eine Richtung bewegen. Die Voraussetzung für den Stromfluss ist die Spannung, die hier die Steckdose zur Verfügung stellt.

Wenn die Ladungsträger durch den Heizdraht fließen, stoßen sie dort mit anderen Teilchen zusammen. Durch Reibung entsteht Wärme, die sich auf das Wasser überträgt und es zum Kochen bringt. Das ist die Wärmewirkung des elektrischen Stroms.

Wirkungen des elektrischen Stroms – die Lichtwirkung

Die Lichtwirkung kannst du zum Beispiel bei LED-Lampen beobachten. Auch in diesem Fall fließt der Strom, also die geladenen Teilchen, durch das Bauteil. Bei einer LED-Lampe sind das die sogenannten Leuchtdioden. Die geladenen Teilchen des Stroms geben Energie an diese Bauteile ab, die dann in Licht umgewandelt wird. Das ist die Lichtwirkung des elektrischen Stroms.

Wirkungen des elektrischen Stroms – die magnetische Wirkung

Schauen wir uns die Lautsprecher an. Ein Lautsprecher besteht in der Regel aus einem Magneten und einer Spule, die an der Membran befestigt ist. Wenn Strom durch die Spule fließt, wird sie zu einem Elektromagneten, dessen Polung von der Stromrichtung abhängt. Das ist die magnetische Wirkung des elektrischen Stroms. Je nach Richtung des Stroms wird die Spule vom Magneten abgestoßen oder angezogen. So wird die Membran in periodische Schwingungen versetzt und erzeugt einen Ton.

Wirkungen des elektrischen Stroms – die chemische Wirkung

Zu guter Letzt werfen wir einen Blick auf das Smartphone. Wenn du es an die Steckdose anschließt, wird der Akku aufgeladen. Beim Aufladen wird durch die Energie des Stroms ein chemischer Prozess angetrieben. Das ist die chemische Wirkung des elektrischen Stroms. Wenn du das Smartphone benutzt, wird diese chemische Energie wieder in elektrischen Strom umgewandelt.

Zusammenfassung der vier Wirkungen des elektrischen Stroms

  • Durch die Wärmewirkung des elektrischen Stroms kann aus elektrischer Energie Wärme erzeugt werden.
  • Durch die Lichtwirkung kann über Stromfluss Licht ausgesendet werden.
  • Durch die magnetische Wirkung kann über einen stromdurchflossenen Leiter eine magnetische Kraft wirken.
  • Durch die chemische Wirkung kann elektrische Energie umgewandelt und in Form von chemischer Energie gespeichert werden.

Häufig gestellte Fragen zum Thema Wirkungen des elektrischen Stroms

Welche Wirkungen des elektrischen Stroms gibt es?
Was ist eine magnetische Wirkung?
Wie kommt die Lichtwirkung zustande?
Wie funktioniert die chemische Wirkung des elektrischen Stroms?
Wie entsteht die Wärmewirkung?

Wirkungen des elektrischen Stroms Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Wirkungen des elektrischen Stroms kannst du es wiederholen und üben.
  • Gib Beispiele für die vier Wirkungen des elektrischen Stroms an.

    Tipps

    Die magnetische Wirkung kann zu Schall führen.

    In elektrischen Geräten, die die Wärmewirkung des elektrischen Storms nutzen, sind Heizspiralen verbaut. Heizspiralen sind dicke Drähte, die sich durch den hindurchfließenden Strom stark aufheizen.

    Lösung

    Elektrischer Strom ist in unserem täglichen Leben unverzichtbar. Wir können seine Wirkung in vier Bereich unterteilen:

    Die Wärmewirkung:
    In elektrischen Geräten, die die Wärmewirkung des elektrischen Stroms nutzen, sind Heizspiralen verbaut. Heizspiralen sind dicke Drähte, die sich durch den hindurchfließenden Strom stark aufheizen. Dies liegt daran, dass die elektrisch geladenen Teilchen, die den Strom ausmachen, in Bewegung sind und sowohl untereinander, als auch mit den festsitzenden Atomen im Draht wechselwirken. Dadurch entsteht Wärme, welche an die Umgebung der Heizspirale abgegeben wird.
    Beispiele hierfür sind:

    • Wasserkocher
    • Kaffeemaschine
    • Eierkocher
    Die Lichtwirkung:
    Auch die Lichtwirkung entsteht dadurch, dass elektrisch geladene Teilchen wechselwirken und Energie abgeben. In diesem Fall geben sie die Energie jedoch in Form von Licht ab. Dafür werden spezielle Materialien verwendet.
    Beispiele hierfür sind:
    • LED
    • Energiesparlampe
    Die magnetische Wirkung:
    Jeder stromdurchflossene Draht erzeugt ein (schwaches) Magnetfeld. Durch die so erzeugte magnetische Wirkung kann beispielsweise eine Membran in Schwingung versetzt werden, welche dann Schall erzeugt.
    Beispiele hierfür sind:
    • Lautsprecher
    • Kopfhörer
    Übrigens: Die magnetische Wirkung, über die der Storm letztendlich zu Bewegung führt wird auch in Elektromotoren genutzt.

    Die chemische Wirkung:
    Bei der sogenannten Elektrolyse wird mit Hilfe von elektrischem Strom Wasser aufgespalten in Wasserstoff und Sauerstoff. Dieser Vorgang kann auch umgekehrt genutzt werden, indem chemisch gespeicherter Strom bei Bedarf wieder abgegeben wird.
    Ein Beispiel hierfür ist:

    • Handyakku

  • Fasse die vier Wirkungen des elektrischen Stroms zusammen.

    Tipps

    Hier wird die Wärmewirkung in einer Heizspirale veranschaulicht.

    Beispiele für die magnetische Wirkung des elektrischen Stroms sind Lautsprecher und Kopfhörer. Hierbei wird durch die erzeugte magnetische Wirkung eine Membran in Schwingung versetzt.

    Lösung

    Elektrische Geräte vereinfachen unser Leben. Sie nutzen dabei den elektrischen Strom, indem elektrische Energie in andere Energieformen umgewandelt wird. Die dadurch entstehende Wirkung des elektrischen Stroms können wir physikalisch in vier Bereich unterteilen:

    • Die Wärmewirkung:
    In elektrischen Geräten, die die Wärmewirkung des elektrischen Storms nutzen, wie z. B. Wasserkochern, sind Heizspiralen verbaut. Heizspiralen sind dicke Drähte, die sich durch den hindurchfließenden Strom stark aufheizen. Dies liegt daran, dass die elektrisch geladenen Teilchen, die den Strom ausmachen, in Bewegung sind und sowohl untereinander, als auch mit den fest sitzenden Atomen im Draht wechselwirken. Dadurch entsteht Wärme, welche an die Umgebung der Heizspirale abgegeben wird.
    • Die Lichtwirkung:
    Auch die Lichtwirkung, welche beispielsweise bei LEDs genutzt wird, entsteht dadurch, dass elektrisch geladene Teilchen wechselwirken und Energie abgeben. In diesem Fall geben sie die Energie jedoch in Form von Licht ab. Dafür werden spezielle Materialien verwendet.
    • Die magnetische Wirkung:
    Jeder stromdurchflossene Draht erzeugt ein (schwaches) Magnetfeld. Durch die so erzeugte magnetische Wirkung kann beispielsweise eine Membran in Schwingung versetzt werden, welche dann Schall erzeugt. Dies wird beispielsweise in Lautsprechern genutzt.
    • Die chemische Wirkung:
    Mit der Energie des elektrischen Stroms können Stoffe zersetzt oder umgewandelt werden. Bei der sogenannten Elektrolyse beispielsweise wird mit Hilfe von elektrischem Strom Wasser aufgespalten in Wasserstoff und Sauerstoff. Dieser Vorgang kann auch umgekehrt genutzt werden, indem chemisch gespeicherter Strom bei Bedarf wieder abgegeben wird
  • Beschreibe, wie der Föhn die Wirkung des elektrischen Stroms ausnutzt.

    Tipps

    Elektrischer Strom wird unter anderem in einigen Geräten verwendet, um Hitze bzw. Wärme zu erzeugen. Wir sprechen dann von der Wärmewirkung des elektrischen Stroms.

    Fließt ein elektrischer Strom, so heißt das, dass sich elektrisch geladene Teilchen im Leiter bewegen.

    Lösung

    Elektrischer Strom wird unter anderem in einigen Geräten verwendet, um Hitze bzw. Wärme zu erzeugen. Wir sprechen dann von der Wärmewirkung des elektrischen Stroms.

    Ein Föhn ist ein Beispiel für ein Gerät, bei dem die Wärmewirkung des elektrischen Stroms genutzt wird.
    Im Inneren des Föhns befindet sich ein Heizdraht. Wird dieser vom elektrischen Strom durchflossen, erwärmt er sich. Dies liegt daran, dass die elektrisch geladenen Teilchen, die den Strom ausmachen, in Bewegung sind und sowohl untereinander, als auch mit den festsitzenden Atomen im Draht wechselwirken. Dadurch entsteht Wärme, welche an die Umgebung des Heizdrahtes abgegeben wird. Neben dem Heizdraht besitzt ein Föhn auch ein Gebläse. Diese pustet Umgebungsluft an dem Heizdraht vorbei. Die Luft erwärmt sich dabei und kann dann zum Trocknen der Haare verwendet werden.

    Physikalisch betrachtet wandelt der Föhn somit elektrische Energie in Wärmeenergie um.

  • Erkläre die Funktionsweise der Klingelschaltung.

    Tipps

    Wir unterscheiden zwischen vier verschiedenen Wirkungen des elektrischen Stroms:

    • Wärmewirkung
    • Lichtwirkung
    • magnetische Wirkung
    • Lichtwirkung

    Jeder stromdurchflossene Draht erzeugt ein (schwaches) Magnetfeld.

    Es ist nur eine einzige Aussage richtig.

    Lösung

    Wir unterscheiden zwischen vier verschiedenen Wirkungen des elektrischen Stroms:

    • Wärmewirkung
    • Lichtwirkung
    • magnetische Wirkung
    • Lichtwirkung

    Die elektrische Klingel nutzt die magnetische Wirkung des elektrischen Stroms aus.

    $\implies$ Die Aussage "Die Klingelschaltung nutzt die chemische Wirkung des elektrischen Stroms" ist somit falsch.

    Wir betrachten im Folgenden genauer wie die Schaltung aufgebaut ist und wie die magnetische Wirkung bei der Klingelschaltung genutzt wird:

    Die Klingelschaltung beinhaltet eine Spannungsquelle, einen Schalter, eine Spule, eine Metallelement über der Spule, welches mit dem Klöppel verbunden ist, und die Glocke. Wird der Schalter geschlossen, so ist der Stromkreis geschlossen und es fließt ein elektrischer Strom durch die Spule. Wir wissen: Jeder stromdurchflossene Draht erzeugt ein (schwaches) Magnetfeld.

    $\implies$ Die Aussage "Fließt Strom durch die Kupferspule, so wird diese zum Magneten" ist somit richtig.

    Der so angeschaltete Magnet zieht das Metallelement über der Spule an. Es bewegt sich auf die Spule zu. Der Klöppel bewegt sich somit in Richtung Glocke

    $\implies$ "Bei geschlossenem Stromkreis wird der Klöppel von der runden Glocke angezogen" ist jedoch falsch.

    Nicht die Glocke zieht den Klöppel an, sondern die Spule das Metallelement. Die Bewegung des Klöppels ist nur eine Folge von dieser Anziehung. Da sich der Klöppel zur Glocke bewegt, ertönt die Glocke sobald der Klöppel gegen sie stößt. Allerdings ertönt die Glocke bei geschlossenem Stromkreis bei dieser Klingelanlange nur einmal. Solange der Stromkreis geschlossen ist, ruht der Klöppel dann an der Glocke und schlägt nicht weiter gegen ihn.

    $\implies$ Die Aussage "Solange der Stromkreis geschlossen ist, ertönt die Klingel" ist somit falsch.

  • Beschreibe die Anwendung der magnetischen Wirkung des Stroms beim Elektromotor.

    Tipps

    Jeder stromdurchflossene Draht erzeugt ein (schwaches) Magnetfeld.

    Zuletzt resultiert der elektrische Strom in einer Bewegung.

    Lösung

    Die magnetische Wirkung des elektrischen Stroms:
    Jeder stromdurchflossene Draht erzeugt ein (schwaches) Magnetfeld. Die magnetische Wirkung des elektrischen Stroms kann dann in einem Elektromotor genutzt werden. Dieser erzeugt dann eine Bewegung. Wir kennen diese Nutzung des elektrischen Stroms beispielsweise bei E-Scootern. Hierbei wird also elektrische Energie in mechanische Bewegungsenergie umgewandelt. Die Umwandlung erfolgt also zusammengefasst wie folgt:

    Elektrischer Strom fließt durch den Leiter.

    $\implies \quad$ Magnetfeld um den Leiter wird erzeugt.

    $\implies \quad$ Elektromotor wird betrieben.

    $\implies \quad$ Bewegung wird erzeugt.

  • Beschreibe, wie Wasserstoff als Zwischenspeicher für die von Solarzellen erzeugte elektrische Energie verwendet werden kann.

    Tipps

    Beginne mit der Solarzelle.

    Um eine Brennstoffzelle zu betreiben, wird Wasserstoff benötigt.

    Als letzten Schritt soll der elektrische Strom wieder verfügbar sein.

    Lösung

    Durch Solarzellen wird Lichtenergie in elektrische Energie, also elektrischen Strom umgewandelt. Häufig wird die so gewonnene Energie aber nicht direkt benötigt. Es wird daher ein Zwischenspeicher benötigt.

    Dazu wird die elektrische Energie der Solarzellen für die Elektrolyse von Wasser verwendet.

    Dabei entsteht Wasserstoff. Wasserstoff kann gespeichert und auch transportiert werden.

    Später kann der Wasserstoff zur gewünschten Zeit wiederum eine Brennstoffzelle betreiben. Hier läuft der Prozess der Elektrolyse umgekehrt ab: Bei der Reaktion von dem Wasserstoff mit Sauerstoff wird wieder Energie frei.

    Diese erzeugt dann wieder elektrischer Strom, der somit bequem zur gewünschten Zeit und am gewünschten Ort zur Verfügung gestellt werden kann.