Aufgaben: Schaltungen, Stromwirkungen und Energie

Zeichne den Schaltplan mit Schaltsymbolen, beschreibe ihn in Worten und beantworte die Frage:

1. a) Ein Stromkreis mit Batterie, Schalter und Lampe.
2. b) Welche Aufgabe hat der Schalter im Stromkreis?

Bei einem Toaster wird die Heizwendel heiß, bei einer Lampe leuchtet der Glühdraht, bei einer Klingel bewegt sich ein Anker.

1. a) Ordne zu: Wärmewirkung, Lichtwirkung, magnetische Wirkung.
2. b) Nenne jeweils ein weiteres Gerät für Wärme- und Lichtwirkung.

Eine Lampe soll nur leuchten, wenn zwei Schalter gleichzeitig geschlossen sind (UND-Schaltung). Bei einer ODER-Schaltung genügt es, wenn einer von zwei Schaltern geschlossen ist.

1. a) Mit welcher Schaltung (Reihen- oder Parallelschaltung der Schalter) erreichst du die UND-Schaltung?
2. b) Mit welcher die ODER-Schaltung?

Ein Garagentor soll sich nur öffnen, wenn ein Schlüsselschalter und ein Funktaster beide betätigt sind.

1. a) Zeichne den Schaltplan.
2. b) Um welche Schaltung handelt es sich?
3. c) Wie müsste der Schaltplan aussehen, wenn eine Klingel von zwei Eingängen aus betätigt werden soll (Haustür und Hintertür)?

Ein Föhn wandelt elektrische Energie um.

1. a) Nenne die Energieformen, in die die elektrische Energie umgewandelt wird.
2. b) Welche Umwandlung ist nützlich, welche ist unerwünscht?
3. c) Erkläre den Begriff „Energieentwertung“ an diesem Beispiel.

Familie Becker vergleicht eine Glühlampe ($60\ \text{W}$) mit einer LED-Lampe ($8\ \text{W}$), beide etwa gleich hell.

1. a) Welche Lampe wandelt mehr elektrische Energie in Wärme um?
2. b) Berechne die Energie beider Lampen in $4\ \text{h}$ in $\text{Wh}$ mit $E = P \cdot t$.
3. c) Berechne die Kostenersparnis in $4\ \text{h}$ bei $0{,}35\ \text{€}$ pro $\text{kWh}$.

Ein Treppenhauslicht soll von unten und oben ein- und ausgeschaltet werden können. Zusätzlich soll ein Bewegungsmelder die Lampe einschalten, unabhängig von den Schaltern.

1. a) Beschreibe eine Schaltung mit zwei Wechselschaltern und dem Bewegungsmelder und erkläre, wie die ODER-Verknüpfung zwischen dem Bewegungsmelder und den Schaltern entsteht.
2. b) Skizziere den Schaltplan und begründe die Verdrahtung.
3. c) Nenne einen Vorteil und einen Nachteil des Bewegungsmelders hinsichtlich Energieverbrauch.

Ein Haushalt hat einen Wasserkocher ($2.000\ \text{W}$), einen Kühlschrank ($100\ \text{W}$, läuft $8\ \text{h}$ am Tag effektiv) und eine LED-Lampe ($10\ \text{W}$, $5\ \text{h}$ pro Tag). Der Wasserkocher läuft $0{,}2\ \text{h}$ pro Tag.

1. a) Berechne den Tagesverbrauch jedes Geräts in $\text{kWh}$.
2. b) Berechne die Kosten pro Tag bei $0{,}35\ \text{€}$ pro $\text{kWh}$.
3. c) Welches Gerät bietet das größte Sparpotenzial? Begründe und nenne zwei Sparmaßnahmen.

Du bewertest zwei Gartenleuchten: Leuchte A hat eine Glühlampe ($40\ \text{W}$, $1\ \text{€}$ Anschaffung, Lebensdauer $1.000\ \text{h}$), Leuchte B eine LED ($5\ \text{W}$, $4\ \text{€}$, Lebensdauer $15.000\ \text{h}$). Strompreis $0{,}35\ \text{€}$ pro $\text{kWh}$.

1. a) Berechne die Stromkosten für $1.000\ \text{h}$ bei beiden Leuchten.
2. b) Berechne die Gesamtkosten (Anschaffung plus Strom) für $1.000\ \text{h}$ und vergleiche.
3. c) Bewerte beide Leuchten auch unter Gesichtspunkten der Umwelt und des Komforts.