Title: TALS Physik / 6.2 Elektrizität

Q: Was ist die Elementarladung e?
A: Die kleinste frei vorkommende Ladung: e = 1.602 · 10⁻¹⁹ C. Alle Ladungen sind ganzzahlige Vielfache von e.

Q: In welcher Einheit wird die elektrische Ladung gemessen?
A: In Coulomb (C). 1 C entspricht etwa 6.24 · 10¹⁸ Elementarladungen — eine sehr grosse Ladung.

Q: Wie verhalten sich gleichnamige und ungleichnamige Ladungen?
A: Gleichnamige Ladungen stossen sich ab, ungleichnamige ziehen sich an.

Q: Wie lautet das Coulomb-Gesetz?
A: F = k · Q₁·Q₂ / r² mit k = 8.99 · 10⁹ N·m²/C². Die Kraft nimmt mit dem Quadrat des Abstands ab.

Q: Wie ist die Stromstärke I definiert?
A: Als bewegte Ladung pro Zeit: I = Q / t. Einheit: Ampere (A) = C/s.

Q: Welche Ladung transportiert ein Strom I in der Zeit t?
A: Q = I · t. Beispiel: 2 A während 60 s transportieren 120 C.

Q: Was ist die elektrische Spannung U?
A: Die pro Ladung verrichtete Arbeit — sie «treibt» die Elektronen an. Einheit: Volt (V).

Q: In welche Richtung fliessen die Elektronen im Stromkreis?
A: Vom Minus- zum Pluspol (natürliche Stromrichtung). Die technische Stromrichtung zeigt umgekehrt (Plus → Minus).

Q: Unterschied zwischen Gleichstrom (DC) und Wechselstrom (AC)?
A: Bei DC (Batterie) bleibt die Richtung gleich. Bei AC (Netz, 230 V) wechselt die Richtung periodisch.

Q: Wie lautet das Ohmsche Gesetz?
A: U = R · I. Umgestellt: R = U/I und I = U/R. Es gilt nur für Ohm'sche Widerstände.

Q: Was bedeutet die Steigung im U-I-Diagramm?
A: Sie ist gerade der Widerstand R: ein grösserer Widerstand macht die Gerade steiler.

Q: Ist eine Glühlampe ein Ohm'scher Widerstand?
A: Nein. Ihr Widerstand steigt mit der Temperatur — die Kennlinie ist keine Ursprungsgerade.

Q: Welche Einheit hat der Widerstand?
A: Ohm (Ω) = V/A.

Q: Wie berechnet man den Widerstand eines Leiters?
A: R = ρ · l / A — abhängig vom spezifischen Widerstand ρ (Material), der Länge l und dem Querschnitt A.

Q: Wie ändert sich R mit Länge und Querschnitt?
A: Mehr Länge vergrössert R, ein grösserer Querschnitt verkleinert R.

Q: Was ist beim Widerstand eines Kabels zu beachten?
A: Es zählt die doppelte Länge — Hin- und Rückleiter.

Q: Welches Metall hat den kleinsten spezifischen Widerstand?
A: Silber (ρ ≈ 0.016 Ω·mm²/m), dicht gefolgt von Kupfer (0.017). Deshalb nimmt man meist Kupfer.

Q: Reihenschaltung: was gilt für Strom, Spannung und Widerstand?
A: Strom überall gleich (I = I₁ = I₂), Spannung teilt sich auf (U = U₁ + U₂), R = R₁ + R₂.

Q: Parallelschaltung: was gilt für Strom, Spannung und Widerstand?
A: Spannung überall gleich (U = U₁ = U₂), Strom teilt sich auf (I = I₁ + I₂), 1/R = 1/R₁ + 1/R₂.

Q: Ist der Gesamtwiderstand in Reihe grösser oder kleiner als die Einzelwiderstände?
A: Grösser als jeder Einzelwiderstand. (Parallel: kleiner als der kleinste.)

Q: Formel für zwei parallele Widerstände?
A: R = (R₁ · R₂) / (R₁ + R₂).

Q: Wie sind die Geräte im Haushalt geschaltet?
A: Parallel — so liegt an jedem Gerät die volle Netzspannung (230 V).

Q: Wie berechnet man die elektrische Leistung?
A: P = U · I. Mit dem Ohmschen Gesetz auch P = R·I² = U²/R. Einheit: Watt (W).

Q: Wie berechnet man die elektrische Energie?
A: E = P · t = U · I · t. Im Alltag in Kilowattstunden (kWh).

Q: Was ist eine Kilowattstunde?
A: 1 kWh = 1000 W · 1 h = 3.6 · 10⁶ J. Die Stromrechnung wird nach kWh abgerechnet.

Q: Strom durch R = 220 Ω bei U = 12 V?
A: I = U/R = 12/220 ≈ 0.055 A = 55 mA.

Q: Widerstand eines 50 m langen Kupferdrahts mit A = 1.5 mm²?
A: R = ρ·l/A = 0.017 · 50 / 1.5 ≈ 0.57 Ω.

Q: Strom eines 2300-W-Heizlüfters am 230-V-Netz?
A: I = P/U = 2300/230 = 10 A.

Q: Warum ist Strom über das Herz besonders gefährlich?
A: Das Herz arbeitet mit elektrischen Impulsen; ein äusserer Strom kann Herzkammerflimmern auslösen. Schon ab ca. 50 mA gefährlich.

Q: Wie schützt ein Fehlerstromschutzschalter (FI/RCD)?
A: Er vergleicht hin- und zurückfliessenden Strom; bei einer Differenz (Fehlerstrom, z. B. durch den Körper) trennt er bei ca. 30 mA in Millisekunden vom Netz.

Q: Nenne vier Schutzmassnahmen gegen Stromunfälle.
A: Isolierung, Schutzleiter (Erdung), Sicherung (begrenzt den Strom) und FI/RCD (Fehlerstromschutzschalter).