Helligkeit und Anzahl der Batterien

Lehrpläne: KS2 (Year 6)

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Ziel

Untersuchen Sie, wie die Helligkeit einer Glühlampe von der Spannung abhängt, also von der Anzahl der in Reihe geschalteten Batterien.

Aufbau

Drei Stromkreise mit gleichen Glühlampen 4,5 V / 1 W: oben eine Batterie AA 1,5 V, darunter zwei, unten drei. Der Pluspol jeder Batterie ist mit dem Minuspol der nächsten verbunden. Der Typ einer Batterie wird in ihrer Parameterkarte geändert, und eine durchgebrannte Lampe wird durch Entfernen ihres Hakens bei „Durchgebrannt“ ersetzt.

Durchführung

1. Vergleichen Sie die Helligkeit der drei Lampen.
2. Tauschen Sie eine der Batterien im unteren Stromkreis gegen eine AAA-Batterie aus, dann gegen einen 9-V-Block. Wie ändert sich die Helligkeit?
3. Setzen Sie die AA-Batterie wieder ein und ersetzen Sie die durchgebrannte Lampe.

Erwartetes Ergebnis

Mit einer Batterie glüht der Glühfaden kaum, mit zwei leuchtet die Lampe mit halber Helligkeit, mit dreien mit voller Helligkeit: 3 × 1,5 = 4,5 V, das ist ihre Nennspannung. Je mehr Batterien, desto höher die Spannung und desto heller die Lampe. AAA statt AA ändert die Helligkeit kaum, da die Spannung gleich ist. Mit dem 9-V-Block liegen im Stromkreis 12 V an, fast das Dreifache der Nennspannung der Lampe: Die Lampe blitzt hell auf und brennt innerhalb von Hundertstelsekunden durch, denn der Glühfaden reißt und der Stromkreis öffnet sich. Um weiterzumachen, setzen Sie die AA-Batterie wieder ein und ersetzen Sie die Lampe.

Fragen

1. Wie viele Batterien zu 1,5 V braucht man, damit die Lampe mit voller Helligkeit leuchtet?
2. Warum darf man eine echte 4,5-V-Lampe nicht an 9 V anschließen?

Antworten

1. Drei Batterien: 3 × 1,5 = 4,5 V, das ist die Spannung, für die die Lampe ausgelegt ist.
2. 9 V sind das Doppelte der Spannung, für die die Lampe ausgelegt ist. Durch den dünnen Glühfaden fließt ein größerer Strom, und der Glühfaden wird viel heißer, als er aushält; deshalb reißt er bald, und die Lampe brennt durch.