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Versuche

Stromleitung in Festkörpern

Ziel des Versuchs

  • Untersuchung, welche Festkörper Strom gut leiten und welche sehr schlecht
  • Unterscheidung von Leitern und Nichtleitern

Abb. 1 Leiter und Nichtleiter

 

Aufbau und Durchführung

Der Stromkreis zur Prüfung der Stromleitung bestehend aus Batterien oder einem Netzgerät (Niederspannungsquelle), einer Glühlampe, einem Schalter und einer "Teststrecke", in der du zwischen zwei Krokodilklemmen verschiedene feste "Testleiter" einbauen kannst (vgl. Abb. 2). Die Glühlampe dient dabei immer als Stromindikator: Leuchtet die Lampe auf, so handelt es sich beim in die Teststrecke eingebauten Material um einen Leiter. Bleibt die Lampe dunkel, so leitet das Material den Strom nicht.

Joachim Herz Stiftung
Abb. 2 Der reale Versuchsaufbau und der zugehörige Schaltplan

Beobachtung

Die Abbildungen 3.1 bis 3.7 zeigen die Beobachtung bei unterschiedlichen Materialien in der "Teststrecke". Die Quelle ist dabei jeweils auf die gleiche Stärke (Spannung) eingestellt und der Schalter geschlossen.

Auswertung

Entsprechend den Beobachtungen im Versuch kannst du die Materialien wie in Abb. 4 in Leiter und in Nichtleiter unterteilen. Nichtleiter nennt man in der Fachsprache auch Isolatoren.

Joachim Herz Stiftung
Abb. 4 Unterteilung in Leiter und Nichtleiter

Einschränkung

Dieser Versuch erlaubt nur eine sehr grobe Einteilung in Leiter und Nichtleiter. Es könnte z.B. sein, dass bei diesem Versuch das Lämpchen nicht aufleuchtet und das Material den Nichtleitern zugeordnet wird. Beim Einbau eines empfindlicheren Glühlämpchens und der Verwendung einer "stärkeren" Spannungsquelle könnte es aber sein, dass das empfindlichere Lämpchen ein klein wenig leuchtet und so das Material als (schlechter) Leiter eingestuft wird. Um die Stromleitung in den Materialien genauer zu untersuchen, nutzt man anstelle einer Glühlampe als Stromindikator ein Strommessgerät (Amperemeter), was bereits sehr kleine Ströme anzeigt.

Aufgabe

Betrachte das Foto des realen Versuchsaufbaus in Abb. 2 und beschreibe dann an einigen Beispielen, wo das unterschiedliche Leitverhalten von festen Materialen ausgenutzt wurde.

Lösung

Das schlechte Leitverhalten von Kunststoffen wurde ausgenutzt...

  • bei der Kunststoffummantelung der Leitung
  • bei der Ausführung der Steckplatte aus Isolationsmaterial (Plexisglas)
  • beim Griff des Schalters aus rotem Kunststoff

Das gute Leitverhalten von Metallen wurde ausgenutzt...

  • bei den Kabeln deren Kern aus Kupfer besteht
  • bei der Ausführung der Krokodilklemmen aus Eisen