Elektrizitätslehre

Elektrische Grundgrößen

Elektrische Grundgrößen

  • Was bedeuten eigentlich Volt …
  • … und Ampère?
  • … und was hat es mit dem OHMschen Gesetz auf sich?
  • Wie funktionieren elektrische Messgeräte?

Stirnlampe

Aufgabe

Flexon plant eine Bergtour.  Da es sehr früh los gehen soll, benötigt Flexon eine Stirnlampe. Wird die Lampe lang genug leuchten? Flexon weiß, dass durch das Lämpchen 300mA fließen und die Batterie eine Ladung von 1,5Ah hat.

a)Wie lange wird die Lampe leuchten?

b)Wie viele Elektronen werden in dieser Zeit durch den Stromkreis bewegt?

c)Es werde angenommen, dass man die Elektronen einzeln zählen könnte.

Schätze ab, wie lange die Erdbevölkerung hierfür brauchen würde, wenn jeder Erdenbewohner in der Sekunde 3 Elektronen zählen könnte.

Hinweis: Informiere dich im Internet über die ungefähre Zahl der auf der Erde lebenden Menschen. Gib dazu in eine Suchmaschine z.B. das Stichwort "Weltbevölkerung" ein.

Lösung

a)\[I = \frac{{\Delta Q}}{{\Delta t}}\quad \Rightarrow \quad \Delta t = \frac{{\Delta Q}}{I}\quad \Rightarrow \quad \Delta t = \frac{{1,5}}{{0,300}}\frac{{{\rm{Ah}}}}{{\rm{A}}} = 5,0{\rm{h}}\]Die Stirnlampe hätte eine Betriebsdauer von ca. 5Stunden.

b)\[N = \frac{{\Delta Q}}{e}\quad \Rightarrow \quad N = \frac{{1,5 \cdot 3600}}{{1,60 \cdot {{10}^{ - 19}}}}\frac{{{\rm{As}}}}{{{\rm{As}}}} = 3,4 \cdot {10^{22}}\]

c)Die Zahl der Erdbewohner war beim Erstellen dieser Seite ca. Neb = 6,3 Milliarden. Also muss jeder Erdbewohner N* Elektronen zählen:\[N* = \frac{N}{{{N_{eb}}}}\quad \Rightarrow \quad N* = \frac{{3,4 \cdot {{10}^{22}}}}{{6,3 \cdot {{10}^9}}} = 5,4 \cdot {10^{12}}\]Wenn jeder Mensch in der Sekunde 3 Elektronen zählen kann, so schafft er im Jahr (wenn er ohne Pause zählen würde): 3·3600·24·365 = 9,5·107 Elektronen. Jeder Mensch müsste also ca. 57000 Jahre zählen.