Übung — AFB III

Vier Aussagen tragen. Solange der Strom fließt, würdest du beim Anfassen selbst Teil des Stromkreises — genau deshalb gilt die feste Reihenfolge: 1. Hilfe rufen, 2. Strom abschalten (Sicherung heraus, Stecker ziehen), 3. mit einem nicht leitenden Gegenstand trennen, 4. Notruf 112 und Erste Hilfe. Dass der Stromweg durch den Bereich um das Herz besonders gefährlich ist, erklärt zusätzlich, warum schon kurze Zeit reicht: Das Herz kann unregelmäßig schlagen oder stehen bleiben.

Zwei Aussagen sind falsch. Die Steckdose führt 230 V — gefährlich wird es für den Menschen bereits ab etwa 50 V, die Grenze liegt also weit unter 1000 V. Und Strom ist unsichtbar und geräuschlos: Ohne Funken und ohne Brummen kann trotzdem voller Strom fließen.

Antwortsatz: Lena darf Ben nicht anfassen, weil sie damit selbst Teil des Stromkreises würde. Erst muss der Strom abgeschaltet werden — danach darf sie ihn mit einem trockenen Holzstiel vom Kabel trennen. Und auch wenn es Ben danach gut geht, muss er später zur Ärztin oder zum Arzt: Stromunfälle haben Spätfolgen an Nieren und Nerven.

Falsch sind die Zeilen 2, 4, 6 und 7.

Zeile 2: Der schwarze Punkt ist kein Schmuck, sondern eine Aussage: Punkt bedeutet Verbindung. Kreuzen sich zwei Leitungen ohne Punkt, sind sie nicht verbunden. Malt Jonas überall Punkte, verbindet er im Plan Leitungen, die in Wirklichkeit nur übereinander laufen — die Schaltung wäre eine völlig andere.

Zeile 4: Das Amperemeter misst die Stromstärke und wird deshalb in den Stromkreis eingebaut, also in die Leitung hinein. Nur das Voltmeter kommt parallel zum Bauteil.

Zeile 6: Im Schaltbild gibt es keine Kurven — es werden gerade, rechtwinklige Linien gezeichnet. Das ist Teil der Norm (DIN EN 60617) und sorgt dafür, dass jeder den Plan gleich liest.

Zeile 7: Ein Schaltbild zeigt nicht das Aussehen, sondern nur, wie die Bauteile verbunden sind. Für die Glühlampe steht der Kreis mit dem Kreuz — mehr braucht es nicht.

Richtig sind dagegen die Zeilen 1, 3 und 5: gerade rechtwinklige Linien, langer dünner Strich für Plus und kurzer dicker für Minus, Kreis mit Kreuz für die Lampe.

Gebaut wird Vorschlag B, die Parallelschaltung — und zwar aus drei Gründen, die zusammen tragen.

1. Helligkeit: In der Parallelschaltung hat jedes Lämpchen seinen eigenen Zweig, und an jedem Zweig liegt die volle Spannung des Akkus. Alle drei leuchten gleich hell — egal wie viele es sind. In Reihe müssten sie sich die 6 V teilen, jedes würde deutlich dunkler.

2. Ausfallsicherheit: Geht bei B ein Lämpchen kaputt, ist nur dieser eine Zweig unterbrochen; die beiden anderen leuchten weiter. Bei A ist der einzige Weg unterbrochen — alle drei sind dunkel. Genau deshalb sind Lampen und Steckdosen in jeder Wohnung parallel geschaltet.

3. Belastung: Der Gesamtstrom ist die Summe der Zweigströme: 3 · 0,2 A = 0,6 A. Der Akku ist für 1,5 A ausgelegt, also bleibt genug Reserve. Wichtig zu wissen: Mehr Zweige heißen mehr Strom — der Akku ist dadurch schneller leer, aber er wird nicht „stärker“.

Und der Hauptschalter? Er sitzt vor der Verzweigung und schaltet deshalb in beiden Vorschlägen alles zugleich ein und aus. Er ist kein Argument für oder gegen eine der Schaltungen — und man braucht ihn bei B genauso.

a) Alle Geräte hängen parallel, also ist der Gesamtstrom die Summe der Zweigströme: 9 A + 7 A + 0,4 A + 0,1 A = 16,5 A. Das ist mehr als die 16 A der Sicherung — sie löst aus. Ohne den Heizlüfter wären es nur 7,5 A, dann bliebe das Licht an.

b) Bernds Plan ist gefährlich. Die Sicherung schützt nicht die Geräte, sondern die Leitungen in der Wand: Zu großer Strom lässt sie heiß werden, und das kann einen Brand auslösen. Die Sicherung liegt in Reihe im Stromkreis und ist absichtlich das schwächste Glied — bei zu großer Stromstärke schmilzt der dünne Draht und der Kreis ist unterbrochen. Setzt Bernd eine 25-A-Sicherung ein, lässt er dauerhaft mehr Strom durch die Leitung, als diese verträgt: Die Sicherung hält jetzt aus, was die Leitung nicht aushält. Genau deshalb gilt: Sicherungen niemals manipulieren — keine Münzen, keine Alufolie und auch keine stärkere Sicherung.

Was falsch ist: Die Sicherung reagiert nicht auf die Spannung — die bleibt konstant bei 230 V — sondern auf die Stromstärke. Und „stärker ist okay, solange es keine Münze ist“ stimmt ebenfalls nicht: Die Wirkung ist dieselbe.

Antwortsatz: Bernd muss die Geräte auf mehrere Stromkreise verteilen oder Heizlüfter und Kreissäge nacheinander betreiben, weil die 16-A-Sicherung genau zu den Leitungen in seiner Wand passt. Löst sie immer wieder aus, ruft er eine Elektrofachkraft.

a) Nils’ Versuch beweist gar nichts über den Kern, weil er drei Größen gleichzeitig verändert hat: Er hat dreimal so viele Windungen, den doppelten Strom — und dafür keinen Kern. Dass am Ende ungefähr dasselbe herauskommt, zeigt nur, dass sich seine Änderungen gegenseitig ausgeglichen haben. Welchen Anteil der fehlende Kern daran hat, kann man aus diesem Versuch nicht herauslesen.

b) Der faire Vergleich: Beide Spulen bekommen gleich viele Windungen (etwa 40) und dieselbe Stromstärke (etwa 1 A). Der einzige Unterschied ist der Kern: eine Spule mit Eisenkern, eine ohne. Gemessen wird bei beiden gleich — durch Zählen der Büroklammern. Das Ergebnis ist eindeutig: Mit Eisenkern trägt dieselbe Spule sechs Büroklammern, ohne Kern nur noch eine einzige. Der Kern macht also den größten Unterschied von allen drei Größen.

Warum nicht die Wärme? Wie warm eine Spule wird, sagt nichts über ihre magnetische Wirkung aus. Gemessen wird das, worum es geht: die Tragkraft.

Merksatz: Ein Versuch beweist nur dann etwas, wenn du immer nur eine Größe änderst und alles andere gleich lässt.

Warum das eine Trickaufgabe ist: Der erste Satz des Vorschlags ist richtig — Kupfer gehört tatsächlich zu den besten Leitern, zusammen mit Silber und Gold. Genau deshalb klingt der Schluss so überzeugend. Nur hat die eine Eigenschaft mit der anderen nichts zu tun: Gut leiten und magnetisierbar sein sind zwei verschiedene Dinge. Magnetisierbar sind nur Eisen, Nickel, Kobalt und ihre Legierungen — Kupfer nicht.

Was im Elektromagneten welche Aufgabe hat: Der Draht soll den Strom möglichst gut leiten, deshalb besteht er aus Kupfer (mit einer Lackschicht als Isolierung, damit die Windungen sich nicht kurzschließen). Der Kern soll das Magnetfeld verstärken, deshalb besteht er aus weichem Eisen. Vertauscht man das, geht der Vorteil verloren: Eine Spule mit Kupferkern wirkt so schwach wie eine Spule ganz ohne Kern — sie trägt statt sechs Büroklammern nur noch eine.

Antwortsatz: Der Kern muss aus Eisen sein, weil nur Eisen magnetisierbar ist. Dass Kupfer besser leitet, hilft im Draht — im Kern hilft es überhaupt nicht.

Und der Kran? Er funktioniert mit Eisenkern genau so, wie er soll: Strom an — der Schrott hängt fest; Strom aus — er fällt in den Container. Genau das kann ein Dauermagnet nicht, und deshalb baut man dort einen Elektromagneten ein.