Volt im Alltag
AFB I–IIDie elektrische Spannung beschreibt, wie stark eine Quelle die Ladungsträger antreibt – also wie viel Energie sie jedem Ladungsträger auf den Weg gibt. In der Tabelle stehen typische Spannungsangaben aus dem Alltag, allerdings ohne Zuordnung.
| Quelle | zur Auswahl |
|---|---|
| AA-Batterie | 230 V |
| USB-Anschluss | 1,5 V |
| Autobatterie | 12 V |
| Steckdose im Haushalt | 5 V |
- Nennen Sie Formelzeichen, Einheit und Messgerät der Spannung sowie die Art, wie dieses Messgerät angeschlossen wird.
- Ordnen Sie die vier Spannungswerte den vier Quellen begründet zu.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Formelzeichen: \(U\). Einheit: Volt (V). Messgerät: Voltmeter (Spannungsmesser). Anschluss: parallel zu dem Bauteil bzw. der Quelle, deren Spannung gemessen werden soll – das Gerät wird also neben das Bauteil geschaltet, nicht in den Stromweg.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
AA-Batterie → 1,5 V. Standardwert einer einzelnen Zelle.
USB-Anschluss → 5 V. Genormte Spannung für Ladekabel und Zubehör.
Autobatterie → 12 V. Sechs Zellen zu je 2 V in Reihe.
Steckdose → 230 V. Netzspannung im Haushalt – der mit Abstand größte und einzige
lebensgefährliche Wert der Tabelle.
Drei Zellen, eine falsch herum
AFB II–IIIIn einer Taschenlampe sitzen drei Zellen zu je \(1{,}5\,\mathrm{V}\) hintereinander im selben Stromweg. Beim Wechseln setzt Lars versehentlich eine der drei Zellen verkehrt herum ein: Ihr Pluspol zeigt in die falsche Richtung. Die Lampe leuchtet danach nur noch sehr schwach.
Im Netz liest er anschließend: „Je mehr Volt, desto gefährlicher – deshalb ist ein Elektrozaun mit 10 000 V tödlich.“ Tatsächlich sind Elektrozäune für Weidetiere zugelassen und für Menschen zwar sehr unangenehm, aber in der Regel nicht tödlich.
- Erläutern Sie, was die Angabe „1,5 V“ auf einer einzelnen Zelle physikalisch bedeutet.
- Nehmen Sie Stellung zu der Aussage „Je mehr Volt, desto gefährlicher“.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Die Angabe 1,5 V beschreibt den „Antrieb“, den die Zelle den Ladungsträgern mitgibt: Sie gibt jedem Ladungsträger auf dem Weg durch den Stromkreis eine bestimmte Portion Energie mit. Je größer die Spannung, desto mehr Energie je Ladung.
Wichtig: Die Angabe sagt nichts darüber aus, wie viel Ladung fließt – das hängt vom angeschlossenen Verbraucher ab. Die Spannung liegt auch dann an, wenn gar kein Strom fließt (offener Schalter).
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Die Aussage ist als Faustregel teilweise brauchbar, in dieser Schärfe aber falsch.
Richtig daran: Bei gleichem Körperwiderstand treibt eine größere Spannung tatsächlich eine größere Stromstärke durch den Körper. Deshalb sind 230 V gefährlich, 4,5 V dagegen harmlos.
Zu kurz gegriffen: Gefährlich ist nicht die Spannung selbst, sondern die Stromstärke, die durch den Körper fließt, und die Dauer. Beim Elektrozaun liegt zwar eine sehr hohe Spannung an, aber die Quelle kann nur sehr kurze, energiearme Stöße liefern – die Stromstärke bleibt klein. Auch die statische Aufladung an der Türklinke erreicht mehrere tausend Volt und ist ungefährlich.
Eigene Position: Die Volt-Zahl allein reicht zur Beurteilung nicht aus. Sinnvoller ist: „Eine hohe Spannung kann gefährlich werden; entscheidend ist, welche Stromstärke sie wie lange durch den Körper treibt.“ Für den Alltag bleibt die einfache Regel: Alles über 50 V wird als gefährlich behandelt.