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Welche Energie steckt in welchem Energieträger?

Tabelle:Übersicht, woher die Energie, die in den Primärenergieträgern gespeichert ist, kommt und welcher Energieform sie entspricht.Die Energie, die in den primären Energieträgern gespeichert ist, stammt aus unterschiedlichen Energiequellen: Der Hauptanteil stammt von der Sonne und ist in fossilen und vielen regenerativen Energieträgern in unterschiedlicher Form gespeichert. Im Primärenergieträger “Geothermie” steht die Restwärme des Erdkerns zur Verfügung. Die Energie im Gezeitenhub stammt aus der Rotationsenergie der Erde und die Energie in den nuklearen Energieträgern resultiert aus Prozessen in den Atomkernen bestimmter Elemente. Hinweise und Ideen:Die Schülerinnen und Schüler können überlegen, auf welchen Prozess sich alle Energiequellen letztendlich zurückführen lassen. Welche der Energiequellen sind in Zukunft von großer Bedeutung und warum? Das Beispiel mit dem Gezeitenhub ist didaktisch besonders wertvoll für den Physikunterricht, denn es scheint auf den ersten Blick ein Perpetuum mobile zu sein. Die Frage “Woher stammt die Energie eines Gezeitenkraftwerks?” ist mit “Aus dem Höhenunterschied des Wassers (m x g x h)!” nicht wirklich beantwortet. Zwar leuchtet jedem ein, dass die Hubarbeit der Mond geleistet hat. Doch woher hat er die Energie genommen? Was auf der einen Seite an Energie “gewonnen” wird, muss ja woanders “verloren” gehen. Richtig ist: Die Gravitation des Monds verschiebt die Wassermassen der Meere, was letztlich zu einer Abbremsung der Erdrotation führt. Die im Gezeitenkraftwerk gewonnene mechanische Energie stammt also letztlich aus dem Primärenergieträger “Rotationsenergie der Erde”.

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Lichterkette - Ausschnitt

Foto: Parallel geschaltete Lichterkette mit Leuchtdioden (LEDs), Detailaufnahme.


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Solarzellen auf Hausdach

Foto:Fotovoltaik-Anlage, die auf einem Hausdach montiert ist.


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Stromkreis (Parallelschaltung)

Grafik:In diesem Stromkreis sind zwei Glühbirnen parallel geschaltet. Damit befindet sich jede Lampe in einem eigenen Stromkreis.Jedes Bauelement kann mit der gleichen Energiemenge versorgt werden, als ob es alleine an die Batterie angeschlossen wäre. Daher leuchten die Glühlampen genau so hell, als ob sie jeweilsalleine an die Batterie angeschlossen wären, aber die Batterie wird auch schneller verbraucht.


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Stromkreis

Grafik:Schematische Darstellung eines einfachen Stromkreises.Ein einfacher Stromkreis besteht aus einer Energiequelle (hier eine Batterie) und einem Verbraucher (hier eine Glühlampe), die durch Kabel miteinander verbunden werden.

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Mehrfachsteckdose mit Schalter

Foto: Ortsveränderliche Mehrfachsteckdosenleiste mit einem Schalter.


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Organische Solarzelle

Foto:Polymere organische Solarzelle (flexibles Modul) wie es inzwischen kommerziell erhältlich ist.Organische Solarzellen sind nicht nur flexibel, sondern auch besonders kostengünstig in der Herstellung. Allerdings ist ihre Lebensdauer noch recht beschränkt. Deshalb werden sie derzeit vor allem in Kleidungsstücken wie Jacken integriert, z. B. um Smartphones u. ä. zu laden. Man geht hier davon aus, dass die Lebenszeit des Kleidungsstücks geringer ist als die der Solarzellen.


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Heißer Draht (Geschicklichkeitsspiel)

Grafik, beschriftet: Schematischer Versuchsaufbau zum “Heißen Draht”.Entlang eines gebogenen, in weiten Teilen nicht isolierten Drahtes wird eine Schlinge aus Metall geführt. Jede Berührung von Draht und Schlinge führt zu einer Reaktion des Signalgebers, wodurch die Notwendigkeit von Isolatoren für einen kontrollierten Stromfluss erfahren werden kann.

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Stromkreis (Reihenschaltung)

Grafik: In diesem Stromkreis sind zwei Glühbirnen hintereinander geschaltet. Damit befinden sich die Lampen in einem gemeinsamen Stromkreis.Die von der Batterie gelieferte Energie wird auf alle Bauelemente verteilt, so erhalten diese also weniger Energie, als wenn sie alleine an die betreffende Batterie angeschlossen wären: Die Glühlampen leuchten schwächer und die Batterie hält länger als bei einer einzelnen Glühlampe.