Physik Realschule Bayern › Elektrizitätslehre › Jahrgangsstufe 7
Leiter, Isolatoren und Wirkungen des Stroms
Physik · Realschule · Jahrgangsstufe 7 · Bayern · Teilbereich Elektrizitätslehre
In der 7. Jahrgangsstufe unterscheiden Lernende laut LehrplanPLUS Leiter und Nichtleiter, beschreiben die Wirkungen des elektrischen Stroms und lernen die Gefahren des Stroms kennen. Die Wirkungen tauchen in den höheren Jahrgangsstufen bei Elektromagnet, Elektrolyse und elektrischer Energie wieder auf.
Leiter und Nichtleiter
Stoffe, durch die elektrischer Strom gut fließen kann, heißen elektrische Leiter. Stoffe, die den Strom praktisch nicht durchlassen, heißen Nichtleiter oder Isolatoren. Ob ein Stoff leitet, lässt sich mit einer Prüfschaltung testen: Der Stoff wird zwischen zwei Klemmen in einen Stromkreis mit Lampe gesetzt. Leuchtet die Lampe, ist er ein Leiter.
| Leiter | Nichtleiter (Isolatoren) |
| alle Metalle, z. B. Kupfer, Aluminium, Eisen | trockenes Holz, Kunststoff, Gummi |
| Kohle (Grafit, z. B. Bleistiftmine) | Glas, Porzellan, Pappe |
| Salzlösungen, Säuren, Laugen, Leitungswasser | destilliertes Wasser |
| Gase bei hoher Temperatur oder Unterdruck | Gase im Normalzustand, z. B. Luft |
| der menschliche Körper |
Beispiel 1: Messergebnisse einer Prüfschaltung auswerten
In die Prüfschaltung werden nacheinander fünf Gegenstände eingeklemmt. Welche Stoffe sind Leiter?
| Probe | Lampe | Einordnung |
| Büroklammer | leuchtet | Leiter (Stahl) |
| Radiergummi | bleibt aus | Isolator |
| Bleistiftmine | leuchtet schwach | Leiter (Grafit, schlechter als Metall) |
| Glasstab | bleibt aus | Isolator |
| Alufolie | leuchtet | Leiter (Metall) |
Antwort: Büroklammer, Bleistiftmine und Alufolie sind Leiter. Die Bleistiftmine leitet schlechter als ein Metall; die Lampe leuchtet deshalb nur schwach.
Beispiel 2: Leitet Wasser?
Zwei Metallstäbe werden in ein Glas mit destilliertem Wasser gestellt und an die Prüfschaltung angeschlossen. Dann wird Kochsalz eingerührt.
Antwort: Reines, destilliertes Wasser leitet praktisch nicht. Erst gelöste Stoffe wie Salz machen Wasser zum Leiter. Leitungswasser, Regenwasser und Schweiß enthalten immer gelöste Salze und leiten deshalb. Elektrische Geräte gehören darum nie in die Nähe von Badewanne oder Waschbecken.
Wirkungen des elektrischen Stroms
Den Strom selbst sieht man nicht. Man erkennt ihn an seinen Wirkungen:
- Wärmewirkung: Jeder stromdurchflossene Leiter erwärmt sich, genutzt in Wasserkocher, Föhn und Herd.
- Lichtwirkung: Glühdrähte, Leuchtstoffröhren und LEDs senden Licht aus.
- Magnetische Wirkung: Ein stromdurchflossener Leiter erzeugt ein Magnetfeld; eine Spule wird zum Elektromagneten. Sie tritt bei jedem Strom auf.
- Chemische Wirkung: Strom kann Stoffe zerlegen, zum Beispiel Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff (Elektrolyse), und lädt Akkus.
- Wirkung auf Lebewesen: Strom durch den Körper lässt Muskeln verkrampfen und kann das Herz zum Stillstand bringen.
Beispiel 3: Welche Wirkungen treten auf?
Für vier Geräte wird angegeben, welche Wirkung genutzt wird und welche nebenbei auftritt.
| Gerät | genutzte Wirkung | Nebenwirkung |
| Glühlampe | Licht | starke Wärme |
| Wasserkocher | Wärme | – |
| Elektromagnet am Schrottplatz | magnetische Wirkung | Wärme |
| Handy-Akku beim Laden | chemische Wirkung | Wärme |
Antwort: Die Wärmewirkung tritt bei fast jedem Gerät auf, oft unerwünscht. Bei einer Glühlampe wird nur ein kleiner Teil der Energie in Licht umgewandelt; LEDs werden deshalb kaum warm und sind sparsamer.
Strom kann lebensgefährlich sein
Der menschliche Körper ist ein Leiter. Schon eine Stromstärke von \(50\,\mathrm{mA}=0{,}05\,\mathrm{A}\) durch den Körper kann tödlich sein. Zum Vergleich: Durch eine kleine Glühlampe fließen etwa \(0{,}3\,\mathrm{A}\), also sechsmal so viel. Experimente sind deshalb nur mit Batterien oder Schulnetzgeräten bei kleinen Spannungen erlaubt, niemals an der Steckdose.
- Nie an Steckdosen, Kabeln oder Geräten mit beschädigter Isolierung hantieren.
- Elektrische Geräte nie mit nassen Händen bedienen und nie in die Nähe von Wasser bringen.
- Abstand zu Oberleitungen der Bahn und zu Hochspannungsleitungen halten; dafür muss man sie nicht einmal berühren, der Strom kann überspringen.
- Bei Unfällen zuerst den Strom abschalten, erst dann helfen.
Beispiel 4: Warum überlebt ein Vogel auf der Stromleitung?
Ein kleiner Vogel sitzt mit beiden Füßen auf einer Freileitung. Warum passiert ihm nichts, während ein großer Vogel, der mit den Flügeln zwei Leitungen berührt, verunglücken kann?
Antwort: Strom fließt nur in einem geschlossenen Stromkreis. Sitzt der Vogel auf nur einer Leitung, gibt es keinen Weg für einen Strom durch seinen Körper. Berührt ein Tier zwei Leitungen oder eine Leitung und den Mast, schließt es selbst einen Stromkreis. Das gilt genauso für Menschen: Wer auf dem Boden steht und eine Leitung berührt, schließt den Kreis über die Erde.
Typische Fehler und Prüfungstipps
- Wasser ist immer ein Leiter: Nur Wasser mit gelösten Stoffen leitet; destilliertes Wasser praktisch nicht. Im Alltag ist Wasser aber immer so verunreinigt, dass es leitet.
- Luft leitet nie: Bei Blitzen oder sehr hohen Spannungen wird auch Luft leitend.
- Magnetische Wirkung vergessen: Sie tritt bei jedem Strom auf und eignet sich deshalb zum Messen von Strömen.
- Nur die genutzte Wirkung genannt: Bei Aufgaben zu Geräten auch Nebenwirkungen wie Erwärmung angeben.
- Gefahr unterschätzt: Schon \(50\,\mathrm{mA}\) durch den Körper können tödlich sein.
Üben: Aufgaben zu Leitern und Stromwirkungen
Zum Vertiefen gibt es Verständnisfragen im Quiz, passend zum Thema.
Vorheriges Thema: Stromkreis und Schaltpläne
Nächstes Thema (Jahrgangsstufe 8): Kraftwandler: Hebel, Rollen, Flaschenzug
💡 Mehr auf lern.de
Entdecke weitere kostenlose Lernangebote für deine Schulart: