Elektrische Energie

Die magnetische Wirkung des elektrischen Stromes 5
Der elektrische Gong meldet sich 5

Die elektromagnetische Induktion 5
Bewegung erzeugt Spannung 5
Induktion durch Drehbewegung 5

Wechselspannung - Wechselstrom 6
Wechselspannung als Sinuskurve 6
Der Effektivwert von Wechselspannungen 6
Streifzug: Stromquellen 7
Der Kondensator im Gleich- und Wechselstromkreis 7
Die Spule im Gleich- und Wechselstromkreis 7
Die lenzsche Regel 7
Die Selbstinduktion 8
Leistungsmessung im Wechselstromkreis 8

Wechselstromgeneratoren 9
Innen- und Außenpolgenerator 9
Das dynamoelektrische Prinzip 9
Der Gleichstrommotor 9
Der Kommutator 10
Der Trommelanker 10
Der Gleichstromgenerator 10
Generator und Elektromotor im Einsatz 11
Pinnwand: Elektrizität durch Induktion 11
Praktikum: Ein Elektromotor - selbst gebaut 11
Pinnwand: Kleine und große Elektromotoren 11
Ein Generator - drei Stromkreise 11
Drei Ströme - vier Leitungen 12
Eine besondere Maschine - der Drehstrommotor 12

Spannung verändern 12
Zwei Spulen und ein Eisenkern 12
Spannungs- und Stromstärkenübersetzung 12
Hochstrom- und Hochspannungstransformator 13
Pinnwand: Anwendungen zum Trafo 13


Versorgung mit elektrischer Energie

Kraftwerke sind Energiewandler 14
Verschiedene Kraftwerkstypen 14
Das Wärmekraftwerk 14
Kraftwerke im Vergleich 14
Energieübertragung vom Kraftwerk zur Steckdose 14
Der Aufbau des Verbundnetzes der Bundesrepublik Deutschland 14
Verteilung des Energiebedarfs über einen Tag 15

Erneuerbare Energiequellen 15
Fotovoltaik 15
Der Sonnenkollektor 15
Praktikum: Bau eines Sonnenkollektors 16
Wind ist Energie 16
Streifzug: Pro und contra Windkraftanlagen 17
Die Brennstoffzelle 17

Umwandlung elektrischer Energie 17
Energieumwandlung und Wärme 17
Streifzug: Optimierung der Energienutzung 18


Daten

Was sind Daten? 19
Daten und ihre Codierung 19
Decodieren von Daten 19
Pinnwand: Codieren - Decodieren 20
Streifzug: Ein Stein war der Schlüssel 20
Analoge und digitale Daten 20

Datenwandler 20
Rezeptoren und Sensoren 20
Datenübertragung mit Licht 21
Datenübertragung mit Schall 21
Pinnwand: Datenübertragung mit Schall und Licht 21
Pinnwand: Sensoren in der Messtechnik 21

Elektronische Datenwandler 21
Dioden 22
Pinnwand: Dioden im Einsatz 22
Der Transistor 22
Schwellenspannung des Transistors 22
Arbeitspunkt des Transistors 22
Projekt: Bau eines einfachen Hörfunk-Empfängers 23
Messen der Geschwindigkeit von Schall und Licht 23
Datenübertragung mit Rundfunk und Fernsehen 23
Pinnwand: Verschiedene Datenspeicher 23

Steuern und Regeln 24
Steuerketten 24
Regelkreise 24

Programme verarbeiten Informationen 24
Informationen in der Technik 24
Logik in der Technik 25
Computer rechnen im Binärsystem 25
Logische Schaltungen 25


Wärme ist Energie

Körper und ihre innere Energie 26
Innere Energie und Temperatur 26
Änderung der inneren Energie im Teilchenmodell 26

Wärmemessung 26
Wärme lässt sich messen 26
Spezifische Wärmekapazität 27
Mischtemperatur 27
Körper speichern Wärme 28
Streifzug: Heizwert und Umweltaspekte 28
Pinnwand: Energievergleich 28

Zustandsänderungsenergie 29
Schmelzen und Erstarren 29
Schmelzwärme und Erstarrungswärme 29
Pinnwand: Rund ums Eis 29
Verdampfen und Kondensieren 29

Zustandsänderungen bei unterschiedlichem Druck 30
Der Luftdruck 30
Sieden bei Über- oder Unterdruck 30
Streifzug: Durch Druck zur gewünschten Siedetemperatur 30
Verdunsten 31

Verbrennungsmotoren 31
In 4 Takten über die Straßen 31
Zweitaktmotor und Dieselmotor 31
Verbrennungsmotoren als Energiewandler und ihre Umweltbelastung 31
Der Kühlschrank 31
Einsatz von Wärmepumpen 32


Bewegte Körper und ihre Energie

Geschwindigkeit und Beschleunigung 33
Im Moment schneller oder langsamer als im Durchschnitt 33
Streifzug: Geschwindigkeitskontrollen 33
Die gleichmäßig beschleunigte Bewegung 33
Verzögerte Bewegung 33
Der freie Fall 34
Der freie Fall - mathematisch 34
Streifzug: Fallschirmspringen 34

Kraft und Bewegung 34
Kraft, Masse, Trägheit 34
Kraft und Beschleunigung 34
Newtons Gesetze der Mechanik- überall 35

Bewegung und Energie 35
Mechanische Energieformen und ihre Umwandlung 35
Berechnung der potentiellen Energie 35
Berechnung der kinetischen Energie 35
Die Energieerhaltung 35
Pinnwand: Energieerhaltung im Alltag 35
Streifzug: Sicherheitssysteme 35
Pinnwand: Bremssysteme 35

Kreisbewegungen 37
Mit Kraft in die Kurve 37
Kreisbewegung - mathematisch 37
Streifzug: Die Zentralkraft im Einsatz 37


Licht und Farbe

Bilder sehen und festhalten 38
Reflexion und Brechung des Lichtes 38
Bilder einer Sammellinse 38
Besondere Abbildungen an Linsen 38
Linsenkombinationen 39
Formeln beschreiben die Abbildung 39
Streifzug: Vergrößerung bei optischen Geräten 39

Farben 39
Ein Prisma erzeugt Farben 39
Spektralfarben 40
Streifzug: Farbfehler von Linsen 40
Pinnwand: Infrarot-Ultraviolett 40
Streifzug: Licht spenden sie alle 40

Farbmischungen 41
Farbsubtraktion 41
Farbaddition 41


Radioaktivität und Kernenergie

Eine geheimnisvolle Strahlung 42
Natürliche radioaktive Strahlung 42
Messung radioaktiver Strahlung 42
Ein merkwürdiges Knacken 42

Atome 42
Atomkern und Atomhülle 42
Radioaktiver Zerfall 43
Eigenschaften radioaktiver Strahlung 43
Die physikalische Halbwertszeit 43
Die biologische Halbwertszeit 43
Streifzug: Strahlen schädigen 43
Somatische und genetische Schäden 44
Streifzug: Strahlen nutzen 44

Wärme ohne Feuer 44
Atome lassen sich spalten 44
Energie aus der Kernspaltung 44
Das Kernkraftwerk 44
Sicherheitssysteme im Kernkraftwerk 44
Radioaktiver Abfall 45
Streifzug: Vergleich Kernkraftwerk - Kohlekraftwerk 45