Der Stromkreis am Fahrrad
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Du kennst bereits die Grundelemente eines Stromkreises.
Damit ein Strom fließt, muss der Stromkreis geschlossen sein.
Die gesparte Rückleitung am Fahrrad
Bild ►01 zeigt Paulas Fahrrad. Zur Vereinfachung wollen wir zunächst nur die Vorderlampe betrachten. Du kannst das auch an deinem Fahrrad überprüfen, von deinem Dynamo (elektrische Quelle) geht nur ein Kabel zur Vorderlampe (Elektrogerät).
Warum leuchtet die Lampe, obwohl nur ein Kabel vom Dynamo zur Lampe geht? Wurde hier die Rückleitung von der Lampe gespart?
Das schauen wir uns zunächst in einem Modellversuch an.
Wir spannen die Lampe und den Dynamo in ein Stativ ein. Dann verbinden wir die Lampe mit dem Dynamo. Wenn wir den Dynamo mit einem Akkubohrschrauber antreiben, dann leuchtet die Lampe. ►03 / 04
04 Video zum Modellversuch
Modellversuche zur gesparten Rückleitung
Modellversuch Teil 1
Jetzt ersetzen wir den Fahrradscheinwerfer durch eine Lampe aus der Sammlung. ►05
Wir sehen, dass die Lampe nicht leuchtet. Der Grund dafür ist schnell zu erkennen. Der Stromkreis ist nicht geschlossen. Aber warum leuchtete die Lampe in den Aufbauten ►03/04? Was war dort anders?
Um die Frage zu klären, werden wir den zweiten Pol der Lampe mit dem Stativ verbinden. ► 06/07
Modellversuch Teil 2
Wir sehen, dass die Lampe jetzt leuchtet. Aber wie ist der Stromkreis jetzt geschlossen? Der Stromkreis endet doch am Stativ, oder?
Um die Frage zu klären, wiederhole deine Kenntnisse zu Leitern und Nichtleitern (bzw. Isolatoren). Woraus besteht das Stativ?
Modellversuch - Auswertung
RICHTIG! Eisen leitet den elektrischen Strom. Genauso ist es am Fahrrad. Der Rahmen (blau) und die Schutzbleche deines Fahrrads (blau) sind aus Eisen oder einem anderen leitenden Metall. Sie leiten den elektrischen Strom. So ist der Stromkreis über den Rahmen deines Fahrrads geschlossen. ►08
Fahrradscheinwerfer - Innenansicht
Bild ►09 zeigt die Vorderlampe eines Fahrrads von innen. Der Ringkontakt der Lampe (das Gewinde) ist über das schwarze Kabel mit dem Anschluss der Lampe verbunden (rot eingekreist).
Wenn die Lampe geschlossen wird, dann berührt der Fußkontakt der Lampe das Federblech. Dieses Blech ist direkt mit dem Gehäuse verbunden (blau eingekreist). Das Gehäuse ist mit dem Rahmen des Fahrrads verschraubt.
Jetzt kann über den Rahmen des Fahrrads der Strom fließen.
Das Rücklicht ist über das Schutzblech mit dem Rahmen verbunden. Wenn das Schutzblech aus Kunststoff ist, dann kann es den Strom nicht leiten. der Stromkreis ist nicht mehr geschlossen.
Wir benötigen ein zweites Kabel, das das Rücklicht mit dem Dynamo verbindet.
Der Rahmen dient als Hin- oder Rückleitung. Wenn beide Anschlüsse des Dynamos auf den Rahmen geitet werden, dann entsteht ein Kurzschluss.
Prinzipiell wären beide Schaltungen möglich. Eine Reihenschaltung wäre aber nicht sinnvoll. Wenn eine der Lampen defekt wäre, dann würden beide Lampen nicht leuchten. Es sollte also eine Parallelschaltung sein.
Das Prinzip der gesparten Rückleitung findest du auch noch an vielen weiteren Beispielen aus deiner Umwelt.
Weitere Beispiele zur gesparten Rückleitung
Eisenbahn
Autoscooter
Du erkennst in der Grafik deutlich, wie der Stromabnehmer einen ständigen Kontakt zum Drahtgeflecht an der Decke hat. Dieses Drahtgefecht ist an eine elektrische Quelle angeschlossen. Im Autoscooter befindet sich ein Elektromotor. Der zweite Pol der Quelle ist der Boden. Es besteht aus einem Material, das den elektrischen Strom leitet.
Straßenbahn
U-Bahn mit Stromschiene