Kapitel 2: So geht dir ein Licht auf

In diesem Kapitel lernst du:

• dass Obst und Gemüse nicht nur zum Essen da sind

• wie praktisch eine Batterie ist

• ein Geschicklichkeitsspiel zu bauen

• wie du den Durchgangsprüfer einsetzt

• wie du einen Schaltplan »liest«

• die ersten Formeln kennen

Nachdem wir die ernsten Worte hinter uns gebracht haben, kann es jetzt mit den Experimenten losgehen. Für jede elektrische Schaltung benötigst du eine Energiequelle. Schauen wir mal, welche Möglichkeiten es da gibt und was du damit anfangen kannst.

Die Zitronen-Kartoffel-Batterie

Es ist Wochenende, alle Geschäfte haben geschlossen, du stehst mitten in der Pampa, weit weg von einer Tankstelle und ausgerechnet jetzt willst du mit Elektrizität arbeiten, aber hast keine Batterie zur Hand? Keine Frage: Was ein Akku oder eine Batterie? ist, wirst du wissen. Immerhin sind das alltägliche Begleiter und du findest sie überall: in der Fernbedienung, deiner Uhr, im Handy, Gameboy, MP3-Player, Auto, in der Taschenlampe, Digicam und in vielem mehr.

Digitalkamera mit zwei Akkus

Baue dein erstes galvanisches Element??

Für dieses Experiment benötigst du einige Dinge, die du sicher bei euch zu Hause in der Küche und der Werkzeug- oder Bastelkiste findest:

1. Zitronen, Kartoffeln oder Äpfel

2. Krokoklemmen

3. verschiedene Metallteile: Nägel, Schrauben, Münzen, Büroklammern, Alufolie usw.

4. Litze oder Draht

Da es gleich etwas klebrig wird, experimentiere lieber auf dem Küchentisch anstatt auf dem Schreibtisch. Mit welchem Obst beziehungsweise Gemüse du experimentierst, ist erst einmal egal.

Nach dem Versuch darfst du die Früchte aber nicht mehr essen, sondern du musst sie wegwerfen, da sie sich im Geschmack verändern werden und chemische Reaktionen in ihnen abliefen, die zu Ablagerungen im Inneren führen.

Experiment

• Schneide eine Frucht in zwei Teile. Du benötigst erst einmal nur eine Hälfte.

• Stecke einen verzinkten Nagel oder eine Schraube auf der einen Seite in die Hälfte. Die meisten matt-silbern glänzenden Metallteile sind verzinkt? und eignen sich.

• Auf der anderen Seite der Frucht steckst du einen Metallgegenstand aus Kupfer. Dies kann eine Cent-Münze sein oder ein Stück blanker dicker Kupferdraht, den du beispielsweise aus einem Stück Elektroleitung gewinnst.

• Klemme an beide Metallteile je eine Krokoklemme.

Messleitungen? mit Krokoklemmen (oder auch einfach nur in der Kurzform ohne das Wort »Messleitung«) sind oft relativ minderwertig. Die Kabel reißen irgendwann ab und die Klemmen greifen nicht mehr richtig. Wenn du einen Draht oder Metall mit der Klemme greifen willst, muss der zu greifende Draht immer fest von den Zähnen der Klemme gepackt werden. Wenn du nur die Isolierung eines Kabels einklemmst, wird dein Aufbau nicht funktionieren. Probiere auch, ob das Kabel wirklich hält und nicht noch lose in der Klemme wackelt.

1. Schließe die Low-Current-LED? an die freien Enden der Krokoklemmen. Das lange Beinchen der LED kommt an die Krokoklemme, die mit dem Kupfer verbunden ist. Achte darauf, die spezielle LED? zu benutzen, die als Low-Current-LED bezeichnet wird und so auf der Einkaufsliste steht. Es handelt sich dabei um die kleineren, roten Leuchtdioden.

Du hast soeben dein erstes galvanisches Element? und dein erstes Experiment aufgebaut. Leider ist es so, dass du dabei kein Erfolgserlebnis haben wirst. Die LED wird nicht leuchten. Das liegt nicht an dir, sondern an der Technik. Trotzdem ist es wichtig gewesen, diesen Versuch aufzubauen. Bleib' bei der Stange und lies weiter: Es wird noch was passieren. Versprochen.

Was du nicht sehen kannst, kannst du messen

Obwohl du nicht sehen kannst, ob deine Zitronenbatterie? funktioniert, kannst du es dennoch überprüfen. Das wird dir noch ganz oft passieren: Irgendwie scheint es, als würde die Schaltung nicht funktionieren. Aber arbeitet sie wirklich nicht oder kannst du nur nicht sehen, dass alles klappt? Wie viele andere Dinge auch kannst du Elektrizität nicht sehen. Menschen fehlt dafür ein Sinnesorgan.

Nur weil du Elektrizität nicht sehen kannst, heißt es nicht, dass du sie nicht wahrnehmen kannst. Später werde ich dir zeigen, dass du sie schmecken und fühlen kannst. Ein tödlicher Stromschlag aus der Steckdose (nicht ausprobieren!) ist übrigens auch im Grunde eine Sinneswahrnehmung.

Für (fast) alle Dinge (die wir nicht wahrnehmen können) haben Menschen sich Messgeräte ausgedacht. Das universelle Messgerät? für den Elektroniker ist das Multimeter?. Mit diesem kannst du Elektrizität sichtbar und messbar machen. Wie das funktioniert und was genau du dabei misst und beachten musst, wird später noch genauer geklärt. Jetzt soll nur die Zitronenbatterie untersucht werden.

Experiment

• Lege die Batterie in das Multimeter ein, wenn du es zum ersten Mal benutzt.

• Stecke die Messleitungen in die Buchsen des Multimeters. Die rote kommt in die (vermutlich auch rote) Buchse, die mit »V« gekennzeichnet ist. Die schwarze kommt in die (schwarze) Buchse mit der Bezeichnung »COM?«.

• Schalte das Multimeter ein. Die meisten Geräte haben dazu einen großen Drehknopf, mit dem du gleichzeitig den Messbereich wählst. In dem Fall gehe gleich zum nächsten Schritt:

• Stelle den Messbereich für Spannungen bis 20 Volt ein. Drehe dazu den Schalter auf die Einstellung »20« im Bereich, der mit einem »V« und einem Gleichheitszeichen (»=«) oder ähnlichem Symbol gekennzeichnet ist. Benutze nicht den Bereich, bei dem neben dem »V« eine Wellenlinie (»~«) zu sehen ist. Wenn du ein Multimeter besitzt, das über eine automatische Bereichswahl verfügt, dann wähle einfach die Funktion Spannungsmessung, die mit einem »V« gekennzeichnet ist.

• Im Display wird jetzt eine Zahl angezeigt. Es ist völlig normal, wenn dies nicht genau 0,00 ist und sich der Wert ständig etwas verändert.

Anstatt eines Kommas?? zum Trennen der Dezimalstellen wird ein Punkt auf dem Display benutzt. Das liegt daran, dass diese Schreibweise im angloamerikanischen Raum üblich ist. Wenn du in Deutschland beispielsweise »2,43« schreibst, dann schreiben die Amerikaner »2.43«.

Ein durchaus beachtlich gutes Ergebnis: Dieser Aufbau liefert 0,96 Volt.

Mit dem Multimeter kannst du nun die Spannung? messen, die dein galvanisches Element erzeugt: Verbinde die beiden Krokoklemmen nicht mehr mit der LED, sondern mit den Messleitungen. Es ist im Grunde erst einmal egal, welche Messleitung dabei mit welcher Krokoklemme verbunden wird. Im Display kannst du den Wert für die Spannung ablesen. Es werden etwa 0,7 bis 1,0 Volt angezeigt. Wenn vor dem Wert noch ein Minuszeichen steht, kannst du das vorerst ignorieren. Je nachdem, welche Frucht du verwendest und welche Metalle, wirst du abweichende Messwerte erhalten. Am Ende des Kapitels findest du dazu eine Aufgabe. Experimentiere mit verschiedenen Früchten und Metallen und notiere deine Ergebnisse in der Tabelle. Den ersten Messwert von mir und ein paar Vorschläge habe ich schon eingetragen.

Frucht

1. Metall

2. Metall

Spannung

Zitrone