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Physik

Sicherungen gegen Überlastung und Kurzschluss

Sicherungen unterbrechen den Stromkreis, wenn der Strom zu groß wird. Das schützt die Leitungen vor Überhitzung.

  • ca. 11 Minuten
  • Klasse 9
  • Niveau: Standard

Das lernst du heute

  • Ich kann Überlastung und Kurzschluss unterscheiden.
  • Ich kann die Stromstärke eines Geräts berechnen.
  • Ich kann prüfen, ob eine Sicherung bei mehreren Geräten auslöst.

Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst eine dieser Lektionen: Elektrische Leistung und Energiebedarf im Haushalt, Vom Hausanschluss zur Steckdose

Jede Leitung hält nur eine bestimmte Stromstärke aus. Ist der Strom zu groß, erwärmt sich der Draht und es kann brennen. Zwei Fehler machen den Strom zu groß. Bei einer Überlastung hängen zu viele Geräte an einem Stromkreis. Bei einem Kurzschluss fehlt der Widerstand fast ganz, zum Beispiel wenn zwei blanke Drähte sich berühren. Dann gilt I = U : R mit sehr kleinem R. Der Strom wird riesig. Sicherungen schalten ab. Heute sind das meist Leitungsschutzschalter. Ein Bimetallstreifen biegt sich bei Wärme und löst bei Überlast aus. Ein Elektromagnet löst bei sehr großem Strom sofort aus. Ein Leitungsschutzschalter mit 16 A schaltet ab, wenn länger mehr als 16 A fließen. Mit P = U · I gilt I = P : U. Ein Wasserkocher mit 2000 W braucht an 230 V etwa 8,7 A. Ein Toaster mit 800 W braucht etwa 3,5 A. Zusammen sind es etwa 12,2 A. Das hält die Sicherung aus. Kommt ein Heizlüfter mit 2000 W dazu, sind es etwa 20,9 A. Dann löst die Sicherung aus. Sicherungen niemals überbrücken oder durch größere ersetzen.

Fließen länger mehr als 16 A, schaltet der Leitungsschutzschalter ab.
GerätLeistungStromstärke bei 230 V
Wasserkocher2000 Wetwa 8,7 A
Toaster800 Wetwa 3,5 A
Heizlüfter2000 Wetwa 8,7 A
Alle drei zusammen4800 Wetwa 20,9 A

Prüfen, ob die Sicherung auslöst

  1. Gegeben: Sicherung 16 A, Spannung 230 V.
  2. Größte Leistung: P = 230 V · 16 A = 3680 W.
  3. Wasserkocher und Toaster: 2000 W + 800 W = 2800 W.
  4. 2800 W ist kleiner als 3680 W. Die Sicherung löst nicht aus.
  5. Mit dem Heizlüfter sind es 4800 W. Das ist mehr als 3680 W. Die Sicherung löst aus.

Ich verstehe das noch nicht

Such dir aus, was dir hilft.

Noch einfacher erklärt

Zu viele Geräte: Überlastung.

Drähte berühren sich: Kurzschluss.

In beiden Fällen schaltet die Sicherung ab.

Ein Beispiel

Beispiel

Wenn du mit einer Mehrfachsteckdose mehrere starke Geräte betreibst, fließt viel Strom durch eine Leitung. Die Sicherung schützt vor zu viel Strom.

Schritt für Schritt

Du berechnest die Stromstärke eines Geräts.

  1. Schreibe P und U auf.
  2. Teile P durch U.
  3. Vergleiche mit der Sicherung.
  4. Entscheide: Löst sie aus?

Mit einem Bild erklärt

Geräte am StromkreisLeistung zusammenStrom16-A-Sicherung
Wasserkocher, Toaster2800 Wetwa 12,2 Ahält
Alle drei4800 Wetwa 20,9 Alöst aus

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Ausprobieren

Jetzt zusammen

Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.

Ein Gerät hat 1150 W und wird an 230 V betrieben. Wie groß ist die Stromstärke in A?

Zeig mir den ersten Schritt

I = P : U.

Lösung ansehen

Lösung: 5

1150 W : 230 V = 5 A.

Üben

Jetzt du

Jetzt probierst du es allein.

Ein Stromkreis hat eine 10-A-Sicherung und 230 V. Wie viel Leistung in W dürfen die Geräte zusammen höchstens haben?

Zeig mir den ersten Schritt

P = U · I.

Lösung ansehen

Lösung: 2300

230 V · 10 A = 2300 W.

Tipp: Rechne die Leistungen zusammen und teile sie durch 230 V. So erhältst du die Gesamtstromstärke.

Merksatz: I = P : U. Bei Überlastung und Kurzschluss ist der Strom zu groß. Dann schaltet die Sicherung ab.

Typischer Fehler: Viele wollen eine Sicherung, die immer wieder auslöst, durch eine größere ersetzen. Das ist gefährlich. Die Leitung kann dann überhitzen und brennen.

Prüfen

Mini-Quiz

5 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.

Frage 1 Wodurch entsteht ein Kurzschluss?
Zeig mir den ersten Schritt

Denke an I = U : R. Was passiert, wenn R sehr klein wird?

Lösung ansehen

Lösung: Der Widerstand wird fast null.

Frage 2 Eine Sicherung darf man überbrücken, wenn sie oft auslöst.
Lösung ansehen

Lösung: Stimmt nicht

Frage 3 Ein Toaster hat 920 W. Wie groß ist die Stromstärke an 230 V in A?

Zeig mir den ersten Schritt

920 : 230.

Lösung ansehen

Lösung: 4

920 W : 230 V = 4 A.

Frage 4 Was löst bei einem Kurzschluss in einem Leitungsschutzschalter sofort aus?
Lösung ansehen

Lösung: ein Elektromagnet

Frage 5 Eine Überlastung entsteht, wenn zu viele Geräte an einem Stromkreis hängen.
Lösung ansehen

Lösung: Stimmt

Geschafft

Sicherungen unterbrechen den Stromkreis bei zu großem Strom. Überlastung und Kurzschluss sind die beiden Ursachen.

Zum Schluss

Kannst du das schon?

Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.

Zum Ausdrucken

Übungsheft Sicher mit Strom: Hausinstallation und Geräte

Kurz erklärt, 55 Aufgaben in drei Stufen und alle Lösungen. Kostenlos.

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