Die elektrische Leitfähigkeit von Metallen | alpha Lernen erklärt Chemie
Summary
TLDRDieses Video erklärt, warum Metalle, wie Kupfer, Aluminium und Gold, gute elektrische Leiter sind und wie sie Blitze ableiten. Durch ein Experiment wird gezeigt, dass ein Blitzableiter ein Haus vor einem direkten Blitzschutz schützt, während ein Haus ohne Ableiter stark beschädigt wird. Die Teilchenebene von Metallen wird analysiert, um zu verstehen, wie Elektronen in einem Stromkreis fließen, was die Grundlage für die elektrische Leitfähigkeit von Metallen ist. Zusätzlich wird ein Experiment mit verschiedenen Materialien durchgeführt, um zu demonstrieren, dass Metalle im Gegensatz zu Nichtmetallen, wie Kunststoff oder Holz, den elektrischen Strom leiten.
Takeaways
- 🔌 Alle Metalle sind gute elektrische Leiter, was sie für Stromkabel und Blitzableiter geeignet macht.
- 🏠 In einem Experiment wird gezeigt, dass ein Blitzableiter ein Haus vor einem künstlich erzeugten Blitz schützt, wenn er eingeschaltet ist.
- ⚡ Ohne Blitzableiter kann ein Blitz direkt in ein Haus einschlagen, was zu Schäden führen kann.
- 👀 Auf Teilchenebene leiten Metalle Strom, weil Elektronen in ihnen frei bewegen können.
- 🔋 Ein Stromkreis besteht aus einer Stromquelle, einem Leiter und einem Verbraucher, der Energie nutzt.
- 🔩 Experimente zeigen, dass Metalle wie Kupfer, Silber, Eisen, Aluminium, Magnesium und Gold Strom leiten, während Kunststoff, Holz und Leder dies nicht tun.
- 🧪 Edle Metalle wie Gold leiten auch elektrischen Strom, obwohl sie für ihre Werthaltigkeit bekannt sind.
- 🔬 Die Leitfähigkeit von Metallen wird durch die Beweglichkeit der Elektronen in ihrem Atomgitter erläutert.
- 🔧 Ein einfaches Experiment mit einem Ventilator und verschiedenen Materialien zeigt, welche Stoffe Strom leiten können.
- 🧪 Die Unterscheidung von edlen und unedlen Metallen kann durch Reaktionen mit Salzsäure erfolgen, was im Skript erwähnt wird.
Q & A
Warum werden Metalle für Stromkabel und Blitzableiter verwendet?
-Metalle sind gute Leiter des elektrischen Stroms, weshalb sie für Stromkabel und Blitzableiter verwendet werden, um Strom effizient zu leiten und Blitze sicher abzuleiten.
Welches sind einige Metalle, die häufig für Blitzableiter verwendet werden?
-Metalle wie Kupfer, Aluminium und Gold werden häufig für Blitzableiter verwendet, da sie den elektrischen Strom sehr gut leiten können.
Was passiert, wenn ein Blitzableiter nicht funktioniert und ein Blitz direkt in ein Haus schlägt?
-Wenn ein Blitzableiter nicht funktioniert und ein Blitz direkt in ein Haus schlägt, kann es zu schweren Schäden und sogar zum Brand kommen, da der Blitzstrom nicht abgeschirmt wird.
Wie unterscheidet sich die Funktion von Blitzableitern von der Funktion von Stromkabeln?
-Stromkabel sind dafür konzipiert, elektrischen Strom in einem kontrollierten Verlauf zu leiten, während Blitzableiter dazu dienen, Blitze sicher abzuleiten und zu ableiten, um Gebäude und Menschen vor Schäden zu schützen.
Was zeigt das Experiment mit dem Blitzableiter und dem künstlichen Blitz?
-Das Experiment zeigt, dass ein funktionierender Blitzableiter dazu beiträgt, Blitze sicher abzuleiten und so Gebäude vor Schäden zu schützen, während ein nicht funktionierender Blitzableiter das Gebäude dem direkten Blitzschlag aussetzen lässt.
Wie erklären Sie den Grund, warum Metalle den elektrischen Strom leiten können, auf Teilchenebene?
-Metalle leiten elektrischen Strom, weil sie frei bewegliche Elektronen besitzen, die durch das Metall fließen können, wenn eine Spannung angelegt wird. Diese Elektronen bewegen sich von der negativ geladenen Seite (Minuspol) zur positiv geladenen Seite (Pluspol).
Was sind die positiv geladenen Atomrümpfe in Metallen und wie beeinflussen sie die Stromleitung?
-Die positiv geladenen Atomrümpfe in Metallen sind die Kerne der Atome, die Elektronen halten. Sie sind für die Bindung der freien Elektronen verantwortlich, die den Strom leiten, indem sie durch das Metall fließen.
Wie funktioniert die Elektronenpumpe im Experiment mit dem Ventilator und der Batterie?
-Die Elektronenpumpe im Experiment wird durch die Verbindung der Kontakte mit der Batterie und dem Verbraucher (Ventilator) aktiviert. Die Spannung der Batterie treibt die Elektronen durch das Metall hindurch, was den Stromkreis schließt und den Ventilator in Bewegung setzt.
Welche Materialien haben in dem Experiment keinen Strom geleitet und warum?
-In dem Experiment haben Materialien wie Kunststoff, Joghurtbecher, Holz, Zahnstocher und Leder keinen Strom geleitet, weil sie keine frei beweglichen Elektronen haben, die den Strom leiten könnten.
Was zeigt das Experiment mit der Salzsäure und den verschiedenen Metallen?
-Das Experiment mit der Salzsäure zeigt, wie man edle (z.B. Gold) von unedlen Metallen (z.B. Kupfer, Aluminium) unterscheiden kann, indem man beobachtet, wie sie mit der Salzsäure reagieren. Edle Metalle reagieren in der Regel langsamer oder nicht mit Salzsäure.
Outlines
🔌 Grundlagen des elektrischen Stroms und Blitzableiter
Der erste Absatz behandelt die Eigenschaften von Metallen als gute Leiter des elektrischen Stroms und wie sie in Stromkabeln und Blitzableitern verwendet werden. Es wird erklärt, dass verschiedene Metalle unterschiedlich gut Strom leiten können, wobei Aluminium, Kupfer und Gold als Beispiele genannt werden. Ein Experiment mit einem Blitzableiter zeigt, wie dieser den Blitz in ein Haus ableitet, um es vor Schäden zu schützen. Die Funktionsweise von Blitzableitern wird durch ein Experiment verdeutlicht, bei dem ein künstlicher Blitz auf ein Haus trifft, mit und ohne aktiven Blitzableiter. Die Erklärung konzentriert sich darauf, wie Metalle Strom leiten können, indem sie Elektronen frei in der Metallstruktur bewegen lassen, was durch eine Animation und ein Modell verdeutlicht wird.
🔬 Untersuchung der Leitfähigkeit verschiedener Materialien
Der zweite Absatz beschreibt ein Experiment, das die Leitfähigkeit verschiedener Materialien untersucht. Es wird gezeigt, dass Metalle wie Kupfer, Silber, Eisen, Aluminium und Magnesium sowie Gold gut Strom leiten können, indem sie einen Ventilator in Bewegung setzen. Im Gegensatz dazu leiten Kunststoff, Joghurtbecher, Holz, Zahnstocher, Kunststoffrohr und Leder keinen Strom. Der Absatz veranschaulicht, dass Metalle aufgrund ihrer Fähigkeit, Elektronen frei zu bewegen, sehr gute Leiter des elektrischen Stroms sind. Zum Schluss wird ein Experiment mit Salzsäure vorgestellt, um edle und unedle Metalle zu unterscheiden.
Mindmap
Keywords
💡Metalle
💡Elektrischer Strom
💡Blitzableiter
💡Atomrumpf
💡Elektronengas
💡Spannung
💡Edelmetalle und Unedelmetalle
💡Salzsäure
💡Experiment
💡Leder und Kunststoff
Highlights
Metalle sind gute elektrische Leiter und werden deshalb in Stromkabeln und Blitzableitern verwendet.
Verschiedene Metalle wie Aluminium, Kupfer und Gold leiten Strom sehr gut.
Blitzableiter sind spezielle Metalle, die einen elektrischen Stromschlag ableiten können.
Experiment mit einem Haus und Blitzableiter zeigt, wie Blitze ableitet werden, wenn der Blitzableiter aktiv ist.
Ohne Blitzableiter kann ein Blitz direkt in ein Haus einschlagen, was gefährlich ist.
Metalle leiten Strom, weil Elektronen in ihnen frei bewegen können.
Ein elektrischer Strom fließt, wenn Elektronen von einer Spannung angezogen werden.
Ein Modell zeigt, wie Elektronen in einem Metallstück durchgeführt werden, wenn eine Spannung angelegt wird.
Ein Experiment mit einem Sprungkabel, einer Batterie und einem Ventilator demonstriert, wie Metalle Strom leiten.
Kupferrohr, Silberstück, Eisennagel, Büroklammer, Centstück, Aluminiumstück und Magnesiumstück leiten Strom.
Gold leitet auch elektrischen Strom, obwohl es sehr wertvoll ist.
Nicht-metallische Materialien wie Kunststoff, Joghurtbecher, Holz, Zahnstocher, Kunststoffrohr und Lederband leiten Strom nicht.
Edel- und Unedelmetalle können durch Reaktion mit Salzsäure unterschieden werden.
Transcripts
[Musik]
sämtliche metalle sind gute elektrische
leiter
das ist der grund warum man sie zum
beispiel verwendet zu hause bei in
sämtlichen stromkabeln für
hochspannungsleitungen und auch für
blitzableiter die frage ist warum leiden
aber jetzt so metalle zb ebenso ein
blitzableiter so gut den elektrischen
strom so und das schauen wir uns jetzt
mal ganz genau an
zum einmal müssen wir erstmal sagen dass
diese unterschiedlichen metalle alle
unterschiedlich gut den elektrischen
strom leiten
da gibt's zum beispiel aluminium da gibt
zum beispiel kupfer und gold alle leiten
den strom sehr gut und nimmt natürlich
jetzt kupfer oder aluminium deutlich
häufiger her weil es einfach häufiger in
der erde vorkommt und was die bei
blitzableiter für eine spezielle
funktionen haben das schauen wir uns
hier bei einem kleinen experiment mal an
da gibt es ein haus mit einem
blitzableiter und diesen blitzableiter
den kann man entweder an oder ausstellen
und als erstes schauen wir uns mal an
was ein künstlich erzeugter blitz mit
diesem haus macht wenn der blitzableiter
funktioniert dazu müsst ihr euch jetzt
die ohren zuhalten und schaut mal rein
so das war schon relativ spektakulär der
blitzableiter hat definitiv die funktion
das sehen wir nämlich wenn wir ihnen
jetzt einmal sozusagen ausstellen und
der blitz einfach so in das haus ein
schlägt schaut euch das mal an müsst
euch aber wieder die ohren gut zu halten
ok also da sieht man wohl relativ
eindrucksvoll was passiert wenn man
keinen blitzableiter hat der diesen
stromschlag sozusagen in den ddr der
ableitete die frage ist warum
funktioniert das warum leiten metalle
den elektrischen strom
und dazu müssen wir uns das mal wieder
auf teilchen ebene anschauen das heißt
wir suchen jetzt wieder rein und schauen
uns die kleinsten teilchen an
und dazu habe ich euch hier wieder eine
kleine animation dabei ihr seht hier ein
metallstück das könnte jetzt zb wieder
aluminium sein und wir haben hier zwei
kabel die sozusagen jetzt hier
elektrischen strom durch leiten wollen
und was auch teilchen ebene passiert
sobald ich hier strom anleger das
schauen wir uns an wenn ich hier auf
play drücken wir rein
ihr seht hier die positiv geladenen
atomen rümpfe und dass elektronen gas
und sobald hier eine spannung angelegt
wird fließen die elektronen von rechts
nach links hier durch das bedeutet
gleichzeitig dass ein strom fließt und
das ist eben so zu sagen genau der witz
dass diese dieses elektronen gas hier im
metall sich frei bewegen kann und von
minus pol ist wie so eine elektronen
pumpe ja die pumpen elektronen
durchfließt im metall elektrischer strom
dann bewegen sich elektronen und das ist
im prinzip genau der punkt warum metalle
leiten
eine alternative darstellung auf
teilchen ebene habe ich euch jetzt hier
in einem ganz konkreten modell x
vorbereitet
und zwar habe ich hier wieder diese
positiv geladenen atomen rümpfe das sind
jetzt hier solche hügelchen und
zwischendrin sieht man die linsen die
symbolisieren dass elektronen gas dass
ich hier drin bewegt so und wenn ich
jetzt hier eine spannung anliegt im
prinzip von oben der - kohl elektronen
wie so eine elektropumpe reingeht dann
schaut man genau was in dem metall
passiert
so und ihr seht diese elektronen die ich
von oben vom minuspol reihen gebe die
fließen natürlich durch dieses metall
hindurch das heißt durch diese atom
rümpfe hindurch na ja und das ist jetzt
ein grund eben dass dieses metall den
elektrischen strom leiten kann das ganze
überprüfen wir es hier noch an einem
kleinen experiment und zwar habe ich
hier so ein sprung kabel verbunden mit
einer stromquelle das ist sozusagen hier
eine batterie und zwischendrin ein
verbraucher dieser kleine ventilator so
und wenn jetzt diese beiden kontakte
hier verbunden werden dann schließt sich
der elektrische strom kreis und der
ventilator dreht sich ich kann jetzt
aber mit diesen beiden kontakten
sämtliche stoffe überprüfen ob sie den
strom leiten und das probiert jetzt hier
einfach ich hab hier so'n haufen mit
metallen und ein haufen mit anderen
stoffen aber wir überprüfen der
reihenfolge leitet ist oder leitet es
nicht ihr wisst wahrscheinlich etwas
passiert aber passt mal auf
also haben wir ein kupferrohr ihr seht
der ventilator dreht sich hier ein
silber stück das habt ihr vielleicht
auch schon mal gesehen der ventile dort
dreht sich auch und ein eisen nagel der
ventilator dreht sich eine büroklammer
vielleicht aus kupfer der ventilator
dreht sich ein ein cent stück auch hier
leitet das stück cent und 1
aluminiumstück und der ventilator dreht
sich und ein stück magnesium und auch
hier dreht sich der ventilator und
zuletzt habe ich hier ein bisschen gold
dabei hier hat gold und auch wenn ich
das berühren ist sehr vorsichtig sein
das nicht kaputt macht aber auch hier
dreht sich der ventilator das heißt auch
gold leitet natürlich den elektrischen
strom
jetzt können wir als gegenprobe hier
einen kunststoff decke probieren da
passiert nichts ein joghurtbecher da
passiert auch nichts und ein stückchen
holz einen zahnstocher auch da passiert
nichts
dieses kunststoffrohr da passiert nichts
und auch hier eine band aus leder
da dreht sich auch nichts also definitiv
können wir sagen dass diese ganze
metalle sehr gut den elektrischen strom
leiten und das ist eine ganz wichtige
besonderheit nicht nur bei den
blitzableiter wir gerade gesehen so und
wenn ihr jetzt wissen wollt wie man edle
und unedle metalle unterscheiden kann
dann schaut euch an wie ich mit
salzsäure auf die metalle losgeht
[Musik]
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