Gefahren des elektrischen Stroms

Gefahren des elektrischen Stroms Übung

• Gib die fehlenden Begriffe zum menschlichen Körper und elektrischen Strom an.

  Tipps

  Wasser ist elektrisch leitfähig und unser Körper besteht hauptsächlich aus Wasser.

  Schon bei geringen Stromstärken besteht eine gewisse Lebensgefahr.

  Lösung

  Strom ist eine lebenswichtige Energiequelle, die uns in unserem modernen Leben umgibt und vielfältige Anwendungen ermöglicht. Elektrizität wird in Kraftwerken erzeugt und über ein komplexes Netz von Leitungen zu unseren Häusern und Arbeitsplätzen transportiert. Doch obwohl Strom so allgegenwärtig ist, birgt er auch Gefahren, insbesondere dann, wenn er durch unseren Körper fließt.

  
  

  Der menschliche Körper:
  Der menschliche Körper ist ein guter Leiter für elektrischen Strom, da er zu einem großen Teil aus Wasser besteht, das Ionen und Elektronen leiten kann. Kommen wir versehentlich mit elektrischen Leitungen, Geräten oder anderen Quellen in Berührung, kann der Strom in unseren Körper eintreten und eine Verbindung zu Erde suchen. Dieser ungewollte Stromfluss durch den Körper wird als elektrischer Schlag bezeichnet und kann schwerwiegende Folgen haben.

  
  

  Gefahren für den menschlichen Körper:
  Selbst bei vergleichsweise niedrigen Stromstärken wie $50~\text{mA}$ besteht bereits Lebensgefahr. Das bedeutet, dass eine Stromstärke von nur $0{,}05~\text{A}$ ausreicht, um potenziell tödliche Verletzungen zu verursachen. Bei einem elektrischen Schlag kann es zu Herzrhythmusstörungen kommen, die zu einem Herzstillstand führen können. Auch schwere Verbrennungen und Verletzungen des Gewebes sind möglich.

  
  

  Wichtig:
  Um Unfälle zu vermeiden, ist es daher von größter Bedeutung, den Kontakt mit unter Strom stehenden Gegenständen unbedingt zu verhindern. Dazu gehört das sorgfältige Verkabeln von Elektrogeräten, das regelmäßige Überprüfen von elektrischen Installationen und das Vermeiden von Experimenten mit Strom, wenn man nicht über ausreichende Kenntnisse und Schutzausrüstung verfügt.
  Darüber hinaus ist es ratsam, sich über Erste-Hilfe-Maßnahmen bei einem elektrischen Unfall zu informieren, um im Ernstfall schnell handeln zu können. Wenn jemand einen Stromschlag erlitten hat, dann sollte umgehend der Notruf verständigt und Erste Hilfe geleistet werden, ohne sich jedoch selbst in Gefahr zu bringen.
  Insgesamt ist es wichtig, den respektvollen und bewussten Umgang mit Elektrizität zu fördern, um Unfälle und potenziell tödliche Situationen zu vermeiden. Elektrizität kann eine unschätzbare Quelle des Fortschritts sein, solange wir uns ihrer Gefahren bewusst sind und entsprechende Vorsichtsmaßnahmen treffen. Nur so können wir die Vorzüge der Elektrizität sicher genießen und ihre Risiken minimieren.

• Benenne die richtigen Aussagen zum Umgang mit elektrischem Strom.

  Tipps

  Es sind zwei Antworten richtig.

  Wenn ein Föhn in Wasser fällt oder mit Wasser in Kontakt kommt, dann kann dies äußerst gefährlich sein, da Wasser ein guter elektrischer Leiter ist.

  Offene Drähte erhöhen das Risiko eines elektrischen Schlags. Wenn jemand versehentlich die frei liegenden Drähte berührt und sie leitend sind, dann kann es zu einem Stromschlag kommen, der in einigen Fällen schwerwiegend oder sogar lebensgefährlich sein kann.

  Lösung

  Die sichere Handhabung von elektrischen Geräten und Schaltungen ist von entscheidender Bedeutung, um Unfälle und potenzielle Gefahren zu vermeiden. Oftmals existieren Missverständnisse oder falsche Annahmen über den Umgang mit Elektrizität und elektronischen Geräten.

  
  

  Wir betrachten die gegebenen Aussagen:

  • Wasser ist für elektrische Geräte kein Problem.

  $\Rightarrow$ Diese Aussage ist falsch.
  Wasser ist ein guter elektrischer Leiter und wenn es in elektrische Geräte eindringt, dann kann es zu einem Kurzschluss oder einer Beschädigung der elektrischen Komponenten führen. Ein Kurzschluss kann zu einem erhöhten Stromfluss und möglicherweise zu einem Brand oder einem elektrischen Schlag führen. Es ist daher äußerst wichtig, elektrische Geräte vor Feuchtigkeit und Wasser zu schützen, um Unfälle zu vermeiden.

  • Elektrische Geräte und Kabel dürfen auch bei Beschädigung weiterverwendet werden.

  $\Rightarrow$ Diese Aussage ist falsch.
  Beschädigte elektrische Geräte oder Kabel sollten niemals weiterverwendet werden: Eine Beschädigung kann die Isolierung des Kabels beeinträchtigen und zu einem Stromleck oder sogar zu einem Kurzschluss führen. In solchen Fällen besteht ein erhöhtes Risiko für einen elektrischen Schlag. Wenn du einen Defekt an einem elektrischen Gerät oder Kabel bemerkst, dann solltest du es sofort außer Betrieb nehmen und nicht versuchen, es weiterzuverwenden. Stattdessen sollte das Gerät repariert oder ersetzt werden.

  • Stecker von Geräten sind so gebaut, dass die Kontaktstellen durch nicht leitende Materialien abgeschirmt sind.

  $\Rightarrow$ Diese Aussage ist richtig.
  Elektrische Stecker sind so konstruiert, dass die Kontaktstellen, an denen sie in die Steckdose gesteckt werden, durch nicht leitende Materialien wie Kunststoff oder Gummi abgeschirmt sind. Dadurch wird verhindert, dass Strom außerhalb der Kontaktstellen fließt und es zu einem ungewollten Stromfluss durch den menschlichen Körper kommt, wenn man den Stecker in die Steckdose steckt oder herauszieht. Das erhöht die Sicherheit und verhindert potenziell gefährliche Situationen.

  • In der Schule sollte der Schalter immer auf „Aus“ stehen, bevor man etwas umsteckt oder neu anordnet.

  $\Rightarrow$ Diese Aussage ist richtig.
  Sicherheit ist besonders wichtig, wenn man mit elektrischen Schaltungen arbeitet, besonders in der Schule. Bevor man etwas an einer elektrischen Schaltung umsteckt oder neu anordnet, sollte immer der Schalter auf „Aus“ stehen, um den Stromkreis zu unterbrechen. Das verhindert, dass Strom durch die Schaltung fließt, während man Veränderungen vornimmt, und reduziert das Risiko eines elektrischen Schlags oder anderer Unfälle. Es ist eine grundlegende Sicherheitsmaßnahme, die immer beachtet werden sollte, um sich selbst und andere zu schützen.

• Beschreibe, worauf Tim und seine Freunde achten müssen, damit sie das Baumhaus sicher mit Strom versorgen können.

  Tipps

  Alte elektrische Komponenten könnten möglicherweise durch Verschleiß oder Beschädigung unsicher sein.

  Frei liegende Drähte können zu Stromschlägen führen, wenn sie versehentlich berührt werden.

  Falsch platzierte oder ungeeignete Batterien können die LED-Lichter beschädigen oder sogar einen Brand verursachen.

  Eine Sicherung ist eine zusätzliche Sicherheitsvorkehrung, um die Schaltung vor Überlastung oder Kurzschlüssen zu schützen.

  Lösung

  Um das Baumhaus sicher mit Strom zu versorgen und Gefahren wie Stromschläge oder Brände zu vermeiden, sollten Tim und seine Freunde folgende Maßnahmen treffen:

  „LED-Lichter, Kabel und Batterien müssen in gutem Zustand sein. Kabel müssen isoliert sein und dürfen keine frei liegenden Drähte haben.“

  Alte elektrische Komponenten könnten möglicherweise durch Verschleiß oder Beschädigung unsicher sein. Es ist wichtig, dass die Jugendlichen die LED-Lichter, Kabel und Batterien vor der Installation sorgfältig überprüfen, um sicherzustellen, dass sie einwandfrei funktionieren und keine Sicherheitsrisiken darstellen. Frei liegende Drähte können zu Stromschlägen führen, wenn sie versehentlich berührt werden. Die Isolierung der Kabel ist entscheidend, um den elektrischen Strom sicher durch die Schaltung zu leiten und eine Gefährdung zu verhindern.

  „Elektrische Komponenten vor Feuchtigkeit schützen.“

  Feuchtigkeit kann zu Kurzschlüssen und Fehlfunktionen der elektrischen Schaltung führen. Um die Sicherheit zu gewährleisten, sollten die Jugendlichen wetterfeste Gehäuse oder Abdeckungen verwenden, um die elektrischen Komponenten vor Feuchtigkeit zu schützen.

  „Eine Sicherung in den Stromkreis einbauen.“

  Eine Sicherung ist eine zusätzliche Sicherheitsvorkehrung, um die Schaltung vor Überlastung oder Kurzschlüssen zu schützen. Im Falle eines Fehlers kann die Sicherung den Stromkreis unterbrechen und so Schäden an der Beleuchtung oder anderen Komponenten verhindern.

  
  

  Falsche Antworten und die zugehörigen Begründungen:

  „Keine Sorge um den Zustand der LED-Lichter: Alte elektrische Komponenten funktionieren normalerweise noch gut!“

  Alte elektrische Komponenten können durchaus Defekte aufweisen und unsicher sein. Es ist unerlässlich, den Zustand der Komponenten vor der Verwendung zu überprüfen, um mögliche Gefahren zu minimieren.

  „Isolierte Kabel sind unwichtig: Elektrische Drähte sind nicht gefährlich, solange sie nicht beschädigt sind.“

  Isolierte Kabel sind entscheidend, um einen sicheren Stromfluss zu gewährleisten und das Risiko von Stromschlägen zu minimieren, auch wenn sie nicht beschädigt sind.

  „Elektrische Komponenten bedenkenlos im Freien verwenden, da das Baumhaus gut vor Wetterbedingungen geschützt ist.“

  Auch wenn das Baumhaus gut geschützt sein mag, können die elektrischen Komponenten dennoch durch Feuchtigkeit oder andere Umweltfaktoren beeinträchtigt werden. Es ist wichtig, zusätzliche Maßnahmen zu ergreifen, um die elektrischen Komponenten vor Feuchtigkeit und anderen Umwelteinflüssen zu schützen.

• Beschreibe, wie du dich in den jeweiligen Situationen richtig verhältst.

  Tipps

  Das Berühren eines Kabels unter Strom kann zu einem elektrischen Schlag führen.

  In den meisten Fällen, in denen Elektrizität involviert ist, ist es sicher, den Stromkreis durch das Abschalten der Sicherung oder das Entfernen des Gerätesteckers aus der Steckdose zu unterbrechen.

  In vielen Situationen sollte eine erwachsene Person oder ein Fachmann bzw. eine Fachfrau hinzugezogen werden, um die Situation sicher zu bewältigen.

  Lösung

  Situation 1: Jemand kann ein Kabel nicht mehr loslassen, weil es unter Strom steht.

  Die richtigen Vorgehensweisen sind:

  • Die Sicherung ausschalten.
  • Eine erwachsene Person dazuholen.

  Es ist äußerst gefährlich, an der Person zu ziehen oder den Schutzleiter zu durchtrennen, da das zu einem Stromschlag führen kann.

  
  

  Situation 2: Ein elektrisches Gerät fängt an zu rauchen und riecht nach verbranntem Plastik.

  Die richtige Vorgehensweise ist:

  • Einen Feuerlöscher verwenden.
  • Eine erwachsene Person rufen.
  • Den Stecker des Geräts sofort aus der Steckdose ziehen ist auch eine Möglichkeit, wenn das sicher durchgeführt werden kann.

  Wasser auf das Gerät sprühen kann gefährlich sein, da dies zu einem elektrischen Schock führen kann.

  
  

  Situation 3: Ein Kabel hat eine beschädigte Isolierung und frei liegende Drähte.

  Die richtige Vorgehensweise ist:

  • Den Stecker des Kabels aus der Steckdose ziehen und es außer Betrieb nehmen.
  • Eine erwachsene Person zur Reparatur rufen.

  Das Anfassen der beschädigten Drähte mit den Händen oder das Reparieren mit Klebeband ist gefährlich und sollte vermieden werden.

  
  

  Situation 4: Wasser läuft in ein elektrisches Gerät und das Gerät funktioniert nicht mehr.

  Die richtige Vorgehensweise ist:

  • Den Stecker des Geräts aus der Steckdose ziehen und es trocknen lassen.
  • Eine erwachsene Person rufen, um das Gerät zu reparieren.

  Das Wasser mit den Händen aus dem Gerät schütteln oder das Gerät weiterhin verwenden ist gefährlich und sollte vermieden werden.

• Bestimme, was an den Situationen gefährlich bzw. problematisch ist.

  Tipps

  Eine Steckdosenleiste ist eine elektrische Vorrichtung, die dazu dient, mehrere elektronische Geräte gleichzeitig an eine einzige Steckdose anzuschließen.

  Eine beschädigte Isolierung bezieht sich auf eine Beeinträchtigung oder Beschädigung der Isolierschicht, die normalerweise um elektrische Leitungen und Kabel herum angebracht ist.

  Eine „rauchende Elektroverbindung“ ist eine Bezeichnung für eine elektrische Verbindung oder einen elektrischen Anschluss, der überlastet oder beschädigt ist und daher extrem heiß wird. Der Rauch entsteht oft durch das Schmoren oder Verbrennen von Isoliermaterial oder anderen Teilen der elektrischen Verbindung aufgrund der hohen Wärmeentwicklung.

  Kommen elektronische Geräte oder Bauteile, die normalerweise nicht für Feuchtigkeit oder Wasser ausgelegt sind, mit Wasser in Berührung, kann dies zu verschiedenen Störungen führen, zum Beispiel zu Kurzschlüssen.

  Lösung

  Hier sind die jeweiligen Gefahren und Probleme bei den genannten Situationen:

  Überlastete Steckdosenleiste:

  Problem/Gefahr: Überlastete Steckdosenleisten können überhitzen und sogar Feuer fangen. Die meisten Steckdosenleisten haben eine maximale Belastungsgrenze: Wenn zu viele Geräte angeschlossen werden, dann wird diese Grenze überschritten.

  Warum ist das gefährlich? Eine überlastete Steckdosenleiste kann zu einem Brand führen und sowohl die angeschlossenen Geräte als auch die Stromversorgung gefährden. Zudem besteht ein erhöhtes Risiko von Stromschlägen und elektrischen Unfällen.

  Beschädigte Isolierung:

  Problem/Gefahr: Beschädigte Isolierung an elektrischen Kabeln oder Drähten kann dazu führen, dass die Leitungen frei liegen. Das erhöht das Risiko eines Stromschlags oder eines Kurzschlusses.

  Warum ist das gefährlich? Freiliegende Drähte können Strom in die Umgebung abgeben oder ungewollte Kontakte ermöglichen. Dies kann zu Stromschlägen und elektrischen Bränden führen.

  Kontakt mit Wasser:

  Problem Gefahr: Wasser ist ein ausgezeichneter elektrischer Leiter. Wenn elektrische Geräte oder Leitungen mit Wasser in Kontakt kommen, dann kann das zu einem Stromschlag, einem Kurzschluss und schweren Schäden an den Geräten führen.

  Warum ist das gefährlich? Der Kontakt mit Wasser kann zu lebensgefährlichen elektrischen Schlägen führen und elektrische Geräte beschädigen. Dies stellt eine erhebliche Gefahr für die Sicherheit dar.

  Rauchende Elektroverbindung:

  Problem/Gefahr: Rauchende Elektroverbindungen weisen auf einen elektrischen Brand hin. Elektrische Brände sind extrem gefährlich und können sich schnell ausbreiten.

  Warum ist das gefährlich? Ein elektrischer Brand kann sich rasch ausbreiten und Leben und Eigentum gefährden. Der Rauch enthält giftige Gase, die gesundheitsschädlich sein können. Ein elektrischer Brand erfordert sofortiges Handeln und die Alarmierung der Feuerwehr, um Schäden und Verletzungen zu verhindern.

  In allen diesen Situationen ist es entscheidend, angemessene Sicherheitsvorkehrungen zu treffen, zum Beispiel die Verwendung von Steckdosenleisten mit Überspannungsschutz, die sofortige Reparatur oder der Ersatz von Kabeln mit beschädigter Isolierung, das Vermeiden von Kontakt zwischen Elektrizität und Wasser sowie die sofortige Evakuierung und Alarmierung bei rauchenden Elektroverbindungen. Elektrische Sicherheit sollte immer ernst genommen werden, um Unfälle und Gefahren zu minimieren.

• Beschreibe, welche Materialien als Isolierung für ein Kabel geeignet sind und welche nicht.

  Tipps

  Materialien, die den elektrischen Strom leiten, sind nicht gut geeignet als Isolierung für ein Kabel.

  Metalle wie Kupfer, Silber, Aluminium und Eisen haben eine große Anzahl von freien Elektronen in ihrem Atomgitter, was sie zu effizienten Trägern von elektrischem Strom macht.

  Isolatoren sind Materialien, die den elektrischen Strom nicht oder nur sehr schlecht leiten. Diese Materialien wären gut geeignet als Isolation für ein Kabel.

  Gummi, Kunststoffe, Glas, Porzellan, Keramik und viele nichtmetallische Materialien werden in der Elektroindustrie und Elektronik verwendet, um die elektrischen Leiter zu ummanteln oder elektrische Bauteile zu isolieren und vor elektrischen Kurzschlüssen zu schützen.

  Lösung

  Die Wahl des richtigen Materials für die Isolierung von Kabeln ist von entscheidender Bedeutung, da sie einen erheblichen Einfluss auf die elektrische Leistung und Sicherheit von elektrischen Systemen hat. Isolatoren sollen den elektrischen Strom blockieren und somit verhindern, dass es zu ungewollten Kurzschlüssen kommt. Im Folgenden werden ungeeignete Materialien für die Isolierung von Kabeln, da sie den Strom leiten, erläutert sowie solche, die geeignet sind.

  
  

  Ungeeignete Materialien als Isolierung für ein Kabel

  Leiter sind Materialien, die den elektrischen Strom leicht durchlassen. In einem Leiter gibt es eine große Anzahl von freien Ladungsträgern, typischerweise Elektronen, die sich frei durch das Material bewegen können. Diese beweglichen Ladungsträger ermöglichen den Fluss von elektrischem Strom, wenn eine elektrische Spannung an den Leiter angelegt wird. Dadurch, dass diese Materialien den Strom gut leiten, sind sie als Isolatoren für Kabel nicht gut geeignet.

  • Kupfer: Kupfer ist ein guter elektrischer Leiter. Das liegt daran, dass es eine große Anzahl von freien Elektronen in seinem Atomgitter hat, die den elektrischen Strom leicht durch das Material fließen lassen.
  • Kohle: Kohle kann in bestimmten Formen (wie Grafit) ein guter elektrischer Leiter sein, da es eine Struktur ähnlich der von Metallen hat und Elektronen leicht bewegen kann. Allerdings ist nicht jede Form von Kohle ein guter Leiter, da sie auch verschiedene andere Eigenschaften aufweisen kann.
  • Eisen: Eisen ist ein metallisches Element und kann in bestimmten Formen, zum Beispiel stark legiert, ein guter elektrischer Leiter sein. In seiner reinen Form (reines Eisen) ist es ein mäßiger Leiter, da es einige freie Elektronen im Atomgitter hat, die den elektrischen Strom leiten können.

  
  

  Geeignete Materialien als Isolierung für ein Kabel

  Isolatoren sind Materialien, die den elektrischen Strom nicht oder nur sehr schlecht leiten. Im Gegensatz zu Leitern haben Isolatoren eine sehr geringe Anzahl freier Ladungsträger (meistens Elektronen) in ihrem Atomgitter. Diese Ladungsträger sind fest an ihre Atomkerne gebunden und können sich nicht leicht durch das Material bewegen. Dadurch wird der Fluss von elektrischem Strom blockiert.

  Isolatoren haben eine hohe elektrische Widerstandsfähigkeit und bieten einen effektiven Schutz gegen elektrische Ströme. Sie werden daher häufig als elektrische Isolatoren oder auch dielektrische Materialien bezeichnet. Diese Materialien sind wichtig, um Stromkreise zu trennen, elektrische Geräte zu isolieren und die Sicherheit in elektrischen Anwendungen zu gewährleisten. Dadurch eignen sich diese Materialien besonders gut als Isolatoren für Kabel.

  • Porzellan: Porzellan ist ein guter Isolator. Es enthält keine freien Elektronen, die den elektrischen Strom leiten könnten, wodurch es den Strom nicht durchlässt.
  • Gummi: Gummi ist ein Isolator. Es enthält keine freien Elektronen und hat eine hohe elektrische Widerstandsfähigkeit, wodurch es den elektrischen Strom nicht leitet.
  • Kunststoff: Kunststoffe sind in der Regel gute Isolatoren. Sie haben eine hohe elektrische Widerstandsfähigkeit und lassen keinen elektrischen Strom durch.
  • Luft: Luft ist in der Regel ein schlechter Leiter – besonders bei trockenen und kaltem Wetter. Eine hohe Luftfeuchtigkeit kann jedoch dafür sorgen, dass Luft den elektrischen Strom etwas besser leitet.