Der Funke

Der Funke - Leitfaden für 10- bis 14-jährige Kinder durch die wunderbare Welt der Elektrizität.Unter www.electro-club.be können sich junge Gäste anmelden, um den ‚Funken‘ anzufordern.

Konzept und Erstellung: Link Inc, www.linkinc.be

Illustrationen: Sam De Buysscher und Anne ManteleersDesign: Zeppo, www.zeppo.be

ISBN-NUMMER: 9789082048407NUR: 231, 257

Der Funke ist Teil von Stroom-Opwaarts: eine Kampagne von Vormelek auf Initiative von Sozialpartnern, um das Interesse junger Menschen für den elektrotechnischen Sektor zu wecken.

© Stroom-Opwaarts, 2013

Verantwortlicher Herausgeber:Hilde De Wandeler, vzw Vormelek, Marlylaan 15/8 b2, 1120 Brüssel

Auszüge aus dieser Ausgabe dürfen nur mit vorheriger schriftlicher Genehmigung des Herausgebers durch Druck, Fotokopie, Mikrofilm oder jede andere Art vervielfältigt und/oder veröffentlicht werden.

Was passiert, wenn du Elektrizität sehen kannst?

Nirgends und Überall

Springt der Funke über?

Dann lies dieses Büchlein von vorn bis

hinten oder von hinten nach vorn; such

dir raus, was du toll findest, worüber du

erstaunt bist, was dank Elektrizität so

alles möglich ist.

Vor allem: Lerne jeeeeeede Menge

über Elektrizität. Denn Elektrizität ist

nirgends und überall...

Viel Vergnügen beim Anschauen und

Durchlesen!

PS: Besuche auch www.electro-club.be -

dort findest du jede Menge weiterer

Infos

Du hältst den Funken in Händen, ein schönes

Lehrbuch, das dich auf eine Reise durch die

faszinierende Welt der Elektrizität begleitet.

Springt der Funke über? WER BIN ICH?

WOHIN GEHE ICH?

WOHER KOMME ICH?

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INHALT

Was ist Elektrizität? Steckdosen Blitz Batterien

Wie entsteht Elektrizität? Generatoren Solarmodule

Was können wir alles mit Elektrizität machen? Elektromotoren Tiefgefrierer/Kühlschränke Licht Telefone Internet

Seite 4

Seite 26

Seite 34

‚Dann siehst du mich’, sagt Herr Elektron. ‚Und Milliarden Kameraden von mir.’

Was passiert, wenn du

Elektrizität sehen kannst?

1. WER BIN ICH? WAS IST ELEKTRIZITÄT?

‚Woran denkst du spontan, wenn du das Wort Elektrizität hörst?

Richtig, an eine Steckdose. Elektrizität kommt aus einer Steckdose. Das liegt daran, dass ich in einer Steckdose bin. Genauso wie Milliarden Kameraden von mir. Wie Läufer in den Startblöcken...‘

STECKDOSEN

Eine Steckdose ist eine Anschlussstelle

zum Stromnetz oder, wie man früher sagte:

Lichtnetz. Das Lichtnetz ist ein elektrisches

Energienetz. Wenn ein Stecker in der

Steckdose steckt, kann man Strom ziehen.

Warum hieß es bis vor kurzem überall noch

Lichtnetz? Weil die Beleuchtung (siehe auch

S. 42) anfangs, d. h. um 1900, die wichtigste

elektrische Anwendung war.

Steckdose Steckdose

Steckdose

Ein einfaches oder komplexes Ganzes aus Leitern, in denen sich Elektronen bewegen.(= elektrischer Strom).

Wie bitte?

Jeder Gegenstand besteht aus winzig kleinen

Teilchen, den Atomen. In so einem Atom befindet

sich ein Kern, um den ein Haufen Elektronen kreist.

Der Kern ist positiv geladen, die Elektronen haben

eine negative Ladung. Gegensätze ziehen sich an

und daher bleiben der Atomkern und die Elektronen

immer schön zusammen. Außer den Elektronen, die

auf der Außenbahn ihre Runden drehen: Durch den

größeren Abstand fühlen sie sich nämlich etwas

weniger stark von ‚ihrem‘ Atomkern angezogen und

suchen bereits die Gesellschaft eines anderen Atoms.

Diese abenteuerlichen Elektronen nennen wir freie

Elektronen und so eine Bande umherziehender

Elektronen heißt ganz einfach: elektrischer Strom.

Verstehst du jetzt, was für Strom notwendig ist? Genau! Eine Installation, die freien Elektronen ihren freien Lauf lässt: ein Stromkreis oder Stromkreislauf.

STROM

Stromkreis

Strom ist eigentlich nichts anderes als abenteuerliche Elektronen.

Elektrizität gibt es auch in der Natur (und

nicht nur aus der Steckdose).

Wieso?Wenn du auf einem Teppich gehst, eine

Türklinke aus Metall berührst und - au! - ein

Schlag. Das nennt man statische Elektrizität.

Deine Haare können dir zu Berge stehen oder

Stofffetzen können am Bildschirm haften

bleiben. Statische Elektrizität entsteht,

wenn wir zwei Nichtmetallgegenstände

aneinander reiben. Elektrizität kann zwei

Gegenstände einander annähern oder

auseinander bringen, da sich gegensätzliche

Ladungen einander anziehen und sich

gleiche Ladungen abstoßen. Blitz ist eine

elektrische Entladung. Der gigantische

Funke setzt statische Elektrizität frei, die in

Gewitterwolken entsteht.

Stromschlag

Magneten entfesseln

EINE REVOLUTION!

1831 brachte der Engländer

Michaël Faraday einen Magneten

in einer Spule unter und bewegte

damit diesen Magneten hin und

her. ‚Oje, es entsteht Elektrizität!‘,

rief er laut aus. Unser Michaël

hatte entdeckt, dass

Seine Entdeckung hat eine

echte Revolution ausgelöst.

Denn nun war klar, wie

Elektrizität im großen

Maßstab erzeugt

werden konnte.

Interessant für die

Industrie, aber auch

für Familienhaushalte.

Wow! Ein Generator aus dem 19. Jahrhundert, um Strom zu erzeugen!

Dann dauerte es aber noch bis etwa 1920, bis belgische Familien zu Hause Strom hatten.

Zuerst wurde Strom nur für das

Licht genutzt. Nach und nach

kamen elektrische Geräte wie

Nähmaschinen, Bügeleisen,

Kühlschränke dazu.

Vor 100 Jahren hatten in Belgien

viele Menschen noch keinen

Strom. Das kann man sich kaum

mehr vorstellen.

Bewegung magnet SpuleElektrizität!

Wassermodell!

Einheiten und Formeln

Spannung = Volt = V Leistung = Watt = WStromstärke = Ampere = A

Die Spannung liefert die nötige Energie, um Elektronen in Bewegung zu bringen. Die Einheit dafür ist Volt (V). Zum Beispiel 230 Volt, das Maß bei uns in Europa; in Amerika sind es 110 Volt.

Die Einheit der

Stromstärke mit

dem Symbol A. Die

Menge Elektronen, die

sich während einer

bestimmten Zeit bewegt,

nennen wir Stromstärke.

Die Energie, die dem Elektronen-strom geliefert wird (Volt) und die Anzahl Elektronen, die sich in einer bestimmten Zeit bewe-gen (Ampere), bilden zusammen die Leistung. Die Einheit dafür ist Watt. Die Formel lautet: W= V x A.

Es ist nicht immer so einfach, die Begriffe Strom, Spannung und Widerstand klar auseinanderzuhalten. Deswegen wird manchmal ein Vergleich mit einer Wasserleitung mit einer Pumpe und einem Wasserhahn hergestellt.

Nimm als Beispiel die Wasserleitung für die

Heizung bei dir zu Hause. Die Rohre bilden einen

geschlossenen Kreislauf, durch den das Wasser

fließen kann. Genauso ist es mit Elektrizität, die durch

elektrische Leitungen fließt.

Das Wasser fließt mit einer bestimmten Kraft, da eine

Pumpe auf das Wasser in den Leitungen Druck ausübt.

Das ist mit elektrischer Spannung zu vergleichen.

Wenn die Pumpe schneller pumpt, fließt das Wasser

schneller. In elektrischen Fachbegriffen: Wenn die

Spannung steigt, nimmt auch die Stromstärke zu.

Was ist dann aber der Widerstand? Dazu sehen wir

uns einmal unseren Wasserhahn an. Der regelt,

wieviel Wasser durch die Leitungen fließen kann. Je

weiter der Hahn zugedreht wird, desto größer wird

der Widerstand und desto weniger Wasser fließt

durch. Denn wenn der Hahn ganz zugedreht wird

und ein ganz großer Widerstand vorhanden ist, fließt

überhaupt kein Wasser mehr. Die Spannung (der Druck

in der Leitung) bleibt daher derselbe. Und es fließt auch

kein Wasser mehr.

Und was haben Volt, Ampere und Ohm damit zu tun?

Das sind nicht nur sympathische Herrschaften

mit altmodischem Haarschnitt, die dringend neu

eingekleidet werden müssen. Sie haben vor langer Zeit

- vor sehr langer Zeit - ihren Namen den Einheiten zur

Messung der Spannung, Stromstärke und Widerstand

gegeben. Genauso wie Kilometer eine Einheit ist,

um die Entfernung zu Omas Haus zu messen, und

ein Kilogramm eine Einheit, um das Gewicht einer

Packung Chips (oder von ein paar Packungen Chips) zu

berechnen.

Volt misst die Spannung (den Druck auf das Wasser in

der Leitung). Ampere misst die Stromstärke (die Menge

Wasser, das während einer bestimmten Zeit durch die

Rohre fließt). Und Ohm misst den Widerstand (wie groß

ist der Durchlass, den der Hahn offen lässt und der

bestimmt, wieviel Wasser durchfließen kann?).

Jetzt aber genug über Wasser. Drehen wir diesen Hahn

mal zu, denn Wasser und Elektrizität bleiben besser

auseinander.

Der Name sagt es bereits: mit einem

Multimeter kannst du Folgendes

messen: Spannung, Strom und

Widerstand.

Ein Differenzialschalter

ermittelt einen Isolierdefekt

in elektrischen Anlagen.

Dieser Schalter bietet

Schutz gegen den Tod durch

Stromschlag.

Die Werkstatt

Elektrizitätist gefährlich!Elektrischer Strom ist gefährlich für

den Menschen. Vom Strom aus einer

kleinen Batterie bekommst du einen

kleinen Schlag. Aber bei stärkerem

Strom können auch die Folgen

viel ernster sein. Das nennen wir

Stromtod. In Amerika hatten sie das

schnell begriffen und 1890 kam ein

gewisser William Kemmler als erster

Mensch in der Geschichte auf einen

elektrischen Stuhl. Die Elektroden

auf dem Kopf sorgten dafür, dass sich

das Gehirn erhitzt, wodurch sofortige

Bewusstlosigkeit eintritt.

Achtung!

Multimeter

Differenzialschalter

Durch den langen Zangenkopf

kannst du mit dieser Beißzange

allerlei Gegenstände anpacken,

was mit den Fingern nicht möglich

ist. Der Griff ist isoliert: Das ist

ideal für Elektriker.

Ein Gegenstand

oder Material,

der oder das

elektrischen Strom

durchlässt.

Leiter sind Stoffe mit

geringen Widerstand:

Elektronen können sich von

ihren Atomen leicht lösen. Die

besten Leiter sind reine Metalle

wie Kupfer, Aluminium und

Silber.

Mit der Abisolierzange

kannst du die Hülle

eines Drahtes und

damit einer Isolierung

entfernen.

Beisszange

Leiter

Je höher die Temperatur eines

Leiters, desto stärker vibrieren

die Atome und desto schwerer

fällt es den Elektronen

umherzukreisen. Desto größer

wird also der Widerstand.

Umgekehrt ist es natürlich

auch so, dass manche Metalle

bei extremer Eiseskälte sehr

gut leiten.

Abisolierzange

Nasse Hände und ElektrizitätWusstest du, dass du zu über der

Hälfte deines Körpergewichts aus

Wasser bestehst? Und dass in der

Körperflüssigkeit jede Menge Salze

sind?

Der menschliche Körper ist daher

ein guter Leiter und deshalb müssen

wir achtgeben, wenn Elektrizität in

der Nähe ist. Fasse zum Beispiel nie

ein elektrisches Gerät mit nassen

Händen an und halte Ausschau nach

Stacheldraht, der unter Strom steht.

Achtung!

Dick Lass den Strom ruhig fließen

Schau dir mal die Hochspannungskabel und Strommasten

draußen an. Die sind viel dicker als die hauchdünnen

Drähte, mit denen du deine Tests durchführst. Das ist kein

Zufall, denn nicht nur der Stoff bestimmt, wie gut Strom

geleitet wird, sondern auch auf die Abmessungen kommt

es an. Je dicker der Draht ist, desto mehr Strom kann

durchfließen.

Die Drähte mit Plastik zu schützen, gelingt daher

nicht. Porzellan und Glas sind für diese Spitzenleiter

hervorragende Isolierstoffe.

Widerstand - OhmGeorg Ohm (1789-1854) hat bewiesen, dass alle Leiter, sogar Metalle, einen sicheren elektrischen Widerstand besitzen. Die Einheit für den elektrischen Widerstand ist nach ihm benannt: Ohm (Ω). 1827 entdeckte dieser deutsche Physiker die Gesetze des elektrischen Widerstands von Leitern. Ohm fand heraus, dass die Stromstärke je nach dem Material, durch das der Strom fließt, verschieden ist. In manchen Stoffen fällt es der Elektrizität schwerer, sich ihren Weg zu bahnen, als in anderen: Sie leisten daher dem elektrischen Strom mehr Widerstand. Das Ohm-Gesetz legt daher eine Wechselbeziehung zwischen Spannung, Widerstand und Stromstärke fest.

Hast du schon mal genau

hingesehen, woraus ein

Stromdraht besteht? Richtig! Es ist

Kupferdraht. Elektrischer Strom

fließt problemlos durch einen

Kupferdraht. Und was befindet

sich rund ums Kupfer? Ein brauner

oder blauer Plastikschutz. Damit

geht der elektrische Strom nicht

verloren. Kupfer nennen wir einen

Leiter, Plastik einen Isolierstoff.

Stoffe, bei denen Elektronen bei

ihren Atomen bleiben, lassen

Elektrizität viel weniger durch und

heißen Isolierstoffe. Sie haben

einen ganz hohen Widerstand.

Holz zum Beispiel oder Stein,

Gummi, Glas und die meisten

Kunststoffe. Isolierstoffe müssen

uns gegen die Gefahren durch

elektrischen Strom schützen.

SCHLECHTELEITER

GummiEbonit

GlasPorzellan

PVCPolyester

GUTELEITER

KupferAluminium

SilberZinkBlei

Materialien mit großem oder kleinem Widerstand?

Isolierstoffe

Dass wir Licht zu Hause haben, unsere Handys aufladen oder eine DVD anschauen können: Das und noch viel mehr haben wir dem Elektroinstallateur für Hausinstallation (dem Hauselektriker) zu verdanken.Er kümmert sich um alle elektrischen Anlagen in Wohnhäusern: Leitungen, Steckdosen, Lichtschalter...

Elektroinstallateur im tertiären Sektor: ein komplizierter Ausdruck, der bedeutet, dass dieser Elektriker vor allem in

großen Gebäuden wie Krankenhäusern und Bürogebäuden arbeitet. Er ist weder für Fabriken noch für Wohnhäuser

zuständig. Das erledigen die Elektroinstallateure für Industrie und Hausinstallation. Beleuchtungen, Geräte in Büros und in Kantinen, Apparate in Krankenhäusern

funktionieren alle wegen der Anlagen, die er installiert.

‚Ich bereite Herrn Elektron

und seine Konsorten auf

den Start vor. Ich installiere

den Stromkreis und die

Steckdosen bei dir zu Hause.

Ich arbeite sicher und sorge

für Sicherheit.‘

BerufeElektroinstallateur für Hausinstallation

Elektroinstallateur im tertiären Sektor

Techniker Zugangssysteme und Zugangskontrolle

Unter www.electro-club.be kannst du dir Videoclips ansehen, die genau zeigen, was Arbeiten mit Elektrizität eigentlich bedeutet.

Überall, wo man einen Badge braucht, um reinzukommen (Bürogebäude, Banken und Fabriken), ist ein Techniker für Zugangssysteme und Zugangskontrolle am Werk. Er installiert,kontrolliert und wartet das Zugangssystem. Und natürlich erklärt er Benutzern, wie alles funktioniert.

Brauchen wir in über 20 Jahren noch Elektriker? NATÜRLICH. Elektrizität wird in unserer Gesellschaftimmer wichtiger. Und deshalb braucht man auch in Zukunft Elektriker. Der Job als Elektriker wird sich in Zukunft aber verändern (genauso wie viele andere Jobs). Zum Beispiel wird es neue Systeme und Technologien geben. Denk mal an die Haussystemtechnik (Geräte, die Vorgänge im Haushalt automatisieren), der Aufschwung der Solarmodule (siehe S. 32)...

NUN MAL

EINE FRAGE

Techniker Einbruchsicherungssysteme

Schalttafelbauer

Techniker elektrische Schwimmbadausrüstung

Ohne Schalttafelbauer gibt es keinen elektrischen Steuer- und Verteilerkasten. Und damit auch keine Elektrizitätsanlagen in Fabriken oder Betrieben. Bohren, Sägen, Schrauben: das gehört alles dazu. Der Schalttafelbauer installiert und testet alle Bauteile. Und natürlich schließt er zum Schluss noch den Stromkasten an das Stromnetz an. Ein ganz wichti-ger Job, der allerhand zum Laufen bringt (und dafür sorgt, dass es weiterläuft).

Der Techniker für Einbruchsicherungssysteme installiert, kontrolliert und repariert Systeme, die Einbrecher fernhalten sollen. Er sorgt dafür, dass wir uns sicher fühlen, nicht nur zu Hause, sondern auch in Bürogebäuden, Krankenhäusern und Fabriken. Er kennt sich nicht nur mit Elektrizität aus, sondern hat auch Computerkenntnisse.

Hast du dich noch nie gewundert, dass ein Schwimmbad voller Elektrizität ist? Oder noch besser: die Apparate rund

um das Schwimmbad. Pumpen und Filter, Beleuchtung und Heizung. Ohne Elektrizität kannst du keine Bahnen

schwimmen und dich auf der Wasserrutschbahn nicht austoben. Installation, Wartung und Reparatur der ganzen

Ausrüstung: für all das sorgt dieser Techniker.

‚Kommt Elektrizität in der Natur vor?

Natürlich, denn wir Elektronen sind ja reine Natur.‘

BLITZ

Wie der BlitzGewitterwolken sind voller Eiskristalle und

Wassertropfen, die sich heftig hin und her bewegen.

Dadurch entsteht Reibung und es entwickelt sich

statische Elektrizität. Wenn sich die ganze aufgestaute

elektrische Energie entlädt, blitzt es. Meist kommt kurz

danach noch ein heftiger Donnerschlag.

Der Finger von FranklinDer Amerikaner Benjamin Franklin (1706-1790) lebte in einer Zeit, als die Menschen noch nicht wussten, dass Blitze durch einen Kurzschluss in der Luft entstehen. Er selbst ging davon aus, dass in jedem Fall Elektrizität im Spiel war. Wagehals Benjamin ließ 1752 während eines Gewitterschauers einen Drachen aufsteigen, an dessen Schnur er einen Schlüssel befestigt hatte.Seinen Finger hielt er nahe am Schlüssel. Ja! Der Blitz schlug in den Drachen ein und vom Schlüssel sprang ein gewaltiger Funke auf seinen Finger. Du kannst dir vorstellen, dass dieser Finger wehtat. Dennoch war Benjamin froh: Der Blitz war also wirklich Elektrizität. Schon ein Jahr nach diesem Experiment stellte er stolz seine Erfindung vor: den Blitzableiter. Der fängt den einschlagenen Blitz auf und leitet ihn direkt in die Erde. So wird jede Menge Schaden vermieden.

Wie schützt du dich vor dem Blitz?

Du wanderst gerade durch den Wald, als du plötzlich

bemerkst, dass ein Gewitter aufzieht. Was tust du

jetzt am besten? Such dir einen sicheren Platz (auf

gar keinen Fall einen Baum!). Wenn du keine sichere

Stelle findest, dann geh schnell in die Kauerstellung.

Lege deine Arme rund um die Knie, halte den Kopf

nach unten und vermeide möglichst Kontakt

mit dem Boden.

Dieser Elektriker ist auf Blitzschutzanlagen spezialisiert. Diese Anlagen gibt es vor allem in Betrieben, Fabriken, Krankenhäusern, Altenheimen und Hotels. Du merkst schon, dass er vor allem in (und auf dem Dach von!) größeren Gebäuden arbeitet.

Wenn ein Feuer ausbricht, muss er so schnell wie möglich zur Stelle sein. Je früher du weißt, dass

irgendwo ein Feuer schwelt, desto einfacher kannst du den Schaden begrenzen. Feuer- und

Rauchmelder können dabei helfen. Dieser Techniker montiert und kontrolliert solche

Systeme. In größeren Gebäuden installiert er auch Feuermeldezentralen.

‚Ich mache alles, um

Gebäude gegen Blitz

zu schützen.‘

Berufe

Blitzschutztechniker

Techniker Feuerschutzsysteme


Du bist verrückt nach Technik? Prima, denn

Elektrizität heißt Denken und Machen. Nur ein

Elektriker, der mitdenkt, liefert gute Arbeit.

Schluss mit Langeweile! Es gibt für dich keinen

Alltagstrott, da es in diesem Fach und dieser

Richtung immer Veränderungen gibt. Und genug

Möglichkeiten...

Als Elektriker findest du leicht und schnell Arbeit.

Oft hast du schon einen Job im letzten Jahr der

Sekundarschule. Natürlich kannst du auch noch

weiterlernen. Um in deinem Fachgebiet noch stärker

zu werden.

Du krempelst gern selbst die Ärmel hoch? Ok, aber du

lernst auch, als Team zu arbeiten. Das ist wichtig für

später.

Dich interessiert alles über elektrische Geräte und

du möchtest genau wissen, wie die Welt der Technik

funktioniert.

5 gewichtige Gründe, um wie das

Himmelsfeuer, äh, wie der Blitz

Elektrizität zu studieren51

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‚Dein MP3-Player spielt. Und dennoch ist er nicht an die Steckdose angeschlossen. Wie ist das möglich?

Ganz einfach: es steckt eine Batterie drin, die selbstständig Elektri-zität liefert. Ich laufe daher von der Batterie durch den MP3-Player und zurück zur Batterie.‘

BATTERIEN

Batterien stecken überall ihre Nase

hinein. Sie sind in der Armbanduhr,

im Handy, in der Fernbedienung,

im Hörgerät von Opa, in Laptops, in

iPods... kurz gesagt, in allen Apparaten

und Geräten, die Strom benötigen

und nicht (ständig) an eine Steckdose

angeschlossen sind.

Es gibt alle Arten und Gewichte

von Batterien. So gibt es flache

Knopfbatterien für deine Armbanduhr.

Mit leistungsstarken Exemplaren

kannst du dann wieder dein tragbares

Radio spielen lassen.

Batterien wandeln diese chemische Energie in elektrische Energie um.

Wenn du die Batterien in ein elektrisches

Gerät steckst (zum Beispiel eine Taschenlampe

oder einen Taschenrechner), schließt sich der

Kreislauf. Wenn die chemischen Reaktionen in

einer Batterie aufhören, ist die Batterie leer.

In einer leeren Batterie sind die

chemischen Teilchen zwar noch da,

die Elektronen bewegen sich aber

nicht mehr: sie reagieren nicht mehr

miteinander. In einer wiederaufladbaren

Batterie (oder Akku) kannst du sie wieder

aufwecken. Du steckst den Akku in

ein Ladegerät, das an eine Steckdose

angeschlossen ist. Die elektrische

Spannung setzt die abenteuerlichen

Elektronen erneut in Bewegung und

hoppla, nach einer Zeit kann der Akku

wieder Strom abgeben.

WIE FUNKTIONIERT DAS?

Lade sie auf!

In einer Batterie gehen chemische Reaktionen

vor sich. Wenn Stoffe miteinander in Kontakt

kommen, werden unsere freien Freunde - die

Elektronen - wieder sehr aktiv (sie bewegen

sich dann vom Minuspol zum Pluspol; siehe +

und - auf jeder Batterie).

Achte darauf: Chemikalien wie Quecksilber und Kadmium, schaden der Umwelt.Leere Kadmium- und

Quecksilberbatterien gehören nicht

zum normalen Abfall, sondern zu den

chemischen Kleinabfällen. Du kannst

sie auch bei Sammelpunkten für leere

Batterien abgeben. Machen!

Achtung!

Batterie? Akku?

Was ist es jetzt?Eine Batterie und ein Akku machen dasselbe. Aber eine Batterie ist nicht wiederaufladbar, ein Akku schon. Der Begriff ‚wiederaufladbare Batterie‘ ist daher eigentlich nicht richtig.

Chemie im Auto

Der Fahrer steigt ins Auto, dreht den Zünd-

schlüssel und der Motor springt an. Zu-

mindest, wenn der Akku geladen ist. Aber

wie wird eigentlich ein Auto-Akku geladen?

Ganz einfach: durch das Fahren. Ein Akku

eines geparkten Autos entleert sich, wenn

das Licht brennt oder ein Radio weiterläuft.

Was passiert, wenn der Akku leer ist? Dann

kannst du ihn ja nicht laden, indem du wei-

terfährst, weil das Auto dann gar nicht mehr

anspringt. Keine Panik: Dann muss einfach

Energie aus einem Akku eines anderen Au-

tos übertragen werden. Dazu benutzen wir

Starthilfekabel.

Dieses Teil des Motors lädt den

Akku des Autos wieder ordentlich

auf. (Siehe auch S. 30)

Der Akku ist die einzige Energiequelle eines

elektrischen Autos. Zum Glück können wir den Akku

immer wieder an der Steckdose aufladen!

Lichtmaschine

Elektrisches Auto

2. WOHER KOMME ICH?

WIE ENTSTEHT ELEKTRIZITÄT?

GENERATOREN

Kraftwerke sind Fabriken, in denen Strom

erzeugt wird. Nicht, um eine einfache

Fahrradlampe zum Leuchten zu bringen,

sondern um alle Betriebe, Häuser,

Schulen und Krankenhäuser in der Nähe

mit Elektrizität zu versorgen. Dennoch

funktioniert das Kraftwerk genauso wie

das Fahrradlicht: mit einer Art Dynamo.

Dieser Dynamo ist zwar unendlich viel

größer und heißt auch anders: Generator.

Generator,auch bekannt

als Riesendynamo

‚Elektrizität wurde schon bald unverzichtbar. Daher baute der Mensch große Anlagen, um Elektrizität zu verbreiten. Kraftwerke erzeugen nun gewaltige Mengen an Elektrizität, so dass wir massiiiiiiiiiiiiiiiiiv durch Kilometer und Kilometer von Leitungen rennen können.‘

Magnet

Kupferspule

KRAFTWERK

Und nein, da sitzen nicht Tausende von Menschen,

die schwitzend diese Riesendynamos zum Drehen

bringen. Die Bewegungsenergie stammt hier von

Brennstoffen wie Gas und Erdöl, zumindest in

herkömmlichen Kraftwerken.

Das Geheimnis der herkömmlichen Kraftwerke komplett entschlüsselt

Der gelieferte Brennstoff wird

verbrannt. Dadurch entsteht im

Heizkessel

große Hitze, die Wasser in Strom

umwandelt. Durch den Dampfdruck

beginnt die Turbine,

sich zu drehen und der Generator

wird

in Gang gesetzt. Die Bewegung des

Generators setzt Elektrizität frei.

Diese Elektrizität geht durch den

Transformator

und findet über Stromdrähte

den Weg in Fabriken, Betriebe,

Schulen und Häuser.

Um die Abfallstoffe des

Verbrennungsprozesses zu

entsorgen, hat jedes Kraftwerk einen

Schornstein.

Am Kühlturm entlang verliert sich

die Hitze des Dampfes.

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Bewegung Magnet Spule

ELEKTRIZITÄT!

Eine Maschine mit einer

Drehachse, die mechani-

sche Energie in elektrische

Energie umwandelt. Denk

an deinen Fahrraddynamo!

Das größte Wasserkraft-

werk der Welt ist die

Drei-Schluchten-Talsperre

in China. Einfach gigan-

tisch.

GENERATOR

DREI-SCHLUCHTEN-TALSPERRE

Wasser und Wind In herkömmlichen Kraftwerken stammt die Energie aus

erhitztem Wasser, also Dampf, der durch die Verbrennung

großer Mengen Gas oder Erdöl entsteht. Diese fossilen

Brennstoffe gehen jedoch langsam zu Ende.

Zum Glück gibt es auch andere Stoffe, die bei der

Verbrennung Hitze verursachen und unerschöpflich

sind. Zum Beispiel Hausmüll oder Zuckerrüben. Das sind

Biobrennstoffe.

Und warum sollte nur Dampf Bewegung verursachen

können? Wind kann das doch genauso gut. Sieh dir mal

die Windturbinen mit ihren enormen Flügeln an. Du siehst

sie an Autobahnen und am Meer. Im Schnitt sind sie 100

m hoch, so groß wie ein Fußballfeld, nur senkrecht. Eine

Windturbine setzt die Windenergie in eine drehende

Bewegung um, die von einem Generator genutzt wird, um

Elektrizität zu gewinnen.

Mit Wasser ist das auch möglich. Du musst das

Wasser dann aber erst mit einem Damm

speichern. Deshalb heißt das‚

Staudamm‘.

Hochspannungsanlagen und -kabinen: das ist die Leidenschaft eines Hochspannungstechnikers. Er installiert sie, schließt sie an, kümmert sich um die Wartung. Wenn Probleme auftreten, dann führt er die Reparaturen durch. Das ist nicht unwichtig: von Hochspannungsleitungen hält er sich fern.

‚Ich bringe die erzeugte

Elektrizität auf

sicherem Weg über

Hochspannungsleitungen

in dein Haus.‘

BERUF

Hochspannungstechniker


SOLARMODULE‚Gas, Öl, Wind, Wasser... Generatoren brauchen diese Stoffe, um Elektrizität zu gewinnen. Aber auch die Sonne ist im Spiel. Und zwar über ordentlich installierte Solarmodule.‘

Ein Solarmodul nutzt das Licht der Sonne, um

Elektrizität über das Stromnetz zu erzeugen.

Sonnenenergie ist eine Form von nachhaltiger

Energie. Und das lohnt sich natürlich immer.

Richtig falsch

oder Falsch. Solarmodule funktionieren mit Licht. Das heißt

auch dann, wenn es bewölkt ist. Auch wenn das Licht

dann weniger intensiv ist.

Richtig. Das liegt an der besseren elektrischen Leitung in

Materialien bei niedrigen Temperaturen. Kühlung von Modulen mit

Luft oder Wasser (im Sommer) kann daher mehr Leistung bringen.

Solarmodule bringen nichts, wenn die Sonne nicht scheint.

An einem sonnigen Oktobertag, bei einer Temperatur von 10° C, ist die Leistung eines Solarmoduls größer als im Sommer bei 35° C.

Ich halte die Umwelt für sehr wichtig. Kann ich trotzdem Elektriker werden?

SELBSTVERSTÄNDLICH. Denk doch mal an Elektroautos. Sie

scheinen eine gute Lösung zu sein

für die traditionellen Benzin- oder

Dieselautos, die schädliche Abgase

ausstoßen und kostbaren Brennstoff

verbrauchen. Andere Beispiele:

Solarmodule und Windenergie, die

beweisen, dass Elektrizität auch

umweltfreundlich erzeugt werden

kann. Noch etwas? Hausautomation.

Mit Hausautomationssystemen kannst

du dafür sorgen, dass das Licht von

selbst ausgeht. Oder die Heizung

automatisch abstellen, um sparsamer

zu heizen.

Nun mal

eine FrageVielleicht sind ja auf dem Dach deines Hauses Solarmodule? Sie gewinnen Energie (und damit auch Elektrizität) aus dem Sonnenlicht. Eine sehr nachhaltige und umweltfreundliche Energiequelle also. Die Installation dieser - eben mal tief Luft holen - Photovoltaikanlagen ist Maßarbeit für Spezialisten.

Nicht zu warm im Sommer, nicht zu kalt im Winter, immer schön gemütlich. Das regelt eben der

Klimatechniker. Der macht das bei dir zu Hause, aber auch in Fabriken und Betrieben. Und sogar Museen

nehmen seine Dienste in Anspruch: Viele Gemälde sind empfindlich und müssen bei einer bestimmten

Temperatur aufbewahrt werden. Das gelingt mit einer Klimaanlage, die der Techniker installiert und wartet.

‚ Ich installiere auf

sichere Weise ein

Solarmodul auf

deinem Dach und

schließe alles an.‘

BERUFEPhotovoltaikanlagen Installateur

(Solarmodule)

Klimatechniker


3. Wohin gehe ich?

WAS KÖNNEN WIR ALLES MIT ELEKTRIZITÄT MACHEN?

Elektromotoren‚Eine der wichtigsten Anwendungen von Elektrizität ist zweifelsohne der Elektromotor. Wir hüpfenden Elektronen sorgen wörtlich und bildlich dafür, dass sich die Welt dreht.‘

Wörtlich natürlich nicht, bildlich schon.

Was würden wir ohne Waschmaschine, iPod oder

elektrische Zahnbürste machen? Ohne Staubsauger,

Kühlschrank, Rolltreppe und so weiter? In der Urzeit.

Die Erfindung des Elektromotors hat die Welt

verändert. Nicht nur, weil allerlei Anstrengungen wie

Treppensteigen oder Waschen auf einmal leichter

wurden. Ohne Elektromotor wäre das Phänomen

Elektrizität nie in der breiten Öffentlichkeit

angekommen. Es ist einfach toll, ein Glühdrähtchen

aufleuchten zu lassen, aber deshalb gleich ein ganzes

Elektrizitätsnetz bauen...

Sorgt Elektrizität dafür,

dass sich die Welt dreht?

GRUNDPRINZIP

Wie funktioniert das?

Wusstest du das?

Ein Elektromotor ist eine Maschine, die elek-

trische Energie in mechanische Energie um-

setzt, mit der ein Gerät angetrieben werden

kann. Ein Elektromotor wird in Maschinen

gebraucht, wo sich etwas bewegen muss, oft

mit einer Drehbewegung.

Der Elektromotor ist überall. Er ist

in zahlreichen (Haushalts-)Geräten:

Waschmaschinen, Kühlschränke,

Staubsauger, Computer, Kameras...

Außerdem treibt er zahlreiche Maschinen

und sogar Züge, Straßenbahnen und auch

Schiffe an. Auch in der Industrie werden im

großen Maßstab Elektromotoren eingesetzt,

um Pumpen, Laufbänder, Kräne und noch so,

so, so viel mehr anzutreiben.

In der Nähe eines Magneten kommt ein Leiter, der unter Strom steht, in Bewegung.

Wenn du diesen Leiter und Magneten eine schlanke Form gibst wie auf dieser Zeichnung, geht das eine Stück nach oben und das andere nach unten und... du bekommst eine Drehbewegung! Ein richtiger Elektromotor kann den Magneten so anpassen, dass sich der Leiter weiterdreht.

Motoren, Messinstrumente, Geschwindigkeitsregler: Das sind nur einige Beispiel für Geräte, Maschinen und Anlagen, die dem Wartungstechniker anvertraut werden. Es geht hauptsächlich um Reparaturen und Anpassungen von komplizierten Anlagen. Diesen Techniker triffst du daher vor allem in Fabriken und Betrieben.

‚Derzeit

können wir mit

Haussystemtechnik

sogar aus der Ferne

Dinge in Bewegung

setzen.‘

BERUFEHaussystemtechniker

Haus- und Gebäudesystemtechniker

Wartungstechniker

Was ist eigentlich der Unterschied zwischen Haus- und Gebäudesystemtechnik?Nun, Gebäudesystemtechnik ist dasselbe wie Haussystemtechnik, nur in Bürogebäuden und Fabriken: automatisch die Temperatur und Beleuchtung steuern, bestimmte Räume verriegeln...

Der Zweck ist natürlich, unseren Komfort zu steigern und bei unserer Energierechnung zu sparen.

Eine Beleuchtung, die sich jeden Abend automatisch einschaltet, oder eine Heizung, die stillsteht, sobald die Bewohner das Haus verlassen: das sind nur zwei Beispiele für Haussystemtechnik. Vor allem für diesen automatisierten häuslichen Komfort sorgt der Haussystemtechniker. Für seine Arbeit braucht er auch einige Informatikkenntnisse, denn das Haussystem wird per Computer gesteuert.

Finde ich als Elektriker später leicht Arbeit?

JA! Denn Elektriker sind sehr

gefragt. Das ist auch während der

Krise so. Und das ist logisch, da aus

unserer Gesellschaft Elektrizität

nicht mehr wegzudenken ist. Da ist

noch eine wichtige Voraussetzung:

Du musst die richtige Einstellung

haben. Das bedeutet: gern arbeiten

und lernbegierig sein.

Nun mal

eine Frage

KÜHLSCHRÄNKE / TIEFGEFRIERER

‚Es gibt Dinge, die auf den ersten Blick nichts mit Elektrizität zu tun haben. Nimm doch mal ein Eis. Wie ist es doch bloß so kalt geworden? Was meinst du? Ja richtig, durch uns.‘

COOL KÜHLIn jedem Kühlschrank gibt es eine

Wärmepumpe, der Motor des Kühlsystems.

Diese Pumpe entzieht den Lebensmitteln

und der Luft im Kühlschrank Wärme (nein

nein, ein Kühlschränk produziert keine Kälte;

das ist doch überraschend). Und dafür wird

Energie benötigt, das heißt Elektrizität.

Energieverschwendend

Sparsam

100 Jahre, doch nurMit der massiven Verbreitung von

Elektrizität kamen auch gleich die

elektrischen Kühlschränke. Das war nach

1900. Davor gab es ... Eisschränke. Die

Menschen kühlten ihre Esswaren mit

Eisblöcken. Was für ein enormer Segen

doch die Elektrizität ist.

Ken

nzei

chen

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brau

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Kühl- und Gefrieranlagen montieren, ist die Aufgabe des Kühlmonteurs. Sein Arbeitsgebiet ist sehr unterschiedlich: Er arbeitet unter anderem bei Metzgern und im Gemüseladen, aber auch in Kühllastern und Lagerräumen. Ein Kühlmonteur, der eine Zusatzausbildung besucht, kann zum Kühltechniker aufsteigen. Eindeutig ein cooler Job...

Wo es kalt sein muss, wird Kühltechnik benötigt. Er kontrolliert, wartet und repariert Kühl- und Gefrieranlagen. Er hat sein Fach in

der Regel dadurch gelernt, dass er zunächst Kühlanlagen montiert hat. Manchmal muss er Tag und Nacht bereit sein, um dringende

Reparaturen auszuführen. Daher muss er jederzeit und überall kühlen Kopf bewahren.

‚Ich montiere

Kühl- und

Gefrieranlagen.‘

BERUFE


Kühlmonteur

Kühltechniker

LICHT ‚Mal sehen, worum kümmern wir uns noch mal? Um Licht im Dunkeln, natürlich.‘

Das Wort ‚Lampe‘ stammt ab

von ‚Lampas‘, einem der Pferde

von Eos, der griechischen

Göttin des Lichts.

Die ältesten Lampen waren

die Öllampen aus dem alten

Griechenland und Rom.

Nun sind LED-Lampen im

Vormarsch. Durch ihre längere

Nutzungsdauer und dem sehr

geringen Energieverbrauch

werden LED-Lampen in naher

Zukunft wahrscheinlich

auch zahlreiche andere

Lampenarten ersetzen.

Lampas

Von der Öllampe zum LED

BRENNSTUNDEN

LED

Oled-tv

Weltweit werden 19 % der

erzeugten Elektrizität für

Beleuchtung verbraucht.

Eine elektrische Lichtkugel,

unsere Welt.

Wusstest du das? Led steht für light emitting diode

(Leuchtdiode). Wie bitte? Was ist dann eine

Diode? Eine Diode ist ein elektronisches

Bauteil, das elektronischen Strom sehr gut

in eine Richtung leitet, aber fast gar nicht in

die andere. Eine Diode funktioniert wie ein

elektronisches Ventil. (Denke zum Beispiel

an das Ventil an deinem Fahrradschlauch;

dort kann die Luft rein, aber nicht raus,

außer du drückst auf das Ventil.) Die leitende

Richtung nennt man Durchlassrichtung und

die andere Richtung Sperrrichtung. Wenn

du elektrischen Strom durch eine LED in die

Durchlassrichtung leitest, strahlt sie Licht

aus.

Verkehrsampeln: Fahren, oder nicht: anhalten!Schaltelemente schalten auch die Verkehrsampeln

aus und ein. Nein, nicht mit einem Knopf, auf den

jemand drücken muss. Der Unglückliche würde

sich bei diesem Job schnell die Finger verrenken

und völlig verrückt werden. Und der Verkehr

würde wohl schnell komplett zum Erliegen

kommen. Zum Glück gibt es Schaltungen, bei

denen Computer am Werk sind.

Eine Glühlampe brennt durchschnittlich

1.000 Stunden, eine Sparlampe zwischen

8.000 und 15.000 Stunden. Spitzenreiter

ist die LED-Lampe: bis zu 50.000

‚Brennstunden‘ bitte.

OLED = Organic Light Emitting Diode.

OLED-TV-Geräte sind hauchdünn (4 mm),

verbrauchen viel weniger Strom als heutige

Geräte und haben eine wesentlich höhere

Bildschirmqualität. Sie sind aber noch

gaaaaanz teuer...

Eine Stadt wäre düster und langweilig ohne Leuchtreklame. Zum Glück gibt es den Lichtreklametechniker, der für Atmosphäre sorgt. Er bringt die Reklameschilder, installiert sie, schließt sie an und lasst sie aufleuchten und wieder ausgehen. Und er hält sich bereit für Reparaturen, wenn sie durch einen heftigen Windstoß kaputtgehen oder wenn es einen technischen Defekt gibt.

Ein Job mit Soul und Rock ‘n’ Roll. Der Bühnentechniker ist bei Konzerten und Theateraufführungen zu sehen. Er ist für Licht und Ton zuständig. Er schließt alle Komponenten, wie Lautsprecher und Mischpulte, zusammen und testet sie. Im richtigen Moment sorgt er für Scheinwerferlicht. Und er hat nichts dagegen, das gesamte Material ein- und auszuladen.

Dank dem Elektroinstallateur Industrie drehen sich die

Maschinen in der Fabrikhalle. Er sorgt auch für Heizung

und Beleuchtung. Kurzum: die elektrischen Anlagen in

Betrieben und Fabriken sind das Werk dieses Installateurs.

‚Ich sorge für Licht

und Atmosphäre

im Straßenbild.‘

BERUFELichtreklametechniker

Bühnentechniker

Elektroinstallateur Industrie


Wenn die Leiter eines Stromkreislaufs Kontakt

miteinander haben, ohne dass ein anderer

Verbraucher im Stromkreis ist, sprechen wir

von einem Kurzschluss. Der Strom fließt dann

nicht mehr über den Verbraucher, sondern

vom einen Pol der Stromquelle direkt zum

anderen Pol. Häufige Ursache ist eine zu große

Strommenge (Überstrom). Dann entsteht ganz

viel Wärme, wodurch die Isolation kaputtgeht.

Dadurch besteht Gefahr: Stromdrähte kommen

miteinander in Kontakt und baff!, Kurzschluss.

Die Folge: enorme Hitze und Brandgefahr.

Ein Kurzschluss kann den Weihnachtsbaum

zum Leuchten bringen. Die Glühbirnchen der

Weihnachtsbaumbeleuchtung sind in Serie

geschaltet. Wenn eine Glühbirne ausfällt,

bekommen die anderen daher keinen Strom

mehr. Das ist ganz schön dumm. Zum Glück

gibt es den Kurzschlussdraht. Wenn der

Glühfaden den Geist aufgegeben hat, kommt der

Kurzschlussdraht zum Zug. Er übernimmt die

Leitung und die anderen Glühbirnchen können

brennen.

KURZSCHLUSS

‚Durch uns werden eure Telefongespräche in elektrische Signale umgewandelt und ihr könnt aus der Ferne miteinander reden.‘

Schall besteht aus Schwingungen.

Ein hoher Ton entsteht durch eine

Menge kurzer Schwingungen, ein

niedriger Ton durch eine geringere

Frequenz. Die Schallfrequenz wird

in Hertz (Hz) ausgedrückt, nach

dem deutschen Physiker Heinrich

Rudolf Hertz (1857-1894). Dass wir

jetzt Radio, Telefon und andere

‚Krachmacher‘ haben, verdanken

wir der Entdeckung, dass

Schallwellen in elektrische Signale

umgewandelt werden können und

umgekehrt.

Belgium Calling

Hertz (Hz)

Folgender Fall. Stell

dir vor, du telefonierst

mit einem Freund in

Amerika. Das Geräusch

deiner Stimme wird in

ein elektrisches Signal

umgewandelt.

Dort wird

wieder ein

elektrisches

Signal erzeugt

und in Schall

umgewandelt.

Dieses Signal

geht zur

Telefonzentrale.

Dieses

Lichtsignal

wird durch ein

Glasfaserkabel

nach Amerika

geleitet.

Wir

verstehen

einander.

Dort wird das

elektrische

Signal in ein

Lichtsignal

umgewandelt.

TELEFONE

1844 erfand der Amerikaner Samuel Morse (1797-

1872) ein handliches Gerät: den Telegraphen.

Genauso wie jetzt mit dem Handy konnte er ein

Nachricht versenden. Der Absender hatte einen

Schalter, um abwechselnd Strom zu übermitteln

oder abzuwehren. Wenn Strom durch den

Kreislauf floss, drückte auf der Gegenseite ein

Elektromagnet einen Streifen oder einen Punkt

auf eine Papierrolle. Ein langer Stromstoß

erzeugte einen langen Streifen, ein kurzer

Stromimpuls nur einen kleinen Punkt.

Morse hatte sich für seinen Telegrafen ein

Alphabet aus Pünktchen und Strichelchen

ausgedacht. Auf diese Weise konnten Menschen

über große Entfernungen Nachrichten

versenden. Bald wurden Papierberichte durch

Funkmeldungen ersetzt: Die elektrischen

Signale wurden in Funksignale umgesetzt

(kürzere und längere Pieptöne), die der

Empfänger notierte und dann übersetzte.

Probier es selbst aus. Wenn du weißt, dass O im Morsealphabet dargestellt wir mit – – – und S mit …, dann sende mit der Taschenlampe das Notsignal SOS!

….---… MORSENBERUFE

Installateur für ober- und

unterirdische Leitungen

Ohne ihn würden unsere Dörfer und Städte völlig anders aussehen. Straßenbeleuchtung, Internet, Kabelfernsehen, Telefonnetz. Das würden wir alles vermissen, wenn es den Installateur von ober- und unterirdischen Leitungen nicht geben würde. Er verlegt alle Leitungen und sorgt außerdem für den Anschluss der öffentlichen Beleuchtung. Diese repariert und wartet er auch.

Internet‚Durch uns saust die Information rasend schnell um die Welt.‘

Das Internet ist ein sehr großes,

die ganze Welt umspannendes Gebilde aus

Computernetzen. Es ist eigentlich kaum vorstellbar,

dass es das Internet, wie wir es jetzt kennen, erst

seit 20 Jahren gibt. Ja, so schnell kann sich die

Technologie entwickeln. Das Internet ist zu einem

echten Massenmedium geworden. Dort findest du

eine Unmenge Informationen. Das Suchen oder

Erkunden nennt man daher treffend ‚Surfen‘.

ServerDamit all diese Systeme funktionieren, sind ‚Server‘

notwendig. Das sind gewaltige Computer, die

dafür sorgen, dass andere (kleinere) Computer

funktionieren können. Ein Server: Denk an das

französische servir oder das englische to serve.

Er leistet also Dienste. Große Server befinden

sich in Datenzentren. So ein Datenzentrum kann

jedoch genauso viel Energie wie eine ganze Fabrik

verbrauchen.

erst seit 20 Jahren

BERUFE

Telekommunikationsinstallateur

Wir vergessen es manchmal: Dass wir telefonieren können, dass wir Radio hören oder mit Freunden chatten können, ist dem Telekommunikationsinstallateur zu verdanken. Er installiert die Schalter auf Posten und Giebeln, die Fernkommunikation ermöglichen. Nahezu jeder greift auf ihn zurück: Betriebe, Fabriken und Menschen wie du und ich. Ohne ihn müssten wir ohne SMS und Telefon auskommen: Kannst du dir das noch vorstellen?

Kann ein Luftballon Licht erzeugen? Ja! Genauso wie deine Haare und der Blitz kann ein Luftballon elektrisch geladen sein. Ein Luftballon, den du über deinen Pulli reibst, wird aufgeladen. Hältst du ihn gegen einen anderen geladenen Luftballon, entstehen kleine Funken. Probier das einmal in einem finsteren Raum aus, dann siehst du die Funken gut.

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Der Funke