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Welchen Vorteil hat das Wassermodell gegenüber dem Elektronenmodell?
Das Wassermodell bietet einen anschaulichen Vorteil gegenüber dem Elektronenmodell, insbesondere bei der Veranschaulichung von elektrischen Schaltungen und dem Verhalten von Strom in diesen Systemen. Während das Elektronenmodell auf die Bewegung von Elektronen auf mikroskopischer Ebene eingeht und elektrische Phänomene auf der Basis von Ladungsträgern und elektrischen Feldern beschreibt, greift das Wassermodell auf eine Analogie zurück, die vielen Menschen aus dem Alltag vertrauter ist. Hierbei wird elektrischer Strom mit dem Fließen von Wasser verglichen, wobei die Wassermenge dem Stromfluss (Amperewert) und der Wasserdruck der elektrischen Spannung entspricht.
Ein wesentlicher Vorteil dieses Modells ist die intuitivere Vorstellbarkeit von Konzepten wie Spannung (Druck im Wassermodell) und Stromfluss (Wassermenge, die durch ein Rohr fließt), was besonders bei der Einführung in die Thematik und für Lernende ohne vertiefte physikalische Vorkenntnisse hilfreich sein kann. Ebenso lassen sich Konzepte wie Widerstände einfach als Verengungen in den Rohren darstellen, durch die das Wasser (Strom) fließt, wodurch der Zusammenhang zwischen Druck, Flussmenge und Widerstand leichter nachvollziehbar wird.
Das Wassermodell ermöglicht somit eine einfachere und greifbarere Darstellung und Erklärung von Grundprinzipien der Elektrizität, was bei der didaktischen Vermittlung von elektrischen Stromkreisen und ihrer Funktionsweise von großem Nutzen sein kann.
Was geschieht mit den Elektronen, wenn in Abbildung B3 ein Schalter betätigt oder eine Lampe herausgedreht wird?
Auch wenn die spezifische Abbildung B3 nicht präsentiert wird, lässt sich allgemein beschreiben, was mit den Elektronen in einem elektrischen Stromkreis geschieht, wenn ein Schalter betätigt wird oder eine Lampe aus dem Stromkreis entfernt wird:
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Bei Betätigung eines Schalters: Wird ein Schalter in einem elektrischen Stromkreis von der Stellung "Aus" auf "Ein" umgelegt, so wird der Stromkreis geschlossen, und Elektronen können durch den gesamten Kreis fließen, inklusive aller Verbraucher wie etwa Lampen. Wird der Schalter hingegen auf "Aus" gestellt, wird der Kreislauf unterbrochen. Elektronen können nicht mehr durchfließen, der Stromfluss wird also gestoppt.
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Beim Herausdrehen einer Lampe aus dem Stromkreis: Durch das Herausdrehen einer Lampe aus einer Fassung wird der Stromkreis an dieser Stelle unterbrochen. Ähnlich wie beim Öffnen eines Schalters kann der Strom nicht mehr fließen, da ein durchgängiger Pfad für die Elektronen fehlt. Man spricht hierbei von einem offenen Stromkreis. Die Elektronenbewegung wird angehalten, und alle Geräte, die im selben Stromkreis (in Serie) nach der Lampe geschaltet sind, erhalten keinen Strom mehr und funktionieren dementsprechend nicht.
In beiden Fällen wird der kontinuierliche Fluss der Elektronen und somit der elektrische Strom im Stromkreis durch eine Unterbrechung gestoppt. Dies zeigt, wie essenziell die geschlossene Schleife für die Aufrechterhaltung des Elektronenflusses und damit für den Betrieb elektrischer Geräte ist.
