Klassenarbeit Physik

Elektrische Energie & Energieversorgung · Klasse 9
 
 
 
⏱ 45 Minuten 🔧 Hilfsmittel: Taschenrechner, Lineal, Bleistift 📊 Gesamt: 100 Punkte

🟢 Teil A – Grundlagen (leicht)

20 Punkte
1.  Was ist elektrische Leistung? Erkläre in eigenen Worten und nenne die Einheit.4 P
2.  Nenne zwei Einheiten, in denen elektrische Energie angegeben wird.4 P
Einheit 1:
Einheit 2:
3.  Nenne die vier Spannungsebenen des Stromnetzes (mit Spannungswert).6 P (je 1,5 P)
1.
2.
3.
4.
4.  Erkläre den Unterschied zwischen Wechselstrom (AC) und Gleichstrom (DC).6 P

🟡 Teil B – Verständnis (mittel)

30 Punkte
5.  Warum wird Strom mit hoher Spannung transportiert? Nutze die Formel P = U · I in deiner Erklärung.10 P
6.  Erkläre den Aufbau des Stromnetzes vom Kraftwerk bis zur Steckdose. Nenne die Stufen in der richtigen Reihenfolge.10 P
7.  Erkläre die Begriffe Grundlast, Mittellast und Spitzenlast anhand der Tageslastkurve.10 P
Klassenarbeit Physik – Elektrische Energie  Seite 2 Name:  

🔴 Teil C – Rechnen (schwer)

30 Punkte
Formel:   E = P · t   |   E = Energie (Wh oder kWh)   P = Leistung (W oder kW)   t = Zeit (h)
8.  Ein Föhn hat eine Leistung von 2000 W und läuft 15 Minuten. Berechne die verbrauchte Energie in Wh.10 P
Rechnung:
Gegeben:   P =    t = 15 min = h
Formel:   E = P · t
Rechnung:   E = ·
Ergebnis:   E = Wh
9.  Ein Gerät verbraucht 800 W und läuft 2 Stunden. Wie viel kWh werden verbraucht?10 P
Rechnung:
Gegeben:   P =    t = h
Formel:   E = P · t
Rechnung:   E = · = Wh
Umrechnung:   Wh ÷ 1000 = kWh
10.  1 kWh kostet 0,35 €. Berechne die Stromkosten für den Verbrauch aus Aufgabe 9.10 P
Rechnung:
Gegeben:   E = kWh    Preis = 0,35 €/kWh
Rechnung:   Kosten = ·
Ergebnis:   Kosten = €

🔵 Teil D – Transfer (schwer)

20 Punkte
11.  Erkläre, warum die HGÜ (Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung) für lange Strecken besonders sinnvoll ist. Gehe auf Vor- und Nachteile von Wechselstrom auf langen Strecken ein.10 P
12.  Vergleiche zwei Kraftwerkstypen deiner Wahl. Nenne jeweils mindestens zwei Vor- und einen Nachteil.10 P
KriteriumKraftwerk 1: Kraftwerk 2:
Vorteile
Nachteile

Notenspiegel

max. 100 Punkte
Punkte90–10075–8960–7445–5920–440–19
Note123456
✔ Lösungsbogen – Nur für Lehrkräfte

Klassenarbeit Physik

Elektrische Energie & Energieversorgung · Klasse 9
📊 Gesamt: 100 Punkte

🟢 Teil A – Grundlagen

20 Punkte
1. Elektrische Leistung4 P
Leistung (P) gibt an, wie viel Energie pro Zeit in einem Gerät umgesetzt wird. Einheit: Watt (W).
Erklärung verständlich2 PEinheit Watt / W2 P
2. Einheiten der Energie4 P
Wattstunden (Wh) und Kilowattstunden (kWh)  (auch Joule J akzeptieren) je Einheit2 P
3. Spannungsebenen6 P (je 1,5 P)
1. Höchstspannung – 380 kV / 220 kV (Fernübertragung)
2. Hochspannung – 110 kV (Regionalverteilung)
3. Mittelspannung – 10–30 kV (Ortsnetze)
4. Niederspannung – 230 V / 400 V (Haushalte)
4. Wechselstrom / Gleichstrom6 P
Wechselstrom (AC): Stromrichtung wechselt ständig, gut transformierbar, Standard im Netz, mehr Verluste auf langen Strecken.
Gleichstrom (DC): Strom fließt in eine Richtung, weniger Verluste, ideal für lange Strecken (HGÜ).
AC korrekt erklärt3 PDC korrekt erklärt3 P

🟡 Teil B – Verständnis

30 Punkte
5. Warum Hochspannung?10 P
Ziel: wenig Energieverlust. Aus P = U · I folgt: bei gleicher Leistung → hohe Spannung = kleine Stromstärke. Hohe Stromstärke erzeugt Wärme in Leitungen (Verluste). Deshalb: hohe Spannung beim Transport. Transformatoren wandeln um.
Ziel Verlustminimierung2 PFormel P = U·I + Erklärung4 PSchlussfolgerung korrekt4 P
6. Aufbau Stromnetz10 P
Kraftwerk → Transformator (hochspannen) → Höchstspannungsnetz → Transformator (runtersetzen) → Hochspannung → Mittelspannung → Transformator → Niederspannung → Haushalt.
Reihenfolge logisch korrekt5 PTransformatoren erwähnt3 PSpannungsebenen benannt2 P
7. Tageslastkurve10 P
Grundlast: immer vorhandener Mindestbedarf, rund um die Uhr (z. B. Kühlschränke, Industrieanlagen).
Mittellast: normaler Tagesbedarf, schwankt je nach Uhrzeit.
Spitzenlast: kurzzeitige Bedarfsspitzen, z. B. abends wenn viele Geräte gleichzeitig laufen.
je Begriff korrekt erklärtje 3 P (+ 1 P Gesamtbild)
✔ Lösungsbogen – Elektrische Energie  Seite 2 Nur für Lehrkräfte

🔴 Teil C – Rechnen

30 Punkte
8. Föhn – Energie in Wh10 P
Gegeben: P = 2000 W, t = 15 min = 0,25 h
E = P · t = 2000 W · 0,25 h = 500 Wh
Umrechnung min → h3 P Formel aufgestellt3 P Ergebnis 500 Wh4 P
9. Gerät – Energie in kWh10 P
Gegeben: P = 800 W, t = 2 h
E = 800 W · 2 h = 1600 Wh → ÷ 1000 = 1,6 kWh
Zwischenwert 1600 Wh4 P Umrechnung → kWh3 P Ergebnis 1,6 kWh3 P
10. Stromkosten10 P
Kosten = 1,6 kWh · 0,35 €/kWh = 0,56 €
richtiger Wert aus Aufg. 9 übernommen2 P Rechnung korrekt4 P Ergebnis 0,56 €4 P

🔵 Teil D – Transfer

20 Punkte
11. HGÜ – Warum für lange Strecken?10 P
Wechselstrom hat auf langen Strecken mehr Verluste (kapazitive Effekte, Phasenverschub). Gleichstrom hat weniger Verluste. HGÜ: AC → Konverter → DC → Transport → Konverter → AC. Ideal für z. B. Nordsee-Windstrom-Transport nach Süddeutschland.
AC-Nachteile auf langen Strecken3 PDC-Vorteile3 PHGÜ-Prinzip erklärt4 P
12. Kraftwerksvergleich10 P
Mögliche Kombinationen (Beispiel):
Kohlekraftwerk:
+ zuverlässig, steuerbar
− viel CO₂, fossiler Brennstoff
Windkraft:
+ erneuerbar, kein CO₂
− unregelmäßig, Lärmbelastung
je Kraftwerk: 2 Vorteile + 1 Nachteilje 5 P

Notenspiegel

max. 100 Punkte
Punkte90–10075–8960–7445–5920–440–19
Note123456
🟣 Vereinfachte Klassenarbeit · Förderschüler

Klassenarbeit Physik

Elektrische Energie – Klasse 9
 
 
 
⏱ 45 Minuten 🔧 Hilfsmittel: Taschenrechner, Lineal, Bleistift 📊 Gesamt: 20 Punkte

Aufgabe 1 – Leistung und Energie

4 Punkte
a) Ergänze die Lückentexte. (2 P)
💡 Wörter zur Hilfe:
WattEnergieZeit LeistungkWh
Leistung (P) gibt an, wie viel pro umgesetzt wird. Die Einheit der Leistung ist .
Die verbrauchte elektrische wird in (oder Wh) gemessen.
b) Kreuze die richtige Einheit für elektrische Leistung an. (2 P)
Kilowattstunden (kWh)
Watt (W) ✓
Ampere (A)
Volt (V)

Aufgabe 2 – Spannungsebenen

4 Punkte
Ordne die Spannungsebenen der richtigen Beschreibung zu. Schreibe die passende Zahl in die Lücke.
Spannungsebenen:   1 = Höchstspannung (380 kV)    2 = Hochspannung (110 kV)    3 = Mittelspannung (10–30 kV)    4 = Niederspannung (230 V)
Ebene→ Transport über sehr weite Strecken (z. B. Windstrom aus der Nordsee)
Ebene→ Strom in normalen Steckdosen zu Hause
Ebene→ Versorgung von Stadtteilen und größeren Gebieten
Ebene→ regionale Verteilung, z. B. für Industriebetriebe

Aufgabe 3 – Energie berechnen

6 Punkte
Ein Föhn hat eine Leistung von 2000 W und läuft 15 Minuten. Berechne die verbrauchte Energie in Wh.
Formel: E = P · t   |   E = Energie (Wh)   P = Leistung (W)   t = Zeit in Stunden (h)
Tipp: 15 Minuten = 15 ÷ 60 = 0,25 Stunden
Fülle die Rechnung aus:
Gegeben:   P = W     t = 15 min = h
Formel:   E = P · t
Rechnung:   E = ·
Ergebnis:   E = Wh
Klassenarbeit Physik – Förderschüler  Seite 2 Name:  

Aufgabe 4 – Kraftwerke vergleichen

4 Punkte
Trage je einen Vorteil und einen Nachteil in die Tabelle ein. Du darfst aus der Hilfsbox wählen.
💡 Hilfsbox (nicht alle passen!):
viel CO₂erneuerbarzuverlässig wetterabhängigschnell regelbarfossiler Brennstoff kein CO₂hoher Wirkungsgrad
Kraftwerk⊕ Vorteil⊖ Nachteil
🪨 Kohlekraftwerk
🌬️ Windkraft

Aufgabe 5 – Wechselstrom und Gleichstrom

6 Punkte
a) Was ist Wechselstrom? Kreuze die richtige Aussage an. (2 P)
Der Strom fließt immer in dieselbe Richtung.
Die Stromrichtung ändert sich ständig. ✓
Wechselstrom wird nur in Batterien genutzt.
b) Was ist ein Vorteil von Gleichstrom (DC) bei langen Leitungen? Kreuze an. (2 P)
Gleichstrom hat mehr Energieverluste als Wechselstrom.
Gleichstrom hat weniger Energieverluste auf langen Strecken. ✓
Gleichstrom kann nicht transportiert werden.
c) Erkläre kurz: Was bedeutet HGÜ? Ergänze den Satz. (2 P)
💡 Wörter zur Hilfe:
GleichstromVerlusteHochspannungTransport
HGÜ steht für --Übertragung.
Dabei wird Wechselstrom in umgewandelt, um ihn mit weniger zu transportieren.

Notenspiegel

max. 20 Punkte
Punkte18–2016–1713–1510–125–90–4
Note123456
✔ Lösungsbogen Förderschüler – Nur für Lehrkräfte

Klassenarbeit Physik – Vereinfachte Version

Elektrische Energie · Klasse 9
📊 Gesamt: 20 Punkte

Aufgabe 1 – Leistung und Energie

4 Punkte
a) Lückentext2 P
… wie viel Energie pro Zeit umgesetzt wird. Einheit: Watt.
Die verbrauchte elektrische Energie wird in kWh (oder Wh) gemessen.
(sinngemäß akzeptieren)
b) Richtige Einheit2 P
✓ Watt (W)

Aufgabe 2 – Spannungsebenen

4 Punkte
Ebene 1 → Transport über sehr weite Strecken (Höchstspannung 380 kV)
Ebene 4 → Strom in normalen Steckdosen zu Hause (230 V)
Ebene 3 → Versorgung von Stadtteilen (Mittelspannung)
Ebene 2 → regionale Verteilung für Industriebetriebe (Hochspannung 110 kV)
je richtige Zuordnung 1 P

Aufgabe 3 – Energie berechnen

6 Punkte
Gegeben: P = 2000 W, t = 15 min = 0,25 h
E = 2000 · 0,25 = 500 Wh
Umrechnung 15 min → 0,25 h2 P Rechnung korrekt aufgestellt2 P Ergebnis 500 Wh2 P

Aufgabe 4 – Kraftwerke vergleichen

4 Punkte
Kraftwerk⊕ Vorteil⊖ Nachteil
🪨 Kohlekraftwerkzuverlässig (oder: schnell regelbar)viel CO₂
🌬️ Windkrafterneuerbar / kein CO₂wetterabhängig / unregelmäßig
Sinngemäß richtige Antworten akzeptieren. Je Feld 1 P.

Aufgabe 5 – Wechselstrom und Gleichstrom

6 Punkte
a) ✓ Die Stromrichtung ändert sich ständig.  (2 P)
b) ✓ Gleichstrom hat weniger Energieverluste auf langen Strecken.  (2 P)
c) HGÜ = Hochspannung-Gleichstrom-Übertragung.
Wechselstrom wird in Gleichstrom umgewandelt, um ihn mit weniger Verlusten zu transportieren.  (2 P)

Notenspiegel

max. 20 Punkte
Punkte18–2016–1713–1510–125–90–4
Note123456