Stationenlernen “Wirkungen des elektrischen Stroms”

Studienseminar für Lehrämter an Schulen Vettweiÿ
Seminar für das Lehramt an Gymnasien und Gesamtschulen
Schulstraÿe. 12 52391 Vettweiÿ
Entwurf zum
4. Unterrichtsbesuch
Studienreferendar:
Schule:
Fach:
Datum:
Zeit:
Klasse:
Raum:
Fachlehrer:
Fachleiter:
Hauptseminarleiterin:
Ausbildungskoordinatoren:
Schulleiterin:
Karsten Göÿling
Ernst-Mach-Gymnasium Hürth
Physik
27. April 2006
4. Stunde, 10.45 - 11.30 Uhr
8c
AII9
selbst
Herr Gerhards
Frau Pohlmann
Frau Frings und Herr Kämper
Frau Hüntemann
Thema der Unterrichtsreihe:
Wirkungen des elektrischen Stroms - Lernen an Stationen
4. Stunde des Stationenlernens
Didaktisch-methodischer Kommentar
Die heutige Stunde ist Teil eines Stationenlernens, das sich über mehrere Wochen erstreckt. Daher lässt sie sich nicht in einzelne, aufeinander aufbauende, Unterrichtsphasen einteilen. Anstatt also diese zu beschreiben, wird im
didaktisch-methodischen Kommentar zusammenfassend auf die Gesamtkonzeption und Organisation des Stationenlernens eingegangen. Der sonst übliche
Stundenverlaufsplan wird ersetzt durch einen Stationenplan, in dem die einzelnen Stationen kurz erläutert werden.
Begründung der gewählten Organisationsform
Die oene Unterrichtsform des Stationenlernens ermöglicht den Schülern1
selbständiges Arbeiten, wobei jeder seinem individuellen Lerntempo entsprechend die Stationen bearbeiten kann. Durch die vielfältigen Experimente können sich die Schüler haptisch mit physikalischen Phänomenen befassen und so
Physik erleben. Auch ist eine Binnendierenzierung möglich, indem sowohl besonders leistungsstarke, als auch leistungsschwächere Schüler gezielt gefördert
werden können. Für die Unterrichtsreihe Wirkungen des elektrischen Stroms
ist diese Organisationsform besonders geeignet, da sich viele Schülerversuche
zur Aneignung des Lernstos anbieten und diese teilweise fachlich nicht aufeinander aufbauen. Ein entscheidender Vorteil ist zudem, dass viele der Experimente eigentlich zur Demonstration konzipiert sind, und daher das Versuchsmaterial in der Physiksammlung nur in einfacher Ausführung vorhanden ist.
Richtlinienbezug
Laut Richtlinien gehört das Thema Wirkungen des elektrischen Stroms
in der Jahrgangsstufe 8 zur Obligatorik. Es wird erwartet, dass die Schüler
die chemische, die thermische, und die magnetische Wirkung des elektrischen
Stroms beschreiben, sie experimentell nachweisen und technische Anwendungen angeben können.
Einordnung des Reihenthemas
Vor Beginn des Stationenlernens wurden wichtige fachliche und methodische Grundlagen erarbeitet, insbesondere gab es eine Sicherheitseinweisung
und Übungen zur Messung von Gleichströmen mit dem Multimeter. Auch der
Begri der Stromstärke und ihre Einheit, sowie grundlegende Aspekte des
Atomaufbaus wurden behandelt. Heute ndet die vierte Stunde des Stationenlernens statt, wobei die gesamte Reihe für etwa acht Stunden konzipiert
ist.
1 Schüler
steht hier und im Folgenden stets für Schülerinnen und Schüler.
2
Organisatorischer Ablauf des Stationenlernens
Zu Beginn jeder Stunde nehmen sich die Schüler die auf ihrer jeweiligen Materialliste notierten Arbeitsmaterialien von einem Rolltisch, auf dem diese mit
Bezeichnungen versehen ausliegen. Am Ende der Stunde werden die Materialien entsprechend zurückgelegt, was den organisatorischen Aufwand während
der Unterrichtsreihe reduziert. Eine weitere Entlastung des Lehrers erfolgt dadurch, dass sich in den ersten Stunden für jede Station Schüler als Experten
in eine Liste eingetragen haben, die den Aufbau und die Durchführung der
entsprechenden Station sicher beherrschen. Dadurch wird auÿerdem die Selbständigkeit der Schüler erhöht, sowie das Lernen durch Lehren gefördert. Die
Ergebnissicherung erfolgt durch unterschiedliche Arten der Protokollierung,
die jeweils in den Arbeitsanweisungen angegeben ist. Zusätzlich wird in der
letzten Stunde der Reihe jede Station von Schülern kurz vorgestellt, um die
zentralen Lernziele zu klären.
Evaluation und Lernerfolgskontrolle
Die Evaluation des Stationenlernens erfolgt einerseits am Ende jeder Stunde
durch eine kurze Feedback-Runde, so dass auftretende Probleme geklärt und
bei Bedarf geringfügige Änderungen an den Stationen vorgenommen werden
können. Zusätzlich sollen am Ende der Reihe über einen kurzen Fragebogen die
einzelnen Stationen bewertet, sowie das Gesamtkonzept des Stationenlernens
kritisiert werden. Abschlieÿend wird mit Hilfe eines kurzen Tests der Lernerfolg überprüft.
Sicherheit
Die Schüler haben eine Sicherheitseinweisung für die experimentelle Arbeit im Fachraum erhalten. Bei allen Stationen experimentieren die Schüler
mit Gleichspannungen, die kleiner als 18 V und damit nicht berührungsgefährlich sind. Zu beachten ist allerdings die Verbrennungsgefahr durch hohe
Stromstärken bei bestimmten Stationen: Beim Hitzedraht-Ampèremeter (Station 3) wird durch den in Reihe geschalteten 1 Ω-Widerstand die Stromstärke
auf ca. 3,5 Ampère begrenzt und auÿerdem in der Arbeitsanweisung vor der
Verbrennungsgefahr durch den heiÿen Draht gewarnt. Bei der Schmelzsicherung (Station 2) schützen sich die Schüler durch Schutzbrillen vor dem durchschmelzenden Draht, und beim Drehspulinstrument (Station 9) wird durch die
Arbeitsanweisung eine starkes Erhitzen des Spulendrahtes vermieden.
Konzeption der Stationen
Die Stationen lassen sich den drei verschiedenen Wirkungen des elektrischen
Stroms zuordnen, wobei die Stationen verschiedener Themen vollständig unab-
3
hängig voneinander sind. Die drei Stationen zur Wärmewirkung sind ebenfalls
nicht aufeinander aufbauend und daher problemlos in beliebiger Reihenfolge
zu bearbeiten. Die Aspekte der magnetischen Wirkung, mit denen sich die
Stationen 5 bis 9 beschäftigen, werden in der Regel aufeinander aufbauend behandelt. Zur Vereinfachung der Organisation soll hier eine Bearbeitung dieser
Stationen in beliebiger Reihenfolge ermöglicht werden, indem in den Arbeitsanweisungen für das Verständnis wichtige Grundlagen angegeben werden und
auf eine gründlichere Erklärung bei der entsprechenden Station hingewiesen
wird. Diese Herangehensweise bietet dem Schüler die Gelegenheit, von der Anwendung zur Erklärung bzw. vom Phänomen zur physikalischen Grundlage zu
gelangen, was z.B. von Wagenschein gefordert wird. Die drei Stationen Klingel,
Fernübertragung, und Federampèremeter, bei denen es um technische Anwendungen der magnetischen Wirkung geht, sind Wahlstationen, von denen nur
jeweils eine behandelt werden muss.
Die einzelnen Stationen sind so gewählt worden, dass jeweils unterschiedliche Schwerpunkte abgedeckt werden. Diese liegen teilweise bei dem Aufbau
eines Versuchs, bei der Beobachtung, oder auch der Interpretation der Ergebnisse. Viel Wert wird auch auf entdeckendes Lernen gelegt, was besonders
beim selbständigen Aufbau des Drehspulinstruments (Station 9) zum Ausdruck
kommt.
Lernziele der Unterrichtsreihe:
Kognitive Ziele:
Die Schüler sollen die chemische Wirkung, die Wärmewirkung, und die magnetische Wirkung des elektrischen Stroms beschreiben, Experimente dazu erläutern und technische Anwendungen erklären.
Methodische Ziele:
Die Schüler sollen selbständig Experimente aufbauen, durchführen, protokollieren und auswerten.
Soziale Ziele:
Die Schüler sollen in Gruppen experimentell arbeiten und auf Basis der Stationsexperten bei Problemen gruppenübergreifend kooperieren.
Die Teilziele der einzelnen Stationen werden im Stationenplan aufgeführt.
4
Quellen
ˆ Lernen an Stationen - Unterricht Physik Elektrizitätslehre, CD, Friedrich
Verlag → Vorlage Station 3, Station 5, Station 8b
ˆ http://lei.physik.uni-muenchen.de/web_ph07_g8/grundwissen/
04stromwirkung/chemwirk.htm (27.4.06) → Station 1
ˆ www.alte-messtechnik.de/hub/analog/ampere/bis1950/f-ameter.htm
(20.4.06) → Vorlage Station 8c
ˆ Zweite Staatsprüfung UPP Gregor Evers, StR → Station 9
ˆ PHYSIK SEK I, Dorn-Bader, Schroedel, S. 198 → Station 2
ˆ Physik, Richtlinien und Lehrpläne Sekundarstufe I Gymnasium, Ministerium für Schule, Jugend und Kinder des Landes Nordrhein-Westfalen
5
Untersuchung des Magnetfeldes einer
stromdurchossenen Spule mit einer Kompassnadel und Vergleich mit Magnetfeld
eines Stabmagneten
Bauen eines Elektromagneten und testen
der Funktion
Station 6:
Magnetfeld
Spule
Station 7:
Elektromagnet
einer
Station 4:
Anwendungsbeispiele
Station 5:
Oersted-Versuch
magnetische
Wirkung
Finden von Beispielen für Haushaltsgeräte, bei denen die Wärmewirkung des elektrischen Stroms ausgenutzt wird
Untersuchung des Magnetfeldes eines geraden stromdurchossenen Leiter mit Hilfe von Kompassnadel und Eisenfeilspänen
Station 2:
Schmelzsicherung
Wärmewirkung
Station 3:
HitzedrahtAmpèremeter
Aufbau des Modells einer Schmelzsicherung anhand einer Skizze und Testen bei
Kurzschluss
Aufbau des Modells eines HitzedrahtAmpèremeters anhand einer Skizze und
Testen der Funktionsweise
Station 1:
Elektrolyse
chemische
Wirkung
Erarbeiten der Vorgänge bei der Elektrolyse mit Kupferchlorid als Elektrolyt
Name der Station Gegenstand der Station
Thema
Stationenplan:
Experiment
Experiment,
Schülerbuch
Experiment,
Schülerbuch
Heft
Experiment
Experiment
Internetseite
mit Animation
Medien
Aufbau und Funktion eines Elektromagneten und seine technische Anwendung
b.w.
Physikgeschichte
Magnetfeld um geraden stromdurchossenen Leiter
Linke-Faust-Regel
Magnetfeld einer stromdurchossenen Spule
Analogie zum Stabmagneten
Elektrolyse als chemische Wirkung
des elektrischen Stroms
Verkupferung einer Münze als technische Anwendung
Aufbau und Funktion einer Schmelzsicherung als technische Anwendung
der Wärmewirkung
Aufbau
und
Funktion
eines
Hitzedraht-Ampèremeters als Anwendung der Wärmewirkung zur
Strommessung
technische Anwendung der Wärmewirkung in Haushaltsgeräten
Lernziele
Thema
Experiment
Untersuchung des Aufbaus und der Funktionsweise einer elektrischen Klingel
Aufbau eines Modell-Morsetelegrafen anhand eines Fotos und Untersuchung der
Funktionsweise
Untersuchung von Aufbau und Funktionsweise eines Federampèremeters anhand
von historischen Skizzen und eines Modells
Aufbau eines Modell-Drehspulinstruments
und Diskussion der Funktionsweise
Station 8a:
Klingel
Station 8b:
Fernübertragung
(Morsetelegraf)
Station 8c:
Federampèremeter
Station 9:
Drehspulinstrument
Experiment
Experiment
Experiment
Medien
Name der Station Gegenstand der Station
Aufbau und Funktionsweise einer
Klingel als technische Anwendung der
magnetischen Stromwirkung
Anfertigen einer Schaltskizze
Aufbau und Funktion eines Morsetelegrafen als technische Anwendung
der magnetischen Stromwirkung
Physikgeschichte
Aufbau und Funktion eines Federampèremeters als Anwendung der
magnetischen Stromwirkung zur
Strommessung
Aufbau und Funktion eines Drehspulinstruments als Anwendung der magnetischen Stromwirkung zur Strommessung
Lernziele
StationenLernzirkel: Wirkungen des elektrischen Stroms
plan
1. Chemische Wirkung
Station 1
Elektrolyse
2. Thermische Wirkung
Station 2
Station 3
Station 4
Schmelzsicherung
Hitzedraht-Ampèremeter
Anwendungsbeispiele
3. Magnetische Wirkung
Station 5
Station 6
Station 7
Station 8a
Station 8b
Station 8c
Station 9
Oersted-Versuch
Magnetfeld einer Spule
Elektromagnet
Klingel
Fernübertragung
Federampèremeter
Drehspulinstrument
Station 1
Lernzirkel: Wirkungen des elektrischen Stroms
Elektrolyse
Auf der Internetseite http://leifi.physik.uni-muenchen.de/web_ph07_g8/
grundwissen/04stromwirkung/chemwirk.htm findet ihr Informationen und
eine Animation zur “Elektrolyse” von Kupferchlorid (CuCl2). Cu steht dabei für
ein Kupferatom, Cl2 für ein Molekül aus zwei Chloratomen, e für ein (wie
immer negativ geladenes) Elektron. Bei den entsprechenden Ionen ist durch +
oder - die entsprechende elektrische Ladung angegeben.
Aufgaben:
1. Lest euch den Text durch, startet die Animation und diskutiert die
beobachteten Vorgänge.
2. Beschreibt in eigenen Worten die Vorgänge bei der Elektrolyse. Zeichnet
dazu einen Schaltplan in euer Heft.
3. Eine technische Anwendung der Elektrolyse ist das “Galvanisieren”. Dabei
wird ein elektrisch leitendes Material mit einer Metallschicht überzogen, um
es z.B. vor Korrosion zu schützen. Wie würdet ihr in unserem Beispiel
versuchen, eine Münze zu verkupfern? Erweitert dazu den Schaltplan aus
Aufgabe 2, wobei ihr besonders auf die Polung der Elektroden achten solltet!
Station 2
Lernzirkel: Wirkungen des elektrischen Stroms
Schmelzsicherung
Materialliste:
Stromquelle (Netzgerät)
2 Isolatoren
2 Tonnenfüße
Konstantandraht (0,2 mm Durchmesser)
Kabel
Lampenfassung und Glühbirne
Schutzbrillen
Aufgaben:
1. Baut den Versuch nach der Skizze auf. Der zwischen den Isolatoren
eingespannte Draht sollte eine Länge von etwa 5 cm haben. Die Glühbirne
sollte nun leuchten.
2. Setzt jeder eine Schutzbrille auf und haltet mindestens einen Meter
Abstand von dem Draht!
3. Erzeugt nun einen Kurzschluss, indem ihr die beiden Anschlüsse der
Lampenfassung direkt mit einem Kabel verbindet. Notiert eure
Beobachtungen!
4. Wie lässt sich die Beobachtung erklären? Notiert euch auch dies.
5. Schmelzsicherungen sind in vielen Elektrogeräten eingebaut. Ein Beispiel
findet ihr, indem ihr die Schmelzsicherung eines analogen Ampèremeters
herausschraubt (schwarzer Drehknopf mit Aufschrift “S”). Welche Funktion
haben diese Sicherungen in Geräten und welche Gefahr bestünde ohne sie?
(Heft!)
6. Bringt die Station wieder in den Zustand, in dem ihr sie vorgefunden habt!
Station 3
Lernzirkel: Wirkungen des elektrischen Stroms
Hitzedraht-Ampèremeter
Materialliste:
! Stromquelle (Netzgerät)
! 2 Tischklemmen mit Stange und Muffe
! 2 Isolatoren
! NiCr-Draht (0,35 mm Durchmesser)
! Zange
! Gewicht mit Haken
! Ampèremeter
! Widerstand (1W)
! lange Kabel
Aufgaben:
1. Baut den Versuch anhand der Skizze auf. Achtet dabei darauf, dass ihr das
Netzgerät mit ausreichendem Abstand vom NiCr-Draht bedienen könnt. Der
Draht sollte eine Länge von etwa 20 cm haben.
2. Erhöht nun langsam die Stromstärke und beobachtet dabei das
Gewichtsstück. Vorsicht, der Draht wird sehr heiß!!! Reduziert nach dem
Erreichen des Maximalwertes die Stromstärke allmählich.
3. Notiert eure Beobachtungen und erläutert, warum das Gerät
“Hitzedrahtampèremeter” genannt wird!
4. Bringt die Station wieder in den Zustand, in dem ihr sie vorgefunden habt!
Station 4
Lernzirkel: Wirkungen des elektrischen Stroms
Anwendungen zur Wärmewirkung des elektrischen Stroms
Aufgabe:
Viele technische Geräte basieren auf der Wärmewirkung des elektrischen
Stroms. Beispiele dafür sind das Hitzedraht-Ampèremeter (Station 3) und die
Schmelzsicherung (Station 2). Auch in vielen Haushaltsgeräten wird dieser
Effekt genutzt.
Überlegt euch mindestens fünf Beispiele dafür und beschreibt kurz den
Zweck und die Funktionsweise des Gerätes. Notiert dies in eurem Heft.
Station 5
Lernzirkel: Wirkungen des elektrischen Stroms
Oersted-Experiment
Materialliste:
! Stromquelle: Anschlüsse 1 (+) und 2 (-) an Schülertischen
! Leiterschleife um Plexiglasständer
! Kabel
! Eisenfeilspäne
! Kompassnadel
Dem Chemiker und Naturforscher Hans Christian OERSTED (1777-1851)
passierte während einer Vorlesung beim Experimentieren ein Missgeschick: Er
ließ einen stromdurchflossenen Draht fallen, der in die Nähe einer Kompassnadel auf den Vorführtisch fiel. Er wollte ihn schnell wieder hochheben - da
bemerkte er, dass sich die Kompassnadel in eine andere Richtung eingestellt
hatte. Diese bedeutende Entdeckung sollt ihr an dieser Station “nachstellen”...
Aufgaben:
1. Schließt die Leiterschleife an die Stromquelle an! Die Leiterschleife ist so
aufgebaut, dass der Strom in den benachbarten Drähten jeweils in die gleiche
Richtung fließt.
2. Untersucht die Auswirkungen des nun fließenden elektrischen Stroms auf
eine Kompassnadel auf dem Plexiglastischchen! Was passiert, wenn man die
Stromrichtung umpolt?
3. Schaltet den Strom wieder aus und streut wenige Eisenfeilspäne rund um
die Drähte auf das (gereinigte!) Plexiglastischchen. Schaltet nun den Strom
wieder ein und beobachtet die Späne! Eventuell müsst ihr von unten etwas
gegen die Platte klopfen, damit die Späne sich besser bewegen können.
4. Die Eisenfeilspäne und auch die Kompassnadel richten sich entlang der
“magnetischen Feldlinien” aus. Zeichnet in euer Heft das Feldlinienbild eines
einzelnen stromdurchflossenen Drahtes (Blick in Richtung des Drahtes!).
Informiert euch außerdem im Buch über die “Linke-Faust-Regel”.
5. Bringt die Station wieder in den Zustand, in dem ihr sie vorgefunden habt!
Station 6
Lernzirkel: Wirkungen des elektrischen Stroms
Magnetfeld einer Spule
Materialliste:
! Stromquelle: Anschlüsse 1 (+) und 2 (-) an Schülertischen
! Demonstrationsspule auf Plexiglasplatte
! Kabel
! Kompassnadel
! Dreibeinstativ mit Stange und Muffe
! Stabmagnet
Aufgaben:
1. Befestigt die Spule so am Dreibeinstativ, dass die Plexiglasplatte horizontal
liegt, und schließt sie an die Stromquelle an.
2. Beobachtet die Auswirkungen des nun fließenden Stroms auf eine
Kompassnadel auf dem Plexiglastischchen. Was passiert, wenn man die
Stromrichtung umpolt?
3. Vergleicht das Magnetfeld der Spule mit dem eines Stabmagneten, indem
ihr auch das Feld des Stabmagneten mit Hilfe der Kompassnadel untersucht.
4. Die Kompassnadel richtet sich entlang der “magnetischen Feldlinien” aus.
Schaut euch im Buch auf der S. 190 das Feldlinienbild einer Spule an und
notiert euch den Merksatz.
Die Erklärung für dieses Phänomen erfahrt ihr beim Oersted-Versuch
(Station 5).
5. Bringt die Station wieder in den Zustand, in dem ihr sie vorgefunden habt!
Station 7
Lernzirkel: Wirkungen des elektrischen Stroms
Elektromagnet
Materialliste:
! Stromquelle (Netzgerät)
! Isolierter Draht mit Steckern
! 2 Kabel
! Eisenstab (Stativstange)
! Schale mit Nägeln
! Elektromagnet
Aufgaben: (kurze Antworten ins Heft!)
1. Testet zunächst die magnetische Wirkung
des Stabes auf die Nägel.
2. Wickelt nun den Draht wie auf dem Foto um den Stab (=> “Spule”) und
schließt die Drahtenden mit Hilfe der Kabel an die Pole der Stromquelle an.
Testet erneut die magnetische Wirkung auf die Nägel! Was passiert, wenn ihr
den Strom wieder abschaltet?
Ihr habt gerade euren ersten eigenen Elektromagneten gebaut! Beim
Oersted-Experiment (Station 5) und an Station 6 (”Magnetfeld einer
Spule”) erfahrt ihr, warum sich eine Spule wie ein Stabmagnet verhält.
Durch den Eisenkern wird diese magnetische Wirkung noch verstärkt.
3. Was ist der Vorteil eines Elektromagneten gegenüber einem Permanentmagneten? Denkt dabei zum Beispiel an die Anwendung als Lasthebemagneten!
4. Betrachtet nun den beiliegenden Elektromagneten: Wo sind hier die Spule,
der “Eisenkern” und die Stromquelle? Schließt ihn an die Batterie an und
versucht ihn auseinanderzuziehen. Trennt ihn von der Batterie und versucht
es erneut.
5. Bringt die Station wieder in den Zustand, in dem ihr sie vorgefunden habt!
Station 8a Lernzirkel: Wirkungen des elektrischen Stroms
Klingel
Materialliste:
! Stromquelle (Netzgerät)
! Kabel
! Klingel-Modell
! Schalter
Aufgaben:
1. Baut einen Stromkreis aus Stromquelle, Klingel und Schalter.
2. Testet die Klingel und diskutiert ihr
Funktionsprinzip. Dazu müsst ihr wissen, dass sich
der Eisenkern in einer Drahtspule wie ein
Stabmagnet verhält, sobald Strom durch die Spule
fließt. Dies lernt ihr an Station 6.
3. Zeichnet mit Hilfe der Abbildung rechts eine
Schaltskizze der Klingel in euer Heft und erläutert
das Prinzip! Verwendet für die Skizze die
folgenden Schaltzeichen:
Spule mit Eisenkern:
Stromquelle:
Schalter:
4. Bringt die Station wieder in den Zustand, in dem ihr sie vorgefunden habt!
Station 8b Lernzirkel: Wirkungen des elektrischen Stroms
Fernübertragung (Morsetelegraf)
Materialliste:
! Stromquelle (Netzgerät)
! Spule (n=500) mit Eisenkern
! 2 Dreibeine mit Stange und
Muffe
! Eisenblech
! Morsetaster
! Kabel
Aufgaben:
1. Baut den Versuch anhand des Fotos auf. Verwendet dabei den Morsetaster
zunächst derart, dass bei Betätigung der Stromkreis geschlossen wird.
2. Testet das Experiment, indem ihr den Morsetaster betätigt. Was könnt ihr
beobachten?
3. Wie kann dieser Morsetelegraf zur Fernübertragung benutzt werden?
Erläutert das Prinzip kurz im Heft! (Tip: Wie verhält sich der Eisenkern in der
Spule, wenn ein Strom hindurchfließt?)
4. Bringt die Station wieder in den Zustand, in dem ihr sie vorgefunden habt!
Station 8c Lernzirkel: Wirkungen des elektrischen Stroms
Federampèremeter
Materialliste:
! Stromquelle (Netzgerät)
! Modell-Federampèremeter
! Kabel
Der Physiker Friedrich
Kohlrausch, Professor zu
Würzburg, hatte um das Jahr
1900 die Idee, ein
Strommessgerät mit der
einfachen Mechanik einer
Federbriefwaage zu bauen. Sein
Assistent setzte die Idee
(Abbildung links) um, und baute
so das erste robuste Messgerät,
das direkt den elektrischen
Strom anzeigte (Abbildung
rechts). Er nannte es “Federgalvanometer”.
Aufgaben:
1. Schaut euch die Bilder an und diskutiert über die Funktionsweise des
Gerätes. Dazu müsst ihr wissen, dass sich eine stromdurchflossene
Drahtspule wie ein Stabmagnet verhält. Je mehr Strom durch die Spule fließt,
desto stärker ist der Magnet. Dies lernt ihr an Station 6.
2. Schließt das Modell-Federampèremeter an die Stromquelle an und
überprüft so eure Vermutungen. Notiert euch kurz das Prinzip des Gerätes.
3. Bringt die Station wieder in den Zustand, in dem ihr sie vorgefunden habt!
Station 9
Lernzirkel: Wirkungen des elektrischen Stroms
Drehspulinstrument
Materialliste:
! Stromquelle (Netzgerät)
! Styroporplatte
! Kabel
! Krokodilklemmen
! Halterungen
! Spule (auf Korken gewickelt)
! Zeiger
! Messskala
! Hufeisenmagnet
Aufgaben:
1. Baut mit den Materialien ein Gerät, das beim Einschalten (Hochregeln) des
elektrischen Stroms einen Zeigerausschlag auslöst. Achtet darauf, dass ihr
immer nur kurz einen Strom durch die Spule schickt, da diese sonst sehr heiß
wird!
2. Diskutiert in eurer Gruppe die Funktionsweise des Geräts und notiert diese
kurz in eurem Heft.
Nach diesem Prinzip funktionieren auch unsere analogen Vielfachmessinstrumente. Wenn ihr genau hinguckt, könnt ihr an der Aufhängung ihres
Zeigers die Spule erkennen!
3. Bringt die Station wieder in den Zustand, in dem ihr sie vorgefunden habt!