Schaltungen

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Verena Behr, Julia Lämmer

Physik an Stationen Spezial Elektrizität

www.auer-verlag.de

Auer macht Schule Mit Stationentraining gezielt üben –

Anforderungen des Lehrplans Physik erfüllen

Mit der Stationen-Reihe trainieren Ihre Schüler gleichzeitig methodische und inhaltliche Lernziele. Die handlungsorien

tierte Arbeit an Sta

tionen fördert das

selbstständige Lernen jedes einzelnen Schülers. Durch die Vielfalt der Aufgaben- stellungen und damit auch der L

ösungswege lernen alle Schüler tr otz unter-

schiedlichster Lernvoraussetzungen besonders nachhaltig

. Die Inhalte der

einzelnen Stationen decken das Thema „Elektrizität“ grundlegend ab.

So gelingt es Ihnen, Methoden lernen sinnvoll in Ihren Unterricht zu integrieren!

Die Materialien sind auch für fachfremd unterrichtende Lehrer geeignet.

Die Themen:

Magnetismus – Elektrostatik / Ladungstrennung – Grundlagen der Elektrizität – Schaltungen

Der Band enthält:

9 oder 10 Stationen pro Themenbereich

insgesamt über 40 Arbeitsblätter als Kopiervorlagen einen umfangreichen Lösungsteil

Die Autorinnen:

Verena Behr – ^{Haupt- u}^{nd Realsc}

hullehrerin für Physik und Mathematik Julia Lämmer – ^{Haupt- u}^{nd Realsc}

hullehrerin für Physik und Mathematik

Weitere Titel aus dieser Reihe:

Physik an Stationen

Chemie an Stationen

Bestell-Nr. 06342

Bestell-Nr. 06804

Mathe an Stationen – Klasse 7

Bestell-Nr. 06418

Bestell-Nr. 06589

Bestell-Nr. 06694

Bestell-Nr. 06771

Sekundarstufe I

Mit Kopiervorlagen

ISBN 978-3-403-07155-6

Verena Behr Julia Lämmer

Physik

an Stationen

Elektrizit ät

SPEZIAL

9 7 8 34 03 07 1 5 5 6

7155_Physik an Stationen_SPEZIAL-Elektrizitaet.indd 1

31.07.13 17:39

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Physik an Stationen Spezial Elektrizität

Schaltungen

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Übungsmaterial zu den Kernthemen des Lehrplans

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Die Schüler erhalten jeweils ein Exemp lar des Laufzettels „Grundlagen der Elektrizität“.

Die Stationen 1 bis 10 sind in entsprechender Anzahl zu vervielfältigen und den Schülern bereitzulegen. Als Möglichkeit zur Selbstkontrolle können Lösungsseiten zur Verfügung gestellt werden.

S. 32 Station 1 Einfacher Stromkreis: Spannungsquelle (3 V), Glühlampe mit Fassung, 4 Kabel, evtl.

2 Krokodilklemmen

S. 33 Station 2 Einheiten und Begriffe: Physikbuch

S. 34 Station 3 Eine Wirkung des Gleichstroms: Klingeldraht ca. 100 cm, Metallstab (Stricknadel), Spannungsquelle (2 – 3 V), 2 Kabel, 4 Krokodilklemmen, Kompassnadel, Büroklammer S. 35 Station 4 Chemische Wirkung des Gleichstroms: Glasgefäß (500 ml), Wasser (400 ml), Kochsalz

(ca. 50 ml), 2 Kohle-Elektroden mit Anschluss, 2 Kabel, Spannungsquelle (2 – 3 V), 2 Stative, 2 Stativklemmen

S. 36 Station 5 Noch eine Wirkung des Gleichstroms: 2 Stative mit Kabelanschluss, Kupferdraht (30 cm), Spannungsquelle (2 V), Schüssel mit Wasser

S. 37 Station 6 Messen der Stromstärke: 3 Glühlampen (4,5 V), Multimeter, Spannungsquelle (4,5 V), 5 Kabel

S. 38 Station 7 Messen der Spannung: 3 Glühlampen (4,5 V), Multimeter, Spannungsquelle (4,5 V), 6 Kabel

S. 39 Station 8 Gefahren des Stroms: –

S. 40 Station 9 Unterschiedlich leitende Materialien: Multimeter, Spannungsquelle (4,5 V), 3 Kabel, 2 Krokodilklemmen, zu testende Materialien: Kupferdraht, Glas mit Leitungswasser, Glas mit Salzwasser und was sonst noch getestet werden könnte (1 Glühlampe (4,5 V) bei Bedarf) S. 41 Station 10 Energiesparlampe und Glühlampe: Internetzugang

Die Schüler erhalten jeweils ein Exemplar des Laufzettels „Schaltungen“. Die Stationen 1 bis 9 sind in entsprechender Anzahl zu vervielfältigen und den Schülern bereitzulegen. Als Mög- lichkeit zur Selbstkontrolle können Lösungsseiten zur Verfügung gestellt werden.

S. 44 Station 1 Schaltzeichen: –

S. 45 Station 2 Reihenschaltung: 4 Glühlampen (4,5 V), 7 Kabel, Spannungsquelle (4,5 V), Stromstärke- messgerät (Amperemeter), Spannungsmessgerät (Voltmeter)

S. 47 Station 3 Parallelschaltung: 4 Glühlampen, 10 Kabel, Spannungsquelle (4,5 V), 2 Multimeter S. 48 Station 4 Verschiedene Schalter: 2 Wechselschalter, 2 Einfachschalter, 3 Glühlampen, 10 Kabel,

Spannungsquelle

S. 49 Station 5 Treppenhausschaltung: 2 Wechselschalter, 1 Glühlampe, Spannungsquelle, 6 Kabel S. 50 Station 6 Ampelschaltung: 3 Glühlampen (markiert mit Rot, Gelb, Grün), 2 Wechselschalter,

1 Einfachschalter, 10 Kabel

S. 51 Station 7 Vergleich Reihen- und Parallelschaltung: –

S. 52 Station 8 Fahrradbeleuchtung: 2 Glühlampen, Eisenkern, Spannungsquelle, 2 Kabel (Der Eisenkern soll den Rahmen eines Fahrrads darstellen.)

S. 53 Station 9 Schalter: –

Grundlagen der Elektrizität

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V. Behr / J. Lämmer: Physik an Stationen Spezial: Elektrizität © Auer Verlag – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth Schaltungen 43

Schaltungen

Name:

Arbeitsanweisung

Laufzettel für

Stations-

nummer Titel der Station erledigt kontrolliert

1 Schaltzeichen

2 Reihenschaltung

3 Parallelschaltung 4 Verschiedene Schalter I

5 Treppenhausschaltung

6 Ampelschaltung

7 Vertiefungsstation 1: Vergleich Reihen- und Parallelschaltung 8 Vertiefungsstation 2: Fahrradbeleuchtung 9 Vertiefungsstation 3: Schalter

1. Lies zunächst die komplette Anweisung der Station durch, bevor du sie ausführst.

2. Verlasse die Station so, wie du sie vorgefunden hast.

3. Hake eine bearbeitete Station auf dem Laufzettel ab.

4. Lass dir Zeit. Laufzettel bedeutet nicht, dass du möglichst viel in kurzer Zeit im Dauerlauf abarbeiten sollst.

5. Notiere die Lösungen wie angegeben entweder in deinem Physikordner oder direkt auf dem Arbeitsblatt und hefte die Arbeitsblätter ordentlich ab.

6. Arbeitet im Flüsterton.

7. Nicht drängeln!

Laufzettel

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V. Behr / J. Lämmer: Physik an Stationen Spezial: Elektrizität © Auer Verlag – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth

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Information

Man verwendet festgelegte Symbole für die Darstellung der einzelnen Bauteile eines Stromkreises.

Sie heißen Schaltzeichen.

Fragen / Aufgaben

1. Benenne die folgenden Bauteile, die man in einen Stromkreis einbauen kann.

2. Ordne den Bauteilen das jeweils passende Schaltzeichen zu und zeichne die Schaltzeichen in die Kästen unter den Bauteilen.

1. 2. 3. 4.

5. 6. 7. 8.

Schaltzeichen

Spannungsquelle Glühlampe Einfachschalter Stromstärkemessgerät

Kabel Spannungsmessgerät Elektromotor Wechselschalter

Schaltzeichen

Name:

Station 1

+ –

A

V M

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Reihenschaltung

Name:

Station 2

Versuchsaufbau / Versuchsdurchführung

1. Baue nacheinander vier Schaltungen auf.

2. Beginne mit nur einer Glühlampe. Dann baust du eine zweite dazu, dann eine dritte und schließlich eine vierte.

3. Schalte jeweils das Amperemeter in Reihe und miss die Stromstärke.

4. Miss jeweils die Spannung über der ersten Glühlampe.

Trage deine Messergebnisse in die Tabelle ein.

Anzahl Lampen

Helligkeit Stromstärke

(mA)

Spannung (V)

1

2

3

4

Material

4 Glühlampen (4,5 V), 7 Kabel, Spannungsquelle (4,5 V), Stromstärkemessgerät (Amperemeter), Spannungsmessgerät (Voltmeter)

– + – +

A A

jeweils eine Glühlampe mehr

V V

1. 1.

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Beobachtung

Notiere deine Beobachtungen.

1. Was kannst du über die Helligkeit der Lampen sagen?

2. Wie verhält sich gleichzeitig die Stromstärke?

3. Überlege, wie viel Spannung jeweils pro Glühlampe abfällt. Die Gesamtspannung bleibt unverän- dert 4,5 V.

1 Lampe: 2 Lampen:

3 Lampen: 4 Lampen:

Dokumentation

Vervollständige die folgenden Sätze.

Je mehr Lampen in Reihe geschaltet sind, desto ist die Stromstärke, ob wohl die Spannung insgesamt gleich bleibt.

Die Spannung an jeder einzelnen Lampe wird immer , je mehr Lampen in der Schaltung in Reihe sind.

Teilt man die Gesamt spannung durch die Anzahl der Lampen, so erhält

man .

Reihenschaltung

Name:

Station 2

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Parallelschaltung

Name:

Station 3

Versuchsaufbau / Versuchsdurchführung

1. Schalte zwei Glühlampen parallel (siehe Skizze).

2. Miss die Stromstärke (A) und die Spannung (V) an den in der Skizze vorgegebenen Stellen.

3. Notiere die Ergebnisse in der Tabelle.

4. Baue nun eine dritte, dann eine vierte Glühlampe, die ebenfalls parallel geschaltet sind, ein und wiederhole 1. bis 3.

Trage deine Messergebnisse in die Tabelle ein.

Anzahl der Lampen Stromstärke (mA) Spannung (V)

2 3 4

Beobachtung

1. Wie verändert sich die Stromstärke bei zwei, drei und vier Lampen?

2. Wie verändert sich die Spannung?

Material

4 Glühlampen, 10 Kabel, Spannungsquelle (4,5 V), 2 Multimeter

A

jeweils eine Glühlampe mehr

V

+ –

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Verschiedene Schalter

Name:

Station 4

Versuchsaufbau / Versuchsdurchführung

Baue die im Folgenden beschriebenen Schaltungen nacheinander auf.

Schaltung 1: Schalte zwei Glühlampen in Reihe. Schalte einen Einfachschalter davor, sodass beide Glühlampen gleichzeitig an- und ausgeschaltet werden können.

Schaltung 2: Schalte zwei Glühlampen parallel. Schalte einen Wechselschalter so, dass immer eine Glühlampe leuchtet.

Schaltung 3: Baue eine Schaltung mit drei Glühlampen so, dass entweder zwei Glühlampen hintereinander leuchten oder aber nur eine Glühlampe leuchtet.

Schaltung 4: Baue eine Schaltung aus drei Glühlampen so, dass man mit einem Schalter alle drei Glühlampen ein- und ausschalten kann. Zudem soll, wenn alle drei Glühlampen leuchten, eine Lampe einzeln ausgeschaltet werden können. Die beiden anderen Glühlampen werden gleichzeitig entweder an- oder ausgeschaltet.

Notiere, welche Bauteile du jeweils verwendet hast.

Schaltung Anzahl Lampen

Anzahl Kabel

Anzahl

Einfachschalter

Anzahl

Wechselschalter

Nr. 1 Nr. 2 Nr. 3 Nr. 4

Dokumentation

Zeichne auf einem Extrablatt zwei der vier Schaltungen und notiere deren Eigenschaften.

Achtung! Überprüfe bei jeder Schaltung, ob sie die Bedingungen erfüllt, bevor du weitermachst.

Material

2 Wechselschalter, 2 Einfachschalter, 3 Glühlampen, 10 Kabel, Spannungsquelle

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Treppenhausschaltung

Name:

Station 5

Fragen / Aufgaben

1. Zeichne in die folgende Skizze Kabel und zwei Wechselschalter (S1 und S2: ) ein.

Die Lampe soll jeweils von beiden Schaltern (S1 und S2) an- und ausgeschaltet werden können.

2. Zeichne den Schaltplan der Treppenhausschaltung.

3. Baue anschließend die Schaltung nach.

Skizze Treppenhaus

Schaltplan Material

2 Wechselschalter, 1 Glühlampe, Spannungsquelle, 6 Kabel

S1

S2 – +

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Ampelschaltung

Name:

Station 6

Versuchsaufbau / Versuchsdurchführung

1. Baue eine Schaltung so auf, dass drei Lampen (Rot, Gelb und Grün) jeweils alleine leuchten, aber auch Rot und Gelb gleichzeitig leuchten können – wie bei einer Ampel.

2. Ist dir der Aufbau der Schaltung gelungen, zeichne die Schalter und die Kabel in die folgende Skizze ein.

Skizze der Ampelschaltung

Material

3 Glühlampen (markiert mit Rot, Gelb, Grün), 2 Wechselschalter, 1 Einfachschalter, 10 Kabel

Rot

Gelb

Grün

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Information

Diese Station baut auf den Stationen 2 und 3 auf.

Fragen / Aufgaben

Stelle dir vor, du möchtest mehrere elektrische Geräte in deinem Zimmer anschließen: eine Play- Station^®, einen Laptop und einen Drucker.

1. Jedes Gerät benötigt 230 Volt. Würdest du eine Parallel- oder eine Reihenschaltung wählen?

Begründe deine Antwort.

2. Schließe die Geräte in der folgenden Skizze an die Spannungsquelle (rechts unten) an.

3. Überprüfe deine Schaltung gegebenenfalls mit drei Glühlampen als Beispiel.

Vergleich Reihen- und Parallel- schaltung (Vertiefungsstation)

Name:

Station 7

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