Schülerversuche

Der Hauptschlussmotor

Prinzip Falls Elektromotoren höhere Leistungen haben sollen, werden sie anstelle von Permanentmagneten mit Elektromagneten gebaut, weil diese vor allem stärkere Magnetfelder erzeugen können. Bei einem Hauptschlussmotor sind Ankerspule und Feldspulen in Reihe geschaltet. Die Versuche sind so konzipiert, dass sie nur qualitative bzw. halbquantitative Ergebnisse erbringen. Vorteile • Keine zusätzlichen Kabelverbindungen zwischen den Bausteinen nötig - übersichtlicherer und schnellerer Aufbau • Kontaktsicherheit durch puzzelartig verzahnbare Bausteine • Hartvergoldete, korrosionsbeständige Kontakte • Doppelter Lernerfolg: Elektrischer Schaltplan auf der Ober- und reele Bauteile auf der Unterseite sichtbar

Der Hauptschlussmotor mit Cobra SMARTsense

Prinzip Das Feld des Stators eines Elektromotors kann von einem Elektromagneten erzeugt werden, der dann Erregerspule genannt wird. Beim Hauptschlussmotor ist die Erregerspule mit der Ankerwicklung des Rotors in Reihe geschaltet. Dieser Motortyp wird manchmal auch als Universalmotor bezeichnet. Vorteile • Besonders verständliche und didaktisch aufbereitete Versuchsbeschreibung (Alltagsbezug etc.) inkl. Protokollfragen. • Zukunftsorientiert unterrichten: Einbindung in den digitalen naturwissenschaftlichen Unterricht mit Tablets oder Smartphones. • Erhöhte Motivation bei Schüler/innen durch Nutzung der intuitiven measureAPP. • Steigerung der Medienkompetenz. • Keine zusätzlichen Kabelverbindungen zwischen den Bausteinen nötig - übersichtlicherer und schnellerer Aufbau • Kontaktsicherheit durch puzzelartig verzahnbare Bausteine • Hartvergoldete, korrosionsbeständige Kontakte • Doppelter Lernerfolg: Elektrischer Schaltplan auf der Ober- und reele Bauteile auf der Unterseite sichtbar

Der Nebenschlussmotor

Prinzip Wenn Elektromotoren höhere Leistungen haben sollen, werden sie anstelle von Permanentmagneten mit Elektromagneten gebaut, weil diese vor allem stärkere Magnetfelder erzeugen können. Bei einem Nebenschlussmotor sind die Ankerspule und die Spulen, die das Feld erzeugen, parallel geschaltet. Die Versuche sind so konzipiert, dass sie nur qualitative bzw. halbquantitative Ergebnisse erbringen. Vorteile • Keine zusätzlichen Kabelverbindungen zwischen den Bausteinen nötig - übersichtlicherer und schnellerer Aufbau • Kontaktsicherheit durch puzzelartig verzahnbare Bausteine • Hartvergoldete, korrosionsbeständige Kontakte • Doppelter Lernerfolg: Elektrischer Schaltplan auf der Ober- und reele Bauteile auf der Unterseite sichtbar

Der Permanentmagnet- Gleichstrommotor

Der Permanentmagnet-Gleichstrommotor

Prinzip Motoren, die eine geringe Leistung haben sollen, beruhen häufig auf dem Prinzip, dass ein Elektromagnet im Magnetfeld eines Permanentmagneten rotiert. Das Vorwissen der Schüler über Elektromagnete, Permanentmagnete und die Wechselwirkungen zwischen Magnetfeldern kann vorausgesetzt werden. Mit dem Modell von einem Permanentmagnet-Gleichstrommotors sollen die Schüler nun den prinzipiellen Aufbau und die Funktionsweise eines Elektromotors kennen lernen. Vorteile • Keine zusätzlichen Kabelverbindungen zwischen den Bausteinen nötig - übersichtlicherer und schnellerer Aufbau • Kontaktsicherheit durch puzzelartig verzahnbare Bausteine • Hartvergoldete, korrosionsbeständige Kontakte • Doppelter Lernerfolg: Elektrischer Schaltplan auf der Ober- und reele Bauteile auf der Unterseite sichtbar

Der Permanentmagnet-Gleichstrommotor mit Cobra SMARTsense

Prinzip Elektromotoren für nicht allzu große Leistungen und einfache Dynamos beruhen häufig auf dem Prinzip, dass ein Elektromagnet im Feld eines (oder mehrerer) Permanentmagneten rotiert. Vorteile • Besonders verständliche und didaktisch aufbereitete Versuchsbeschreibung (Alltagsbezug etc.) inkl. Protokollfragen. • Zukunftsorientiert unterrichten: Einbindung in den digitalen naturwissenschaftlichen Unterricht mit Tablets oder Smartphones. • Erhöhte Motivation bei Schüler/innen durch Nutzung der intuitiven measureAPP. • Steigerung der Medienkompetenz. • Keine zusätzlichen Kabelverbindungen zwischen den Bausteinen nötig - übersichtlicherer und schnellerer Aufbau • Kontaktsicherheit durch puzzelartig verzahnbare Bausteine • Hartvergoldete, korrosionsbeständige Kontakte • Doppelter Lernerfolg: Elektrischer Schaltplan auf der Ober- und reele Bauteile auf der Unterseite sichtbar

Der Wechselstromgenerator

Prinzip Die Schüler kennen bereits einen einfachen Wechselstromgenerator, den Fahrraddynamo, dessen Funktionsprinzip mit diesem Versuch erarbeitet werden soll. In der Technik werden hohe Wechselspannungen vor allem mit Innenpolmaschinen erzeugt. Das sind Generatoren mit fest stehenden Induktionsspulen und rotierenden (Elektro-)Magneten. Bei dem sehr einfachen Modell, das die Schüler aufbauen und untersuchen sollen, handelt es sich um eine Innenpolmaschine. Vorteile • Keine zusätzlichen Kabelverbindungen zwischen den Bausteinen nötig - übersichtlicherer und schnellerer Aufbau • Kontaktsicherheit durch puzzelartig verzahnbare Bausteine • Hartvergoldete, korrosionsbeständige Kontakte • Doppelter Lernerfolg: Elektrischer Schaltplan auf der Ober- und reele Bauteile auf der Unterseite sichtbar

Der Wechselstromgenerator

Erzeugen einer Induktionsspannung mit Dauermagneten

Prinzip Die Schüler wissen, dass ein stromdurchflossener Leiter von einem Magnetfeld umgegeben ist. Sie wissen auch, dass dieses Magnetfeld in Wechselwirkung mit einem anderen Magnetfeld mechanische Bewegung hervorrufen kann. Sie sollen die Umkehrung dieser Erscheinung nachweisen. Sie sollen also untersuchen, ob man durch menchanische Bewegung elektrische Energie erzeugen kann. Sie sollen dabei erkennen, dass nur dann eine  Spannung induziert wird, wenn sich das von einer Spule (bzw. Leiterschleife) umfasste Magnetfeld ändert. Vorteile • Keine zusätzlichen Kabelverbindungen zwischen den Bausteinen nötig - übersichtlicherer und schnellerer Aufbau • Kontaktsicherheit durch puzzelartig verzahnbare Bausteine • Hartvergoldete, korrosionsbeständige Kontakte • Doppelter Lernerfolg: Elektrischer Schaltplan auf der Ober- und reele Bauteile auf der Unterseite sichtbar

Erzeugen einer Induktionsspannung mit Elektromagneten

Erzeugen einer Induktionsspannung mit Elektromagneten

Prinzip Die Tatsache, dass in einer Spule eine Spannung induziert wird solange sich das von der Spule umfasste Magnetfeld ändert, wird als Wissen der Schüler vorausgesetzt. Wenn der Induktionsvorgang mit Hilfe eines Permanentmagneten ausgelöste werden kann, dann müsste das auch mit einem Elektromagneten möglich sein. Das sollen die Schüler experimentell überprüfen. Dabei soll sich ihre Erkenntnis festigen, dass die Feldänderung nicht notwendig durch (mechanische) Relativbewegung von Magnet und Spule zueinander vollzogen werden muss. Vorteile • Keine zusätzlichen Kabelverbindungen zwischen den Bausteinen nötig - übersichtlicherer und schnellerer Aufbau • Kontaktsicherheit durch puzzelartig verzahnbare Bausteine • Hartvergoldete, korrosionsbeständige Kontakte • Doppelter Lernerfolg: Elektrischer Schaltplan auf der Ober- und reele Bauteile auf der Unterseite sichtbar

Erzeugung einer Induktionsspannung mit Dauermagneten