Schülerversuche

Betrieb einer LED mit Solarenergie

Prinzip Eine rote Leuchtdiode benötigt etwa 2 V- als Versorgungsspannung, sie kann also nicht mit einer einzelnen Solarzelle betrieben werden. Der Gerätesatz enthält eine Solarbatterie, die die erforderliche Spannung liefert. Der Versuch soll verdeutlichen, wie man einzelne Solarzellen so kombinieren kann, dass sie dieselbe Spannung wie die Solarbatterie erzeugen: Sie werden in Reihe geschaltet, sodass sich ihre Spannungen addieren können. Dasselbe Prinzip nutzt die Solarbatterie. Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 26 Versuchen zum Thema Erneuerbare Energie Solarzellen, Windenergie, Wasserkraft • Sicheres Experimentieren: die Lampe ist vor Berührung geschützt, das Gehäuse ist mit Hilfe von Bohrungen gut durchlüftet und erhitzt sich nur wenig • Das verwendete Netzgerät ist vielfältig einsetzbar und besonders geeignet für Schülerversuche für alle Altersstufen ("RiSU 2016 - Konform")

Die elektrische Leistung und Arbeit

Prinzip Wie groß die Leistung eines elektrischen Gerätes ist, kann man qualitativ daraus schließen, wie groß seine Leuchtkraft (Helligkeit), Wärmeabgabe, Lautstärke usw. ist. Bei diesem Versuch wird die Lichtaussendung von Glühlampen als Maß für die elektrische Leistung genutzt. Die Schüler sehen z. B. leicht ein, dass zwei gleiche Lampen zusammen eine doppelte Leistung haben, wenn sie gleich hell leuchten, und n Glühlampen entsprechend die n -  fache. Der Versuch besteht wegen P ~ U für I = konst. und P ~ I für U = konst. aus zwei Teilen. 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

Die elektrische Leistung und Arbeit

Die elektrische Leistung und Arbeit mit Cobra SMARTsense

Prinzip Die zum Betrieb elektrischer Bauelemente notwendige elektrische Leistung resultiert aus der bei einer angelegten Spannung fließenden elektrischen Stromstärke. Bei diesem Versuch wird die Helligkeit von Glühlampen als Maß für die elektrische Leistung genutzt. Die Schüler sehen z. B. leicht ein, dass zwei gleiche Lampen zusammen eine doppelte Leistung haben, wenn sie gleich hell leuchten. 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

Elektrische Energie aus Windenergie

Prinzip Modellversuch zum Erzeugen elektrischer Energie mit Hilfe eines Windrades. An den Windgenerator wird als Verbraucher ein Glühlämpchen angeschlossen und die Helligkeit des Lämpchens von verschiedenen "Windstärken" wird beobachtet. Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 26 Versuchen zum Thema Erneuerbare Energie Solarzellen, Windenergie, Wasserkraft • Sicheres Experimentieren: Der Lüfter im Gebläse ist vor Berührung geschützt • Das verwendete Netzgerät ist vielfältig einsetzbar und besonders geeignet für Schülerversuche für alle Altersstufen ("RiSU 2016 - Konform")

Fließendes Wasser treibt einen Generator an

Prinzip In diesem Versuch soll der Prozess des Wasserpumpens durch elektrische Spannung umgekehrt werden, indem versucht wird, durch Bewegung von Wasser eine Spannung zu erzeugen. Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 26 Versuchen zum Thema Erneuerbare Energie Solarzellen, Windenergie, Wasserkraft • Der Generator ist auch als Wasserpumpe einsetzbar • Doppelter Lernerfolg: Elektrischer Schaltplan auf der Ober- und reele Bauteile auf der Unterseite sichtbar

Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Energie

Prinzip Ein Motor, der eine Last hebt, also elektrische in mechanische Energie umwandelt, ist aus dem Alltag bekannt. Das Besondere an diesem Aufbau ist, dass er direkt dazu benutzt werden kann, durch das "herrunterfallende" Gewichtstück wieder elektrische Energie zu erzeugen, die eine kleine Lampe zum Leuchten bringt.

Umwandlung elektrischer Energie in thermische Energie

Umwandlung von elektrischer Energie in thermische Energie

Prinzip Die Wärme- und die Lichtwirkung des elektrischen Stromes sind den Schülern aus dem Alltag bekannt, und sie haben auch schon mit Glühlampen experimentiert und deren Leucht- bzw. Lichtwirkung als Maß für die elektrische Stromstärke genutzt. Bei diesem Versuch kommt es darauf an, dass ihnen bewusst wird, dass bei all diesen Vorgängen elektrische Energie in thermische Energie in Form von Wärme umgewandelt wird. Je nach den Vorkenntnissen der Schüler kann in der Auswertung im einfachsten Fall das Phänomen oder bei erhöhtem theoretischen Anspruch die Energiebilanz thematisiert werden. Eel = Q    mit     Eel = U · I ·  t. Die Wärmekapazität des Glasgefäßes muss bei der Auswertung berücksichtigt werden: Q = [(cGlass +  cWasser) · mWasser] · Δ T. 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

Umwandlung von Licht in Bewegung mit einer Solarzelle

Prinzip Bei der Nutzung alternativer Energiequellen spielt die Solarzelle eine wichtige Rolle, da sie Strahlungsenergie der Sonne direkt in elektrische Energie umwandelt. Die erzeugte elektrische Energie wird in diesem Versuch qualitativ sehr anschaulich durch einen kleinen Motor demonstriert. Als Strahlungsquelle genügt eine Glühlampe. Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 17 Versuchen zum Thema Erneuerbare Energien Grundlagen und Wärmeenergie • Kontaktsicherheit durch puzzelartig verzahnbare Bausteine • Doppelter Lernerfolg: Elektrischer Schaltplan auf der Ober- und reele Bauteile auf der Unterseite sichtbar

Umwandlung von mechanischer Energie in elektrische Energie

Prinzip Die im Versuch verwendeten Lampen haben sehr unterschiedliche Leistungen. Den Schülerinnen und Schülern sollte anschaulich deutlich sein, dass schnelleres Ziehen an der Schnur das Zuführen von mehr mechanischer Energie bedeutet. Wenn die physikalischen Zusammenhänge von Spannung, Stromstärke und Leistung bekannt sind, können in der Zusatzaufgabe auch genauere Betrachtungen zur Erzeugung elektrischer Energie vorgenommen werden. Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 17 Versuchen zum Thema Erneuerbare Energien Grundlagen und Wärmeenergie • Einfaches Experimentieren durch Montage des Generators im Stativfuß • Verschiedene elektrische Verbraucher können an den Generator angeschlossen werden

Umwandlung von mechanischer Energie in innere Energie

Prinzip In diesem Versuch wird potentielle Energie von Schrotkugeln durch Herunterfallen in einem Rohr zuerst in kinetische Energie und dann in innere Energie umgewandelt (Whiting-Röhre). Vorteile • Echtes Stativmaterial für besonders stabilen und damit sicheren Aufbau • Schülergerechte Anleitungen inklusive Protokollfragen