Einfache Stromkreise, Widerstände, Kondensatoren

Der einfache Stromkreis

Prinzip Die Schüler sollen zunächst erkennen, dass ein elektrischer Strom nur in einem geschlossenen Stromkreis fließen kann. Dazu wird der einfachste aller Stromkreise verwendet, bei dem weder eine Reihen- noch eine Parallelschaltung von elektrischen Geräten vorliegt und der deshalb einfacher Stromkreis heißt. Sie sollen sich die benutzten Bauteile oder Bauelemente und deren Schaltzeichen sowie deren Funktion sicher einprägen und von Beginn der Elektrizitätslehre an befähigt werden, Schaltungen nach Schaltplänen aufzubauen bzw. Versuchsaufbauten durch Schaltpläne wiederzugeben. 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 Innenwiderstand einer Spannungsquelle

Prinzip Eine handelsübliche Trockenbatterie oder Monozelle eignet sich gut für die Untersuchung des Innenwiderstandes von Spannungsquellen. Ihr Innenwiderstand ist groß genug, um gut messbar zu sein, und sie ist leicht ersetzbar, falls sie unachtsam durch längere Überbelastung zerstört wird. Das Netzgerät eignet sich für die Untersuchung des Innenwiderstandes schon deshalb nicht, weil es spannungsstabilisiert ist.  Aufgabe Haben Spannungsquellen auch einen Widerstand? Baue in einen Stromkreis unterschiedlich große Widerstände ein und untersuche durch Messen der Stromstärke I  und der Klemmspannung UKl  der Spannungsquelle deren Innenwiderstand Ri. 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 Innenwiderstand einer Spannungsquelle

Prinzip Durch Messen der Stromstärke und der Klemmenspannung einer Spannungsquelle bei unterschiedlicher Belastung soll deren Innenwiderstand untersucht werden. 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 reelle Bauteile auf der Unterseite sichtbar

Der Innenwiderstand einer Spannungsquelle

Der Kondensator im Gleichstromkreis

Prinzip Es soll untersucht werden, wie sich ein Kondensator beim Schließen und Öffnen eines Gleichstromkreises verhält. 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 reelle Bauteile auf der Unterseite sichtbar

Der Kondensator im Gleichstromkreis

Prinzip Die Schüler besitzen im Allgemeinen einige Kenntnisse über den Kondensator und stellen sich diesen zunächst - auch durch das Schaltzeichen assoziiert - als Plattenpaar vor. Auch wenn ihnen beim Experimentieren nun Kondensatoren mit anderer äußerer Erscheinungsform in die Hand gegeben sind, werden sie erwarten, dass kein Strom fließt, wenn ein Kondensator in einen Gleichstromkreis eingebaut wird. Umso interessanter ist für sie das überraschende Versuchsergebnis. Aufgabe Wie verhält sich ein Kondensator im Gleichstromkreis? Untersuche, wie es sich auswirkt, wenn ein Kondensator in einen Gleichstromkreis eingebaut wird. Konzentriere Dich dabei insbesondere auf den Ein- und auf den Ausschaltvorgang. 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 Kondensator im Gleichstromkreis

Der Kondensator im Wechselstromkreis

Prinzip Die Schüler sollen erkennen, dass ein Kondensator in einem Wechselstromkreis einen endlich großen Widerstand darstellt. Die beiden vorgesehenen Versuche sollen qualitative bzw. halbquantitative Aussagen über den kapazitiven Widerstand 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 Kondensator im Wechselstromkreis

Prinzip Es soll demonstriert werden, dass ein Kondensator einen Wechselstromkreis nicht unterbricht. 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 reelle Bauteile auf der Unterseite sichtbar

Der Kondensator im Wechselstromkreis

Der NTC-Widerstand

Prinzip Es soll untersucht werden, wie sich der Widerstandswert eines NTC-Widerstandes bei Erwärmung 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 reelle Bauteile auf der Unterseite sichtbar

Der NTC-Widerstand

Prinzip Im Zusammenhang mit der Behandlung des ohmschen Gesetztes haben die Schüler bereits gelernt, dass metallische Leiter i.Allg. einen Widerstand haben, der mit der Temperatur zunimmt. Sie sollen nun erkennen, dass sich NTC-Widerstände (Negative Temperature Coefficient) umgekehrt verhalten. Der erste Versuch wird nicht nur als einführender Versuch zur Problemstellung empfohlen. Er ist auch angebracht, wenn die Begriffe Eigenerwärmung (beim 1. Versuch) und Fremderwärmung (beim 2. Versuch) erarbeitet werden sollen. Der zweite Versuch sollte als Bestätigungsversuch eingesetzt werden. 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