Einfache Stromkreise, Widerstände, Kondensatoren

Das Ohmsche Gesetz

Prinzip Die Schüler sollen zunächst anhand der von ihnen ermittelten Messwerte das Ohmsche Gesetz I ∼ U  erkennen. Anschließend sollen sie auch die Bedingung R = konstant für die Gültigkeit dieses Gesetzes finden. Um Irritationen bei der Verwendung des Wortes Widerstand vor der Definition des physikalischen Begriffes Widerstand aus dem Wege zu gehen, wird zunächst von den Bauelementen gesprochen, die mit 50 Ω bzw. 100 Ω gekennzeichnet sind. 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

Das ohmsche Gesetz

Prinzip Es soll untersucht werden, welcher Zusammenhang zwischen elektrischer Spannung und Stromstärke besteht. 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

Das Ohmsche Gesetz mit Cobra SMARTsense

Prinzip Das Ohmsche Gesetz besagt, dass die Stärke des durch ein Objekt fließenden elektrischen Stroms I proportional zur elektrischen Spannung U ist. Der Proportionalitätsfaktor ist dabei der sogenannte elektrische Widerstand R.  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

Das Potentiometer mit Cobra SMARTsense

Prinzip Hinter vielen Drehknöpfen an elektrischen Geräten verbergen sich Potentiometer. Ein Potentiometer wirkt als Spannungsteiler. Es entspricht einer Reihenschaltung von zwei variablen Widerständen mit Mittelabgriff, deren Widerstandswerte addiert immer die gleiche Summe haben. 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 Bimetallschalter

Prinzip Ein Bimetallstreifen, der aus zwei flächenhaft miteinander verbundenen Blechstreifen mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten besteht, krümmt sich bei Erwärmung zu dem Blech hin, das den geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt. Damit ist der Bimetallstreifen geeignet, Stromkreise zu öffnen (z.B. in Sicherungsautomaten oder als Wärmeschutzschalter in elektrischen Bügeleisen oder in Stromversorgungsgeräten) bzw. zu schließen (z.B. in Alarmanlagen), wenn die Umgebungstemperatur einen zulässigen Höchstwert überschreitet. 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 Brückengleichrichter mit Cobra SMARTsense

Prinzip Gleichrichterschaltungen mit einzelnen Dioden können bei Wechselstrom nur jeweils eine Halbwelle nutzen. Der Brückengleichrichter umgeht dieses Problem, indem vier Dioden so geschaltet sind, dass für jede Halbwelle ein Strompfad geöffnet ist. 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 einfache Stromkreis

Prinzip Es soll demonstriert werden, welche Bauteile ein einfacher Stromkreis haben muss und unter welchen Bedingungen ein elektrischer Strom fließt. 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 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 einfache Stromkreis

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 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 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