Elektrischer Strom & Wirkung

Das Galvanisieren

Prinzip Aus ästhetischen Gründen und zum Schutz gegen Korrosion werden Gebrauchsgegenstände häufig mit einer Schicht aus Nickel, Chrom, Silber oder Gold überzogen. Das geschieht auf elektrochemischem Wege, und den Vorgang nennt man Galvanisieren. In einem Modellversuch sollen die Schüler einen Teil eines Eisenblechs mit einem metallischen Überzug aus Kupfer versehen. 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 Galvanisieren

Der Bimetallschalter

Prinzip Ein Bimetallstreifen besteht aus zwei flächenhaft miteinander verbundenen Metallstreifen mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Er krümmt sich bei Erwärmung zu der Seite, die den niedrigeren Ausdehnungskoeffizienten hat. Damit wirkt er als Schalter im Stromkreis.

Der Blei-Akkumulator

Prinzip Die Speicherung elektrischer Energie ist ein bedeutsames Problem der Energieversorgung, zumal die in Kraftwerken bereitgestellte Energie des Wechselstroms nicht direkt speicherbar ist. Gleichstrom kann durch die Umwandlung von elektrischer Energie in chemische Energie gespeichert werden. Das dafür geeignete Gerät heißt Akkumulator. In der Praxis werden im Allgemeinen mehrere Akkumulatorzellen zu einer Batterie in Reihe geschaltet. Den Schülern sind derartige "Akkus" bekannt. Dieser Versuch soll ihnen den prinzipiellen Aufbau und die Wirkungsweise eines Blei-Akkumulators deutlich machen. 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 Blei-Akkumulator

Die Elektrolyse

Die Elektrolyse

Prinzip Die Schüler wissen, dass metallische Leiter sich nicht chemisch verändern, wenn sie von elektischem Strom durchflossen werden. Mit diesem Versuch soll ihnen bewusst werden, dass sich die chemischen Zusammensetzung leitender Flüssigkeiten bei Stromdurchgang 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

Die Leitfähigkeit wässriger Lösungen von Elektrolyten

Die Leitfähigkeit wässriger Lösungen von Elektrolyten

Prinzip Salze, Säuren und Basen sind Elektrolyte. In reinster Form leiten sie den elektrischen Strom (fast) nicht, weil sie dann keine (oder nur äußerst wenige) frei bewegliche lonen enthalten. In Wasser gelöste Elektrolyte zerfallen (dissoziieren) in positive und negative Ionen. Legt man an zwei Elektroden, die in die wässrige Lösung eines Elektrolyten eintauchen, eine Spannung an, dann wandern die Ionen jeweils in Richtung der Elektrode, die entgegengesetzt elektrisch gepolt ist. Wässrige Lösungen von Elektrolyten sind also elektrisch leitfähig. Das sollen die Schüler im Versuch herausfinden und so auch erkennen, warum ein nicht gelöster (oder nicht geschmolzener) Elektrolyt sowie destilliertes Wasser nicht bzw. fast nicht leitfähig 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

Die Schmelzsicherung

Prinzip Schadhafte Zuleitungen oder defekte elektrische Geräte können Kurzschlüsse hervorrufen. Dabei wird das eigentliche elektrische Gerät - genau genommen sein Widerstand - umgangen. Die Folge ist eine unzulässig hohe Stromstärke, die zu einer übermäßigen Erwärmung stromführender Teile führt, die Brände verursachen kann. Die Schüler sollen bei diesem Versuch das Prinzip kennen lernen, nach dem die einfachste und älteste Sicherung, die Schmelzsicherung, funktioniert. 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 Schmelzsicherung

Galvanische Elemente

Prinzip Ein galvanisches Element besteht im Prinzip aus zwei unterschiedlichen metallischen Elektroden, die in die wässrige Lösung eines Elektrolyten eintauchen. Zwischen den Elektroden besteht eine Spannung, deren Entstehung man vereinfacht dadurch erklären kann, dass positive Metallionen aus der Oberfläche der Elektroden in die Lösung übertreten und frei bewegliche Elektronen auf den Elektroden zurücklassen. Weil das bei unterschiedlichen Metallen in unterschiedlichem Maße geschieht, laden sich diese unterschiedlich stark auf. Dieser Ladungsunterschied verursacht eine Spannung. Die Schüler sollen mit diesem Versuch den Aufbau und die Wirkungsweise von Monozellen kennen lernen, die in der Praxis häufig verwendet werden, dann aber komplizierter ausgeführt 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