Elektromagnetismus & Induktion

Die elektrische Klingel

Prinzip Unter Verwendung eines Wagnerschen Hammers werden Aufbau und Funktionsweise einer elektrischen Klingel demonstriert. 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

Die Lorentz-Kraft: Stromführender Leiter im Magnetfeld

Prinzip Mithilfe einer Leiterschaukel soll die Ablenkung eines stromdurchflossenen Leiters im Magnetfeld demonstriert 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

Die magnetische Permeabilität mit Cobra SMARTsense

Prinzip Die magnetische Permeabilität eines Eisenkerns sorgt dafür, dass die magnetische Flussdichte einer stromdurchflossenen Spule wesentlich steigt. Mit Hilfe eines Magnetfeldsensors kann dieser Unterschied quantitativ bestimmt werden. 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.

Die magnetische Wirkung eines stromdurchflossenen Leiters

Die magnetische Wirkung eines stromdurchflossenen Leiters

Prinzip Während die Wärme- und Lichtwirkung des elektrischen Stroms den menschlichen Sinnen unmittelbar zugänglich sind, trifft das auf die chemische und magnetische Wirkung nicht zu. Mit diesem Versuch sollen die Schüler erkennen, dass ein stromdurchflossener Leiter von einem Magnetfeld umgeben ist. Somit werden sie in die Lage versetzt, elektrische Einrichtungen und Geräte zu durchschauen, die ihnen aus der Praxis bekannt sind, z.B. die elektrische Klingel und der Elektromotor. Für die Erklärung der Erscheinungen, die während des Versuchs auftreten, ist es hilfreich, wenn vorher das den Schülern bekannte Wissen über den Permanentmagnetismus reaktiviert worden ist (Kräfte zwischen Magneten; Magnetpole; Magnetfeld). 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 magnetische Wirkung eines stromdurchflossenen Leiters

Prinzip Es soll demonstriert werden, dass ein stromdurchflossener Leiter auf einen Dauermagneten eine Kraft ausübt. 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

Die Selbstinduktion beim Ausschaltvorgang

Die Selbstinduktion beim Ausschaltvorgang

Prinzip Nachdem die Schüler erkannt haben, dass in einer Spule beim Schließen eines Gleichstromkreises eine Selbstinduktionsspannung entsteht, die der angelegten Spannung entgegenwirkt, sollen sie nun erkennen, dass die Selbstinduktionsspannung beim Ausschaltvorgang die gleiche Richtung wie die ursprüngliche, die angelegte Spannung hat. Der erste Versuch könnte den Charakter eines Bestätigungsversuches annehmen, falls die Schüler sein Ergebnis aufgrund ihrer Kenntnisse über das Induktionsgesetz und das lenzsche Gesetz voraussagen können. Der zweite Versuch soll darüber hinaus zeigen, dass die Selbstinduktionsspannung Werte annehmen kann, die die ursprüngliche Spannung um ein Vielfaches übertreffen. 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 Selbstinduktion beim Ausschaltvorgang

Prinzip Es soll demonstriert werden, welche Eigenschaften Selbstinduktionsspannung hat, die beim Unterbrechen des Stromes entsteht, der durch eine Spule hoher Induktivität 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 reele Bauteile auf der Unterseite sichtbar

Die Selbstinduktion beim Ausschaltvorgang mit Cobra SMARTsense

Prinzip Nachdem die Schüler erkannt haben, dass in einer Spule beim Schließen eines Gleichstromkreises eine Selbstinduktionsspannung entsteht, die der angelegten Spannung entgegenwirkt, sollen sie nun erkennen, dass die Selbstinduktionsspannung beim Ausschaltvorgang die gleiche Richtung wie die ursprüngliche, die angelegte Spannung hat. Der erste Versuch könnte den Charakter eines Bestätigungsversuches annehmen, falls die Schüler sein Ergebnis aufgrund ihrer Kenntnisse über das Induktionsgesetz und das Lenz'sche Gesetz voraussagen können. Der zweite Versuch soll darüber hinaus zeigen, dass die Selbstinduktionsspannung Werte annehmen kann, die die ursprüngliche Spannung um ein Vielfaches übertreffen. 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

Die Selbstinduktion beim Einschaltvorgang

Prinzip Die Schüler wissen, dass in einer Spule eine Spannung induziert wird, solange sich das von der Spule umfasste Magnetfeld ändert. Sie kennen den Elektromagneten und wissen daher auch, dass eine stromdurchflossene Spule ein Magnetfeld besitzt und wovon die Stärke des Magnetfeldes abhängig ist. Dieses Magnetfeld muss nach dem Schließen des Gleichstronmkreises erst aufgebaut und nach dem Öffnen des Stromkreises abgebaut werden. Dadurch entsteht jeweils eine Selbstinduktionsspannung. Die Schüler sollen mit dem vorgesehenen Versuch erkennen, dass beim Einschalten eine Selbstinduktionsspannung entsteht, die dem Anwachsen des Stromes entgegenwirkt. 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 Selbstinduktion beim Einschaltvorgang

Prinzip Befindet sich eine Spule in einem Gleichstromkreis, so baut sich beim Schließen des Kreises das Magnetfeld der Spule auf und erzeugt eine Selbstinduktionsspannung, die dem Anwachsen entgegenwirkt. Eine Glühlampe, die sich im Stromkreis befindet, leuchtet erst allmählich auf.