Die Mikrowellenschaltung
Versuchsvideo (mit Ton)
Übungen
Autor: Dr. Dietmar Karau
Autor: Cornelsen/Inhouse
Autor: Cornelsen/Inhouse
Für Lehrkräfte
| Unterrichtsthema | Elektrische Stromkreise |
| Klassenstufen | 5 bis 7 |
| Wer experimentiert? | Schülerinnen und Schüler im Unterricht in Partner- oder Gruppenarbeit |
| Ziele und Kompetenzen | Die Schülerinnen und Schüler können:
|
Materialliste
je Versuchsgruppe:
- Flachbatterie 3R12, Alkaline, 4,5 V
- Experimentierkabel, rot, 25 cm
- Experimentierkabel, blau, 10 cm
- Experimentierkabel, rot, 10 cm
- 2 Abgreifklemmen, blank (bei Anschluss mit einer Flachbatterie)
- Hebelschalter, einpolig, auf Sockel
- Drucktaster (Schließer), auf Sockel
- Glühlampe E10 / 6 V / 0,1 A
- Fassung E10, auf Sockel
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Hinweise zur Vorbereitung
Alle Materialien (Geräte, Arbeitsblätter, Hilfeblätter, Protokollvorlagen) müssen für jede Versuchsgruppe bereitgestellt werden, zum Beispiel in Körben, auf Tabletts oder in Schalen.
Alternativ zur Flachbatterie kann auch ein Batteriehalter für 2 oder 3 Mignonzellen (AA) als elektrische Energiequelle verwendet werden. Zur Orientierung kann die Lehrkraft Aufkleber für Plus (+) und Minus (–) auf den Batteriehalter kleben. Ebenso wie mit der Flachbatterie ist man mit dem Batteriehalter nicht auf den Fachraum angewiesen. Weiterhin entfallen auch die Abgreifklemmen. Allerdings sollten immer einige Ersatzbatterien vorrätig sein. Natürlich kann auch ein Netzgerät (Stromversorgungsgerät) verwendet werden. Dann ist man allerdings auf einen Fachraum angewiesen und die Schülerinnen und Schüler müssen Einstellungen am Gerät vornehmen. Bei zu hoch eingestellter Spannung brennen die Glühlampen durch. Es sollten also auch Ersatzglühlampen vorrätig sein.
Die zentrale Stromversorgung sollte erst eingeschaltet werden, nachdem alle Schaltungen kontrolliert wurden.
Hinweise zur Durchführung im Unterricht
Zur problemorientierten Einführung können die Schülerinnen und Schüler (mündlich oder schriftlich) beschreiben, wie sie eine Mahlzeit in der Mikrowelle erwärmen. Nach der Auswertung der Beschreibung kann die Funktion eines Mikrowellengeräts im Unterrichtsgespräch an einem Original erforscht werden. Dazu demonstriert die Lehrkraft die vier Zustände (siehe Protokoll bzw. Video) direkt an einer Mikrowelle. Im Gespräch ist zu klären, warum aus Gründen der Sicherheit das Gerät nur starten darf, wenn die Tür geschlossen ist und wenn der Schalter eingeschaltet wurde. Die Schülerinnen und Schüler formulieren Antworten zu solchen Fragen: „Was wäre wenn: Die Mikrowelle geht an, wenn die Tür noch offen ist?“ Ersatzweise kann das Video in dieser Unterrichtsphase zum Einsatz kommen.
Gemeinsam erfolgt im Unterrichtsgespräch der Übergang vom Original zum Modellexperiment durch Zuordnung der Bauteile. Entsprechend dem Leistungsniveau demonstriert entweder die Lehrkraft den Aufbau der Schaltung oder die Schülerinnen und Schüler realisieren die Schaltung mit den Informationen aus dem Video, erproben die Schaltung und protokollieren die Ergebnisse.
Hinweise zur Auswertung
Die Schülerinnen und Schüler bearbeiten das Arbeitsblatt oder die Protokollseite. Dabei wird die Notwendigkeit der Reihenschaltung (UND-Schaltung) von Taster (Tür), Hebelschalter (Zeitschalter) und Glühlampe (Lampe, Strahlungsquelle und Motor) erkannt und formuliert. Die Abstraktion der Schaltung erfolgt mit dem Zeichnen des Schaltplans.
Downloads
(jeweils editierbare Worddateien)
Weiteres
Projektidee zum Versuch: „Erweiterung der Mikrowellenschaltung“: Der Modellversuch wird um die Komponente Elektromotor mit Motor/Propeller erweitert. Die Schülerinnen und Schüler untersuchen experimentell, wie der Elektromotor in die bestehende Schaltung integriert werden kann. Die Schülerinnen und Schüler erkennen, dass beim Schalten des Motors in Reihe die Funktionsweise erhalten bleibt, aber die Lampe nicht mehr so hell leuchtet und der Motor sich nur langsam dreht. Fällt eine Komponente aus, ist der gesamte Stromkreis unterbrochen. Die Schülerinnen und Schüler bauen die Schaltung auf, erproben und bewerten sie und zeichnen einen Schaltplan. Daraus ergibt sich nachfolgend ein problemorientierter Übergang zur Parallelschaltung von Bauelementen.
Autor: Dr. Dietmar Karau