Physik – Elektrizität – Die Türklingelschaltung

Die Türklingelschaltung

Versuchsvideo (mit Ton)

Übungen

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: • die Wirkungsweise einer Parallelschaltung (ODER-Schaltung) am Beispiel einer Türklingelschaltung mit zwei Tastern erkennen • eine Parallelschaltung (ODER-Schaltung) planen, aufbauen und verstehen • Schaltpläne zeichnen

Materialliste

je Versuchsgruppe:

• Flachbatterie 3R12, Alkaline, 4,5 V
• 3 Experimentierkabel, rot, 25 cm
• 2 Experimentierkabel, blau, 10 cm
• 2 Abgreifklemmen, blank
• 2 Drucktaster (Schließer) auf Sockel
• Klingel 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. Anstelle der Klingel kann auch eine Glühlampe mit Fassung auf Sockel eingesetzt werden.

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) den Aufbau (die Bauteile) und die Funktionsweise der heimischen Klingelanlage beschreiben. Viele werden zu Hause eine Haustürklingel und eine Wohnungstürklingel haben. Da das Original im Klassenraum nicht demonstriert werden kann, bietet sich der Einsatz des Videos „Die Türklingelschaltung“ (erst einmal nur bis zum Aufbau der Schaltung) an. Im Gespräch ist zu klären, warum für diese Anwendung die bereits bekannte Reihenschaltung (UND-Schaltung) nicht funktioniert. Es würde nur klingeln, wenn beide Taster betätigt werden. Die Schülerinnen und Schüler formulieren entsprechende Aussagen.

Gemeinsam erfolgt im Unterrichtsgespräch der Übergang vom Original zum Modellexperiment durch Zuordnung der Bauteile. Die Parallelschaltung (ODER-Schaltung) der beiden Taster wird als Problemlösung deutlich. Ersatzweise oder ergänzend kann das Video zum Aufbau der Schaltung weiter gezeigt werden. Entsprechend dem Leistungsniveau können die Schülerinnen und Schüler auch in selbstständiger Arbeit die Schaltung mit den Informationen aus dem Video aufbauen, erproben und die Ergebnisse protokollieren. 

Hinweise zur Auswertung

Die Ergebnissicherung erfolgt mit der Bearbeitung der Protokollseite. Dabei wird die Notwendigkeit der Parallelschaltung (ODER-Schaltung) der beiden Taster erkannt und formuliert. Die Abstraktion der Schaltung erfolgt mit dem Zeichnen des Schaltplans. Hier können die Schülerinnen und Schüler bei Bedarf die Hilfeseite nutzen.  

Downloads

(jeweils editierbare Worddateien)

Weiteres

Projektidee „Klingelanlage mit zusätzlichen optischen Anzeigen“, die ein Inklusionsthema aufgreift: Für eine schwerhörige Person soll die Klingelanlage mit einer optischen Anzeige (zum Beispiel leuchtet eine gelbe Lampe für das Klingeln an der Haustür, eine grüne Lampe leuchtet für das Klingeln an der Wohnungstür) erweitert werden. 
Die bestehende Schaltung wird durch zwei Glühlampen ergänzt, die beispielsweise mit entsprechenden Textmarkern die gewünschte Farbe erhalten. Die Schülerinnen und Schüler erkennen, dass eine farbige Glühlampe jeweils in Reihe zu den vorhandenen Tastern geschaltet wird. Die Schaltung wird geplant, erprobt, bewertet und als Schaltplan dargestellt.  

Autor: Dr. Dietmar Karau