Physik – Elektrizität – Reihenschaltung Lampen

Reihenschaltung Lampen

Versuchsvideo (mit Ton)

Übungen

Für Lehrkräfte

Unterrichtsthema	Reihenschaltung von Lampen
Klassenstufen	5 bis 8
Wer experimentiert?	Schülerinnen und Schüler im Unterricht in Partner- oder Gruppenarbeit
Ziele und Kompetenzen	Die Schülerinnen und Schüler können: in einer Reihenschaltung die elektrische Spannung an den Bauelementen messen den Zusammenhang zwischen den gemessenen Spannungswerten erkennen

Vorausgesetzte Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler

• können einfache elektrische Stromkreise planen und aufbauen
• kennen die physikalische Größe elektrische Spannung (Bedeutung, Formelzeichen, Einheiten, Messgerät)
• können mit einem Vielfachmessgerät die elektrische Spannung messen

Materialliste

je Versuchsgruppe:

• Experimentierkabel, blau, 10 cm
• Experimentierkabel, blau, 25 cm
• Experimentierkabel, rot, 25 cm
• 2 Experimentierkabel, schwarz, 50 cm
• 2 Fassungen E 10, auf Sockel
• Glühlampe E10 / 4 V / 0,3 A, grün
• Glühlampe E10 / 6 V / 0,3 A
• Mini-Digital-Multimeter
• Stromversorgungsgerät, 2 bis 12 V/3 A

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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. Es sollten Ersatzglühlampen vorrätig sein.

Hinweise zur Durchführung im Unterricht

Stromkreise mit einer Lampe sind den Schülerinnen und Schülern bereits bekannt. Auf einen Schalter wird verzichtet, da das Netzgerät über einen Kippschalter zum Ein- und Ausschalten verfügt. Als Einstieg für den Versuch bietet sich die Formulierung von Vermutungen hinsichtlich der zu erwartenden Helligkeit der Lampen im Stromkreis an. Die zentrale Stromversorgung sollte erst eingeschaltet werden, nachdem alle Schaltungen kontrolliert wurden.

Möglicher Versuchsablauf:

• Bauelemente auf dem Tisch vorsortieren
• Vom Minuspol der Spannungsquelle die Schaltung bis zum Pluspol verkabeln
• Schaltung durch die Lehrkraft kontrollieren lassen, in Betrieb nehmen und die Funktion beobachten
• Messungen der elektrischen Spannung vornehmen
• Ergebnisse protokollieren (Messwerte auf zwei Stellen runden) und den Versuch auswerten

Entsprechend dem Niveau der Schülerinnen und Schüler kann das Video auch als Hilfe für den Versuch eingesetzt werden oder abschließend als Zusammenfassung zu diesem Versuch gezeigt werden. 

Hinweise zur Auswertung

Die Ergebnissicherung erfolgt im Anschluss der Versuche und Messungen mit der Bearbeitung der editierbaren Protokollvorlage. Dabei wird erkannt, das die Summe der Teilspannungen gleich der Spannung an der Spannungsquelle ist (2. kirchhoffsche Regel; Maschensatz). Die Abstraktion der Schaltung erfolgt mit dem Zeichnen der Schaltpläne.  

Downloads

(jeweils editierbare Worddateien)

Weiteres

Projektidee „Aufbauen einer Lichterkette“ als Demoversuch nur für Lehrkräfte: Wie viele Glühlampen E10/12 V müssten für eine Lichterkette bestellt werden, um diese Lichterkette mit einer Steckdose (230 V) betreiben zu können? Achtung: Der Aufbau muss mit einer Steckdose mit Sicherheitsbuchsen und ausschließlich mit Sicherheits-Experimentierkabeln erfolgen. Für die Glühlampen können die Fassungen E10 auf Sockeln benutzt werden. Hinter Sicherheitsglas oder aus sicherer Entfernung wird zuerst nur eine Glühlampe angeschlossen, die sofort „durchbrennt“. Nach entsprechenden Vermutungen wird es mit einer Reihenschaltung aus 20 Glühlampen spektakulär. Schülerinnen und Schüler lassen dazu die Schaltung um jeweils eine Lampe erweitern. Nach der erfolgreichen Erprobung schließt der rechnerische Beweis (230 V : 12 V ≈ 20 Glühlampen) den Versuch ab.

Autor: Dr. Dietmar Karau