Physik – Elektrizität – Widerstand – Länge und Durchmesser von Drähten – Cornelsen

Widerstand – Länge und Durchmesser von Drähten

Versuchsvideo (mit Ton)

Übungen

Autor: Dr. Dietmar Karau

Für Lehrkräfte

Unterrichtsthema	Elektrischer Widerstand
Klassenstufen	7 bis 9
Wer experimentiert?	Schülerinnen und Schüler im Unterricht in Partner- oder Gruppenarbeit
Ziele und Kompetenzen	Die Schülerinnen und Schüler können: den elektrischen Widerstand mit einem Vielfachmessgerät messen die Messwerte sichern und interpretieren die Zusammenhänge zwischen Länge bzw. Durchmesser und dem elektrischen Widerstand eines Drahts formulieren

Vorausgesetzte Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler kennen

die physikalische Größe elektrischer Widerstand (Bedeutung, Formelzeichen, Einheit, Messgerät)
proportionale und antiproportionale Zuordnungen

Materialliste

je Versuchsgruppe:

Mindestens 2 Tonnenfüße
Mindestens 2 Isolierstäbe
2 Abgreifklemmen, blank
Experimentierkabel, rot, 100 cm
Experimentierkabel, schwarz, 50 cm
farbige Fähnchen
1 m Konstantandraht, 0,2 mm Ø
1 m Konstantandraht, 0,3 mm Ø
1 m Konstantandraht, 0,4 mm Ø
Maßstab, 100 cm, mit Blockskala
Mini-Digital-Multimeter

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cornelsen-experimenta.de/NuT-hybrid

Hinweise zur Vorbereitung

Alle Materialien (Geräte, Arbeitsblätter, Hilfeblätter, Protokollvorlagen) müssen für jede Versuchsgruppe bereitgestellt werden, zum Beispiel in Körben, auf Tabletts oder in Schalen.

Hinweise zur Durchführung im Unterricht

Für leistungsschwächere Lerngruppen ist es empfehlenswert, die Drähte bereits gespannt in den Isolierstäben vorzubereiten. Als Einstieg für den Versuch bietet sich die Formulierung von Vermutungen hinsichtlich der zu erwartenden Zusammenhänge zwischen den zu untersuchenden physikalischen Größen an. Hier kann bereits wiederholend und festigend mit den Formulierungen proportional und (ggf. auch) antiproportional operiert werden.

Möglicher Versuchsablauf:

Bauelemente auf dem Tisch vorsortieren (entsprechend der Versuchsskizze)
Drähte eventuell schon gespannt in den Isolierstäben vorgeben
Aufbau durch die Lehrkraft kontrollieren lassen
elektrischen Widerstand in Abhängigkeit der Länge und des Durchmessers von Drähten messen
Ergebnisse protokollieren 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.

Anmerkung zum Video: Im Sinne eines zeitlich gerafften Versuchsablaufs wurde darauf verzichtet, die Messbereiche bei der Widerstandsmessung durchzuschalten.

Hinweise zur Auswertung

Die Ergebnissicherung erfolgt im Anschluss der Versuche und Messungen mit der Bearbeitung der editierbaren Protokollvorlage. Dabei wird anhand der Messwertetabellen und der Liniendiagramme erkannt, dass sich der elektrische Widerstand proportional zur Länge des Leiters verhält. Der Widerstand wächst mit sinkendem Durchmesser des Leiters. Zu Durchschnittsfläche des Leiters besteht ein antiproportionaler Zusammenhang.

Aufgrund des relativ hohen Messfehlers werden die angezeigten Werte auf ganze Zahlen gerundet.