Physik – Information – Fotowiderstand als Lichtsensor – Cornelsen

Fotowiderstand als Lichtsensor

Versuchsvideo (ohne Ton)

Übungen

Übung 1

Autor: Cornelsen/Inhouse, Bild: Cornelsen/Inhouse

Übung 2

Für Lehrkräfte

Unterrichtsthema	elektrischer Widerstand, Sensoren
Klassenstufen	8 bis 10
Wer experimentiert?	Schülerinnen und Schüler im Unterricht in Partner- oder Gruppenarbeit
Ziele und Kompetenzen	Die Schülerinnen und Schüler können den Einfluss der Helligkeit der Umgebung auf den elektrischen Widerstand eines Fotowiderstands beschreiben.

Vorausgesetzte Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler:

kennen den elektrischen Widerstand als physikalische Größe und seine Einheit.
können den elektrischen Widerstand mit einem Vielfachmessgerät messen.

Materialliste

je Versuchsgruppe:

Mini-Digital-Multimeter
Fotowiderstand
Lampe, dimmbar per App
Experimentierkabel, schwarz, 25 cm
Experimentierkabel, rot, 25 cm
2 Abgreifklemmen, blank

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Hinweise zur Vorbereitung und zur Durchführung im Unterricht

Die Lehrkraft sollte das Experiment mit den in der Schule vorhandenen Materialien vorab testen. Gegebenenfalls ist es sinnvoll, den Lernenden eine Anleitung zum Messen von elektrischen Widerständen zur Verfügung zu stellen.

Fotowiderstände finden vielfältige Verwendung in der Technik. Beispielsweise schalten sie Straßenlaternen oder Gartenbeleuchtung bei Tageslicht aus. Mit ihrer Hilfe wird auch die Helligkeit von Smartphonedisplays an die Intensität des Umgebungslichts angepasst. Aufgrund der hohen Akzeptanz von Smartphones unter den Schülerinnen und Schülern bietet es sich an, hierüber in den Unterricht einzusteigen. Da der Aufbau des Experiments vergleichsweise einfach ist, können die Lernenden – ausgehend von der Einstiegssituation – das Experiment auch selbstständig planen. Hierfür sollten die Materialien an einer Materialtheke zur Verfügung gestellt werden. Neben Videoausschnitten können auch geeignete Hilfekarten (zum Beispiel mit einer Übersicht der benötigten Materialien, einem Lückentext für die Durchführung …) hier Unterstützung bieten.

Der Raum sollte ein wenig verdunkelt werden (zum Beispiel durch Herunterfahren des Sonnenschutzes). Ein vollständiges Verdunkeln des Raums ist nicht notwendig. Konstant schwaches Licht von außen stört nicht.

Hinweis zum Video: Bei den Messungen 1 und 3 herrschen die gleichen Lichtverhältnisse in der Umgebung, erkennbar an den fast identischen Messwerten für den Widerstand. Es mussten aber unterschiedliche Kameraeinstellungen gewählt werden, um jeweils den Helligkeitsprung zu von normaler zu geringerer bzw. von normaler zu größerer Helligkeit einfangen zu können.

Hinweise zur Auswertung

Zur Auswertung des Experiments kann die Protokollvorlage genutzt werden.

Ausgehend von den gewonnenen Erkenntnissen können geeignete Lerngruppen die Schaltung des Handydisplays mit einem Fotowiderstand im Modell nachbauen. Dabei gilt: Je dunkler die Umgebung, desto dunkler ist das Display. Hierfür werden zusätzlich ein Netzgerät, eine Glühlampe inklusive Fassung und weitere Kabel benötigt. Hilfekarten (zum Beispiel mit möglichen Schaltungen) können geeignete Unterstützung bieten. Alternativ kann Aufgabenteil c in der Kopiervorlage als Experiment vorgeschaltet werden.