SCHÜLERHEFT LERNEN AN STATIONEN STROM GLÜHBERT, WOLFRAM UND TURBINE. Dieses Heft gehört: 2. Auflage

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1 LERNEN AN STATIONEN SCHÜLERHEFT STROM MIT GLÜHBERT, WOLFRAM UND TURBINE Dieses Heft gehört: 2. Auflage

2 Impressum Autoren Monika Krocke Michael Schlecht Umweltlernen in Frankfurt am Main e. V. Redaktion Tatjana Holzenhauer, EW Medien und Kongresse GmbH, Essen Grafik INKA Medialine, Frankfurt am Main Illustrationen Atelier Lothar Reinhardt, Biebesheim am Rhein Druck NINO Druck GmbH, Neustadt/Weinstraße Copyright und Verlag EW Medien und Kongresse GmbH Kleyerstraße Frankfurt am Main Büro Essen Montebruchstraße Essen Tel.: / Fax: / beate.kolweyh@ew-online.de Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne schriftliche Zustimmung des Verlages unzulässig und strafbar. Das gilt vor allem für Vervielfältigungen in irgendeiner Form (Fotokopie, Mikroskopie oder ein anderes Verfahren). Ausgenommen hiervon sind alle als Arbeitsblatt gekennzeichneten Seiten, die für den Einsatz im Unterricht kopiert werden dürfen. Weiterhin sind Übersetzungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen verboten. 2. Ausgabe, Januar 2015 Bestell-Nr ISBN Wir danken dem Initiativkreis Schulinformation Energie für seine Unterstützung! 2

3 INHALT STATION 1 Stromfluss und Stromkreis 1.1 Der Stromkreis leiten oder nicht leiten Der richtige Umgang mit Strom Widerstandsmessung Fahrradbeleuchtung Heißer Draht Bastelanleitung Elektroquiz Bastelanleitung Elektroquiz Bastelanleitung 2 11 STATION 2 Stromquellen und Stromverbraucher 2.1 Stromquellen und Stromverbraucher Spannungsmessung Strommessung 14 STATION 3 Strom nutzen 3.1 Strom nutzen Strom nutzen Wärme Bau eines Magneten Bau eines Magneten Strom macht Musik Wirkungsgrad verschiedener Lampen Messen des Stromverbrauchs Einfacher Motor Der Fahrradgenerator 24 STATION 4 Strom erzeugen 4.1 Woher kommt der Strom? Stromerzeugung über Dynamo Stromlieferant Zitrone Solarzellen Bau eines Windradmodells Bau eines Windradmodells Die Windkraftanlage Standorte für Windkraftanlagen Standorte für Windkraftanlagen Standorte für Windkraftanlagen Batterien Batterien 2 36 STATION 5 Weiterführung und Transfer 5.1 Eisbären dürfen nicht weinen! Energierundgang Strom Wie warm ist es in der Schule? Wie hell ist es in der Schule? 40 3

4 1 1.1 Der Stromkreis 1. Baue einen Stromkreis Benutze folgende Materialien, um ein Glühlämpchen zum Leuchten zu bringen: 2. Zeichne den Stromkreis 3. Versuche nun die Glühlampe nur mit Hilfe der Batterie zum Leuchten zu bringen. Welche Teile der Glühlampe müssen die Laschen der Batterie berühren? Zeichne die Laschen ein: 4. Kreuze die richtige Aussage an Strom fließt, wenn beide Kabelenden mit dem gleichen Pol der Batterie verbunden sind. der Stromkreis geschlossen ist. die Batterie leer ist. 4 Nach dem Versuch: Baue den Stromkreis wieder auseinander.

5 in die Steckdosen halten! Der richtige Umgang mit Strom Strom ist vielfältig nutzbar, aber auch sehr gefährlich. Wenn elektrischer Strom durch den Körper fließt, ist das lebensgefährlich. Du kannst aber mit Strom experimentieren, wenn du dafür nur Batterien bis 9 V benutzt. Wir haben ein paar wichtige Regeln für den Umgang mit Strom für dich zusammengestellt. Leider sind sie durcheinander geraten. Baue die Sätze richtig zusammen. In der Badewanne nie mit dem Haartrockner sitzen! Einen Schalter nie mit darf das Gerät nicht benutzt werden! Ist ein Kabel kaputt, feuchten oder nassen Händen berühren! Keine spitzen Gegenstände mit Wasser in Berührung kommen! Elektrische Geräte dürfen nie Hängt eine abgerissene Leitung von einem Strommast niemals berühren! denn das ist lebensgefährlich! Nie an elektrischen Geräten basteln, Beim Drachensteigen aufpassen, dass er nicht in die Hochspannungsleitungen kommt! Bei Gewitter das Wasser (Schwimmbad, Badesee) verlassen! 6

6 2 2.1 Stromquellen und Stromverbraucher Du siehst hier verschiedene Stromquellen und Stromverbraucher. Stromquelle Verbraucher funktioniert funktioniert nicht Aufgaben: 1. Verbinde entsprechend der Tabelle die unterschiedlichen Stromquellen mit den Verbrauchern zu einem Stromkreis zusammen. Kreuze an, welche Verbraucher funktionieren und welche nicht. Batterie Kurbelgenerator Dynamo Dynamo Kurbelgenerator Solarzelle Batterie Solarzelle Drehscheibe Drehscheibe Drehscheibe Glühlampe Glühlampe Drehscheibe Radio Radio 2. Strom hat eine Fließrichtung. Vertausche bei folgenden drei Varianten die Pole und schaue was passiert: Kurbelgenerator Drehscheibe: Batterie Radio: Dynamo Glühlampe: 3. Bei allen Varianten wird Energie umgewandelt. Wähle drei funktionierende Stromquellen-Verbraucher- Kombinationen aus und zeichne den Weg der Energie mit Pfeilen ein. Beispiel: Durch Bewegungsenergie wurde im Kurbelgenerator Strom erzeugt und dieser Strom wurde in der Glühlampe in Licht umgewandelt. Energiequelle Stromquelle Umwandler Verbraucher Umwandler Nutzenergie Sonne/Licht Kurbelgenerator Radio Licht Solarzelle Chemische Energie Glühlampe Bewegung Batterie Bewegungsenergie Dynamo Drehscheibe Schall 12

7 3.1 Strom nutzen 1 3 Vor dir liegen verschiedene Gegenstände, die du sicherlich aus deinem Alltag kennst. 1. Sortiere sie erst einmal danach, ob sie Strom brauchen oder nicht. 2. Schreibe die Namen der Gegenstände in die erste Spalte der Tabelle. 3. Mache Kreuze, bei den Wirkungen, die bei der Umwandlung aus Strom in diesem Gerät entstehen. Diese Gegenstände benötigen Strom: Gegenstand Licht Wärme Bewegung Geräusche Information/ Unterhaltung z. B. Toaster Glühdraht leuchtet Glühdraht Toast hoch/runter tickt beim Toasten klackt am Ende Diese Gegenstände benötigen keinen Strom: Gegenstand Licht Wärme Bewegung Geräusche Information/ Unterhaltung Fallen dir noch weitere Gegenstände ein? Trage sie in die Tabellen ein. 15

8 3 3.1 Strom nutzen 2 Vor dir liegen verschiedene Gegenstände, die du sicherlich aus deinem Alltag kennst. 1. Sortiere die Gegenstände nach ihrer Verwendung: d. h. danach, ob sie Licht, Wärme oder Bewegung produzieren. 2. Neben dieser gewünschen Nutzenergie ensteht aber oftmals noch eine nicht gewünschte Energieform, bei der Glühbirne ist das z. B. Wärme. 3. Schreibe die Gegenstände, die Strom benötigen in die erste Spalte. 4. Überlege nun für die einzelnen Gegenstände, welche Energieform die gewünschte (E = Nutzenergie) ist und welche die nicht gewünsche Energieform (ne = nicht gewünschte Energieform). Trage deine Ergebnisse in die Tabelle ein Gegenstand Licht Wärme Bewegung Geräusche Information/ Unterhaltung z. B. Mixer E ne 16

9 4.1 Woher kommt der Strom? 4 Aufgabe: Suche für die Felder mit Bild passende Fotos, male Bilder oder lade sie aus dem Internet herunter. Klebe sie auf die dazugehörenden Felder. Fossile Energie träger zur Erzeugung von Strom sind... Meine Energiequelle ist fließendes Wasser Bild Heizkraftwerk Wind-, Wasser- und Fotovoltaikanlagen und Erdwärmekraftwerke Ich bestehe aus Silizium Meine Energiequelle ist Uran Öl, Erdgas, Kohle und Uran Bild Biogasanlage In mir wird Kohle oder Gas verbrannt Ich stehe oft am Meer oder auf Hügeln Bild Solarzellen Bild Erdwärmekraftwerk Meine Energie kommt tief aus der Erde Strom aus erneuerbaren Energien kommt aus... Bild Generator Bild Wasserkraftwerk Anlagen, die Sonnenenergie in Strom umwandeln heißen Die Abgase dieser Kraftwerke tragen zum Treibhauseffekt bei Fotovoltaikanlage Bild Kernkraftwerk Meine Energiequellen sind Kuhfladen und Gülle In Heizkraftwerken, Windgeneratoren und Wasserkraftwerke bin ich der eigentliche Stromerzeuger Bild Windräder Kraftwerke in denen Kohle, Gas und Öl verbrannt wird Tipp: Du kannst die Felder auch zuerst auf die Rückseite eines großen Bildes kopieren, dann ausschneiden und so als Lege- und Merkspiel nutzen. 25

10 4.7 Die Windkraftanlage 4 Schaut euch den Film zum Thema Windkraftanlage an. Wenn ihr dies getan habt, beschriftet die Zeichnung der Windkraftanlage mit ihren zentralen Bauteilen: ein Turm 3 Rotorblätter eine Gondel ein Windmessgerät Beantworte folgende Fragen: Warum ist der Turm einer Windkraftanlage so hoch? Was passiert mit dem Windrad, wenn der Wind zu stark weht? Es dreht sich schneller. Es muss abgeschaltet werden, damit es nicht kaputt geht. Was messen die Geräte einer Windkraftanlage (mehrere Antworten sind richtig)? die Wetterlage die erzeugte Strommenge die Windgeschwindigkeit die Sonnenscheindauer die Windrichtung Was wird in einer Windkraftanlage produziert und in welchem Bauteil geschieht dies? 31

11 5 5.2 Energierundgang Strom Energierundgang an der Schule Welche elektrischen Geräte gibt es in eurer Schule? Sucht die elektrischen Geräte in der Schule und tragt sie in die Tabelle ein. Messt mit dem Leistungsmessgerät 1. die Anschlussleistung 2. die Leistung im Stand-by-Betrieb 3. die Leistung im ausgeschalteten Gerät Raum Gerät Anschlussleistung Stand-by Gerät ausgeschaltet Nutzungsdauer in Stunden pro Tag Stromverbrauch in kwh pro Tag Erste Ideen, was können wir tun? 38

12 LERNEN AN STATIONEN Strom MIT GLÜHBERT, WOLFRAM UND TURBINE Dieses Schülerheft enthält alle Aufgaben und Arbeitsblätter zu Lernen an Stationen STROM EW Medien und Kongresse GmbH, 3. Auflage, 2015 DIN A4, 76 Seiten, vierfarbig Bestell-Nr STATION: Stromfluss und Stromkreis 2. STATION: Stromquellen und Stromverbraucher 3. STATION: Strom nutzen 4. STATION: Strom erzeugen 5. STATION: Weiterführung und Transfer Das Heft für Lehrer enthält ausführliche Beschreibungen der verschiedenen Experimente und detaillierte Anweisungen zu Gestaltung und Aufbau der Stationen. Neben Hinweisen und Tipps zur Integration des Themas in den Unterricht sowie zur Konzeption eines Projekttages oder einer Projektwoche enthält es Sachinformationen für Lehrer sowie Arbeitsblätter und Aufgabenstellungen für Schülerinnen und Schüler.