Geheimnisse der Elektrizität Tipps Hinweise Lösungen für Lehrkräfte

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1 Geheimnisse der Elektrizität Tipps Hinweise Lösungen für Lehrkräfte Auf den nächsten Seiten finden Sie die Lösungen zu den Aufgaben im Heft Geheimnisse der Elektrizität. Weitere Anregungen, Tipps und Tricks werden im Heft durch ein Icon gekennzeichnet. Bei Fragen können Sie sich gerne an uns wenden, unsere Kontaktdaten finden Sie auf der letzten Seite. Generelle Informationen zu den Comics: Die Comics führen immer in eine Problemstellung ein und sollen die Kinder anregen, eigene Lösungsansätze zu entwickeln. Die Zeichnungen sind auch zum kostenlosen Download als Ausmalvorlage erhältlich. Zusätzliches Material: Lernen an Stationen STROM, Ideenbuch für Lehrkräfte, Schülerheft Auf den Spuren der Energie: Anknüpfung an Strom kommt aus der Steckdose, Energie ist wertvoll. Bastelmaterial: das Spielhaus, das Beleuchtungsset Interaktives Lernen: Hier üben die Kinder auch gleich den Umgang mit den modernen Medien. Weitere Quellen: Ihr regionaler Energieversorger oder Ihr Stadtwerk unterstützt Sie gerne bei Exkursionen, Besichtigungen oder auch mit Material. Die Verbraucherschutzzentralen bieten zahlreiche Informationen zur Energieeffizienz oder auch zur Entsorgung: Der Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e. V. BDEW liefert Grundlageninformationen: und Das Bundesministerium für Bildung und Forschung das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie sowie regionale Behörden haben in Teilen umfangreiche Dossiers zu allen Themen rund um Energie.

2 Geheimnisse der Elektrizität Tipps Hinweise Lösungen für Lehrkräfte Seite 2/6 Infos für Seite 4: Jedes Kind kann den Stromkreis auch z. B. in einen Schuhkarton installieren. Mehrere Kartons können dann als Wohngebäude oder Hochhaus zusammengestellt werden. Infos für Seite 5: Die Lampe leuchtet beim ersten und beim zweiten Kästchen. Eine Glühlampe leuchtet, wenn Schraubsockel und Kontaktblättchen gleichzeitig mit je einem Pol der Batterie Kontakt haben. Ein Kurzschluss entsteht, wenn eine Spannungsquelle (hier die Batterie) in einen Stromkreis ohne nennenswerten Widerstand gebracht wird. Kurzschlüsse können sehr gefährlich sein, daher gibt es sogenannte Leitungsschutzschalter oder Schmelzsicherungen, die die Kurzschlussstelle sofort vom Leitungsnetz trennen: Die Sicherung fliegt raus. Infos für Seite 7: Infos für Seite 8: Lückentexte: Die Lampe erlischt / hört auf zu leuchten, weil der Stromkreis offen ist. Der Stromkreis ist offen, wenn 1) die Glühlampe aus der Fassung gedreht wird 2) der Draht von der Fassung gelöst wird.

3 Geheimnisse der Elektrizität Tipps Hinweise Lösungen für Lehrkräfte Seite 3/6 Infos für Seite 10: Infos für Seite 11: In Geheimnisse der Elektrizität wird mit Glühlämpchen (3,5 Volt) und Flachbatterien (4,5 Volt) experimentiert. Diese sind sicher für die Kinder. Durch den direkten Kontakt mit der Batterie wird der Stromkreis direkt erfahrbar. Alle anderen Leuchtmittel benötigen eine höhere Spannung und sind daher für Experimente in der Grundschule nur bedingt geeignet. Die EU hat beschlossen, Glühlampen schrittweise vom Markt zu nehmen. Der Grund: Glühlampen verbrauchen zu viel Strom. Nur etwa fünf Prozent der eingesetzten Energie wandeln sie in Licht, den Rest geben sie als Wärme ab. Der Ausstieg aus der Glühlampen-Technik hat 2009 begonnen. Seit September 2012 müssen alle Glühlampen mindestens die Energie-Effizienzklasse C erreichen. Da keine Glühlampe diese Anforderung erfüllt, ist ihr Verkauf nicht mehr erlaubt. Ausgenommen sind besondere Lampen, etwa in Kraftfahrzeugen oder Kühlschränken. Für sie gelten wie auch für Glühlampen mit Reflektortechnik besondere Regelungen. Halogenlampen dürfen mit Einschränkungen weiter auf den Markt gebracht werden. Weitaus effizienter sind Energiesparlampen oder LEDs. Sie liefern hohe Lichtqualität und arbeiten wesentlich effizienter. (Quelle: Das Verbot von Glühbirnen resultiert aus der sogenannten ErP-Richtlinie 2009/125/EG (von Energy-related Products) des Europäischen Parlaments und des Rates (ersetzt Richtlinie 2005/32/EG) zur Schaffung eines Rahmens für die Festlegung von Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung energiebetriebener Produkte. Sie hat eine umweltfreundliche Gestaltung von Elektro- und Elektronikprodukten zum Ziel und trat am in Kraft. Dies kann z. B. auch als Ausgangspunkt für eine leuchtende Spurensuche genommen werden: Was für Leuchtmittel gibt es? Wo und wie werden diese eingesetzt? Natürlich können auch die anderen Inhalte der Richtlinie (z. B. Haushaltsgeräte) besprochen werden. Bei verschiedenen Energieversorgern kann man sich ein Lux-Meter ausleihen. Mit diesem Gerät kann die Lichtleistung, also die Helligkeit, der Leuchtmittel gemessen werden. Die Verbraucherzentralen bieten zahlreiches Informationsmaterial zur energieeffizienten Beleuchtung an. Sonne, Kerze, Glühlampe, Leuchtstoffröhre oder Leuchtdiode sind unterschiedlich hell. Die Beleuchtungsstärke kann man messen, die Einheit ist LUX (oder lumen: lm). Unterschiedliche Lampen benötigen auch eine unterschiedliche elektrische Leistung zum Leuchten. Die Einheit der Leistung ist Watt (W). Hier ein paar Beispiele für die Lichtausbeute: Lichtquelle Leistungsaufnahme Lichtausbeute lm/w (typisch) Kerze ca. 50 (Wärmeleistung) 0,1 Glühlampe (230 V) Halogenglühlampe (230 V) Leuchtdiode (weiß) bis 5 65

4 Geheimnisse der Elektrizität Tipps Hinweise Lösungen für Lehrkräfte Seite 4/6 Infos für Seite 14: Bei der Reihenschaltung gehen beide Lampen aus, sobald eine der beiden Lampen aus der Fassung gedreht wird, weil der Stromkreis unterbrochen ist. Je mehr Lampen in einem Stromkreis hintereinander geschaltet sind, desto stärker wird der Stromfluss durch die vermehrten Engpässe gebremst. Daher leuchten die Lämpchen schwächer. Infos für Seite 15: Wenn eine der beiden Lampen aus der Fassung gedreht wird, dann leuchtet die andere Lampe weiter, weil der Stromkreis geschlossen ist. Infos für Seite 17: Gegenstand, der untersucht wird die Lampe leuchtet leitet den Strom Metallschere Nagel Bleistift Luft Alufolie Plastikgabel Kaugummipapier Kupfermünze isoliert (leitet nicht) Wenn der Grafitanteil in der Mine sehr hoch ist, kann dieser auch das Lämpchen zum Leuchten bringen. Das Holz isoliert. Infos für Seite 19: Situationen: Waschen, kochen, bügeln, telefonieren, fernsehen, Computer, Rasen mähen, Geräte: Herd, Ofen, Haartrockner, elektrische Zahnbürste, Stehlampe, Smartphone, Rasenmäher, Wecker, Waschmaschine, Trockner,

5 Geheimnisse der Elektrizität Tipps Hinweise Lösungen für Lehrkräfte Seite 5/6 Infos für Seite 20: Licht Wärme Kälte Bewegung Stehleuchte Haartrockner Kühlschrank Elektrofahrrad Lampe Heizstrahler Ventilator Elektroroller Waschmaschine Eistruhe Waschmaschine Ventilator Infos für Seite 21: Ausführlich wird das Thema Woher kommt unser Strom? auch in Auf den Spuren der Energie behandelt. Interessant ist es auch, hier gegenüberzustellen, welcher Kraftwerkstyp wie viel Leistung erbringt. Oder für etwas ältere Kinder die Vor- und Nachteile der unterschiedlichen Arten, Strom zu produzieren, aufzulisten. Viele Energieversorger bieten Führungen durch Kraftwerksanlagen an oder stellen weitere (regionale) Informationen zur Verfügung. Die Stromrechnung informiert über den Energiemix. Dieser kann dann mit dem deutschlandweiten verglichen werden. Infos für Seite 22: Man kann auch den Verbrauch einzelner elektrischer Geräte messen. Viele Energieversorger stellen dafür Leistungsmessgeräte zur Verfügung. Stromverbrauch der Haushalte Struktur des Stromverbrauchs nach Anwendungsbereichen 2012 Beleuchtung 9 % Mechanische Haushaltsgeräte 3 % Information und Kommunikation 18 % Kühl- und Gefriergeräte, sonstige Prozesskälte 21 % Heizung 6 % Warmwasserbereitung 14 % Kochen, Trocknen, Bügeln und sonstige Prozesswärme 29 % Quelle: RWI, Stand 10/2013 Infos für Seite 25: Geräte: Handy, Smartphone, Solaruhr, Navigationsgerät, Radio, etc. Diese Geräte funktionieren mit Batterien oder Akkus. Manche auch mit Solarzellen. Akkus werden über Kabel aufgeladen. Damit schließt sich der Kreis wieder. Das Umweltbundesamt bietet umfangreiches Informationsmaterial zu Batterien und Akkus an:

6 Geheimnisse der Elektrizität Tipps Hinweise Lösungen für Lehrkräfte Seite 6/6 Infos für Seite 26: Kraftwerke erzeugen aus Kohle, Gas, Erdöl oder durch Kernspaltung elektrischen Strom. Damit der Strom große Entfernungen überwinden kann, erhöhen Transformatoren die Spannung. Der Strom fließt durch Hochspannungsleitungen in die Städte und Dörfer. In Umspannanlagen und Netzstationen wird die Spannung des Stroms herabgesetzt. Freileitungen und Erdkabel leiten den Strom dann in die Häuser zum Hausanschlusskasten. Vom Hausanschlusskasten gehen Leitungen zum Sicherungskasten und zum Zähler. Von dort zu den Steckdosen und den elektrischen Geräten. Infos für Seite 29: Die Kinder können eigene Warnschilder entwerfen. Infos für Seite 32: Der heiße Draht ist ein Geschicklichkeitsspiel, bei dem eine Drahtschlinge so über einen dickeren Draht geführt werden muss, dass dieser nicht berührt wird. Geschieht es doch, ist der Stromkreis geschlossen und ein Lämpchen leuchtet auf. Noch ein Arbeitsauftrag: Die Kinder können den Stromkreis in der Skizze rot nachzeichnen. Infos für Seite 33: Diese Seite kann auch als Test oder als Hausaufgabe genutzt werden. Die Lampe leuchtet bei a, b, d, e, f, h. Wenn zwei Lämpchen in zwei Stromkreisen geschaltet sind, nennen wir das Parallelschaltung. Jedes Lämpchen hat seinen eigenen Stromkreis. Deshalb leuchten alle Lämpchen gleich hell. Wenn zwei Lämpchen in einem Stromkreis hintereinander geschaltet sind, nennen wir das Reihenschaltung. Siehe auch die Erklärungen auf Seite 14 und 15 im Heft. Infos für Seite 34: Dieses Spiel ist sehr variantenreich und kann natürlich auch mit anderen Motiven Pflanzen, Fahrzeuge, Energieeffizienz gestaltet werden. Besonders schön werden die Karten, wenn sie laminiert werden. Das Memo ist auch eine schöne Idee als Geschenk! Impressum Grafische Gestaltung INKA Medialine, Frankfurt am Main Zeichnungen Atelier Lothar Reinhardt, Biebesheim am Rhein Copyright und Verlag EW Medien und Kongresse GmbH Kleyerstraße Frankfurt am Main Büro Essen Montebruchstraße Essen Tel.: Fax: Die Comicfiguren Glühbert, Wolfram und TurBiene sind gebrauchsmusterlich geschützt. 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 (Fotokopie, Mikrokopie oder ein anderes Verfahren). Weiterhin sind Übersetzungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen verboten. 1. Auflage, November 2014 Bestell-Nr