Forschungsprojekt VS Kundl 2014

Transkript

1 Forschungsprojekt VS Kundl 2014 Das elektrische 1x1 für Volksschulkinder Versuch 1: Die selbst gebaute Batterie: Eine Zitrone oder Kartoffel Ein kleines Kupferplättchen 1 Kopfhörer bzw. Lautsprecher Ein Strommessgerät Eine verzinkte Schraube Stecke die Schraube und das Kupferplättchen in die Zitrone oder Kartoffel. Der Abstand zwischen Schraube und Kupferplättchen soll 1bis 2 cm betragen. a) Schließe die zwei Pole des Strommessgerätes an die Schraube und das Kupferplättchen an. b) Verbinde die markierten Pole des Kopfhörers an die Schraube und das Kupferplättchen. Was siehst du? Was hörst du? Auf der Anzeige des Messgerätes sehe ich die erzeugte Stromstärke 1

2 Im Kopfhörer (Lautsprecher) höre ich Knistern und Krachen also fließt Strom. Der Versuch zeigt das Grundprinzip des galvanischen Elementes: Kupfer und Zink reagieren chemisch und dabei entsteht ein schwacher Strom. Versuch 2: Einen Stromkreis bauen: Eine 4,5 Volt Flachbatterie Eine Fassung Zwei Kabel mit Krokodilklemme und Stecker Glühbirne Verbinde die Krokodilklemmen mit den zwei Polen an der Batterie. Gib die Stecker in die Fassung mit der Glühbirne. Was siehst du? Warum leuchtet die Glühbirne? Der Stromkreis ist geschlossen und die Glühbirne leuchtet. Lichtschalter ein Licht brennt. Elektrische Eisenbahn Schienen sind der Stromleiter Zug fährt Versuch 3 Den Stromkreis unterbrechen Eine Flachbatterie 4,5 Volt 2

3 Eine Glühbirne Eine fertig montierte Fassung 3 Kabel mit Krokodilklemmen und Stecker Einen Schlater Verbinde einen Pol der Batterie durch ein Kabel mit dem Schalter. Verbinde nun mit einem zweiten Kabel den Schalter mit der Fassung Zuletzt montiere das dritte Kabel zwischen der Fassung und dem zweiten Pol der Batterie. Nun drücke den Schalter. Was siehst du? Warum leuchtet die Lampe? Warum leuchtet die Lampe nicht. Durch das Drücken des Schalters wird der Stromkreis geschlossen und der Strom kann fließen. Deshalb leuchtet die Glühbirne. Durch das Lösen des Schalters wird der Stromkreis unterbrochen. Der Strom kann nicht fließen und die Glühbirne leuchtet nicht. Es gibt verschiedene Arten von Schalter: Dreh- Kipp und Druckschalter und alle haben die Funktion des Unterbrechers des Stromkreises. Kreativitätsaufgabe: Erfinde selbst Schalter. (Verschiedene Materialien vorhanden ) 3

4 Versuch 4: Kann man Strom sehen? Was brauchst du: Einen Schalter Drei Kabel mit Krokodilklemmen Vorgefertigtes Holzbrettchen mit zwei Nägel im Abstand von ca. 5 cm Einen sehr dünnen Draht und einen etwas dickeren Draht Eine 4,5 Volt Flachbatterie Temperaturmessgerät Baue einen Stromkreis der die Nägel des Holzbrettchens und den Schalter einschließt. Wickle den Draht um einen Nagel und verbinde ihn mit dem zweiten. Nun betätige den Schalter. Verbinde danach den dickeren Draht. Miss mit dem Temperaturmessgerät die Temperatur. Was siehst du Was stellst du fest, wenn du beide Drähte vergleichst Der dünnere Draht schmilzt und unterbricht den Stromkreis Der dickere Draht hält, aber die Temperatur steigt. Du kannst den Strom nicht sehen, aber die Wirkung. Das Prinzip des Versuches mit dem dickeren Draht findet man z. B bei einem Styroporschneider. Führe solche Experimente nur im Niedrigspannungsbereich durch! 4

5 Versuch 5 Leiter und Nichtleiter von elektrischem Strom 4,5 Volt Flachbatterie 3 Kabel mit Krokodilklemmen Ein vorgefertigtes Holzbrettchen mit zwei Nägeln im Abstand von 2 cm Eine Fassung mit einer Glühbirne Tabelle mit verschiedenen Materialien Baue einen Stromkreis auf. Verbinde Batterie und Fassung Nun verbinde die Fassung mit einem Nagel des Holzbrettchens. Und schließe nun den Stromkreis, indem du den zweiten Nagel mit dem zweiten Batteriepol verbindest. Kreuze mit Bleistift deine Vermutungen an. Verwende nun mehrere der angeführten Materialien und überprüfe ob die Materialien den Strom leiten oder nicht. Kreuze dein tatsächliches Ergebnis mit roter Farbe an. Was fällt dir auf? Materialien die den Strom leiten, bringen die Glühbirne zum Leuchten. Man nennt sie Stromleiter. Materialien die den Strom nicht leiten, bringen die Glühbirne nicht zum Leuchten. Man nennt sie Nichtleiter oder Isolatoren. Diese Versuche dürfen nur mit Tachenlampenbatterien durchgeführt werden. 5

6 Versuch 6 Der heiße Draht Eine 4,5 Volt Flachbatterie Ein Holbrettchen auf dem ein dickerer Draht mit zwei Nägeln befestigt ist Eine Fassung Eine Glühbirne Zwei Kabel mit Klemmen Eine Drahtschlinge mit einem isolierten Handgriff, der mit der Fassung der Glühbirne verbunden ist. Versuche die Drahtschlinge durch den Hindernisparcour zu bringen, ohne dabei die Glühbirne zum Leuchten zu bringen. Die Glühbirne leuchtet, wenn der Kontakt hergestellt wurde und somit der Stromkreis geschlossen wurde. Versuch 7: Bauen einfacher Schaltungen Zwei 4,5 Volt Batterien Zwei vorgefertigte Holzbrettchen mit jeweils drei vormontierten Fassungen mit den Glühbirnen und einem Schalter und Drahtverbindungen. Betätige die Schalter und vergleiche die Ergebnisse. Nimm jeweils eine Glühbirne heraus. Was beobachtest du beim ersten Brettchen? 6

7 Was beobachtest du beim zweiten Brettchen? Warum ist das Ergebnis unterschiedlich? Beim ersten Brettchen entspricht die Anordnung der Glühbirnen einer Serienschaltung. Bei dieser Schaltung brennen alle Glühbirnen gleich stark. Bei der Entfernung eines Lämpchens wird der Stromkreis unterbrochen und die anderen Lampen erlöschen ebenfalls. Beim zweiten Brettchen entspricht die Anordnung der Glühbirnen einer Parallelschaltung. Bei dieser Schaltung brennen alle Glühbirnen gleich stark. Bei der Entfernung einer Glühbirne leuchten die anderen Lämpchen weiter. Der Stromkreis ist nicht unterbrochen. Lampen und Elektrogeräte im Haushalt sind meist parallel geschalten. Serienschaltung wird vor allem in der Elektronik verwendet. Versuch 8: Feuermelder Eine 4,5 Volt Flachbatterie 3 Kabel mit 4 Krokodilklemmen Eine Fassung mit einer Glühbirne Ein vorgefertigtes Holzbrettchen mit einem Nagel Ein Stativ mit Klemme und einem Bimetallsplättchen Ein zweite Vorrichtung mit einem kleinen Gebläse Ein Teelicht Baue einen geschlossenen Stromkreis. 7

8 a) mit der Glühbirne b) mit dem Gebläse Zünde die Kerze an und stelle sie unters Bimetallplättchen. Was beobachte ich bei der Glühbirne Was beobachte ich beim Einsatz des Gebläses? Sobald das Bimetallplättchen erwärmt wird, krümmt es sich und berührt den Nagel, dadurch wird der Stromkreis geschlossen und das Lämpchen brennt bzw. das Gebläse schaltet sich ein und löscht die Flamme aus. Kühlt das Metall ab, unterbricht es wieder den Stromkreis. Bimetall setzt sich aus zwei verschiedenen Metallen zusammen, die sich bei Erwärmung unterschiedlich stark ausdehnen. Diese Schaltung wird im Feuermelder oder zur Regelung von konstanten Temperaturen verwendet (Heizung) 8

9 Versuch 9: Der einfachste Elektromotor der Welt eine Eisenschraube, eine Alkalibatterie, ein Stück abisolierte Kupferlitze und einen Scheibenmagnet - Den Schraubenkopf mit dem Magneten verbinden. - Die Schraubenspitze mit dem Minuspol der Batterie verbinden. - Eine abisolierte Seite der Litze mit dem Zeigefinger an den Pluspol der Batterie drücken. - Mit der anderen Hand die Litze greifen und mit dem freien Ende der Litze den Magneten möglichst weit außen berühren. Resultat: Der Magnet wird zum Rotieren gebracht. 9

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