Werkstatt: Magnetismus und Elektrizität

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1 Orientierungsstufe Hergiswil 1 Werkstatt: Magnetismus und Elektrizität Fach: Schultyp: Klasse: Naturlehre Untergymnasium, Sekundar- und Realschule, Orientierungsstufen mit Niveaukursen 8. Schuljahr Bearbeitungsdauer: 10 Lektionen (inkl. Prüfungen) Autor: Xaver Marty und Ernst Mathis, Hergiswil Fassung: Dezember 1998 Schulerfahrung: Orientierungsstufe Hergiswil NW

2 Orientierungsstufe Hergiswil 2 Inhaltsverzeichnis Übersicht 3 Werkstattpass 4 Werkstattposten Posten 1: Natürliche Magnete 5 Posten 2: Künstliche Magnete 6 Posten 3: Die Pole 7 Posten 4: Gegenseitiges Verhalten der Pole 8 Posten 5: Die magnetischen Kraftfelder 9 Posten 6: Wie funktioniert ein Kompass? 10 Das Magnetfeld der Erde Repetitionsfragen 1 13 Posten 7: Elementarmagnete 14 Posten 8: Magnetische Influenz (Beeinflussung) 15 Posten 9: Der Elektromagnet 16 Posten 10: Wie verhält sich das Feld eines elektromagnetischen Leiters? 17 Repetitionsfragen 2 18 Zusatzposten: Elektromagnetismus Anwendungen 19

3 Orientierungsstufe Hergiswil 3 Übersicht Thema Magnete haben etwas Faszinierendes. Wahrscheinlich hast du schon als Kleinkind gerne mit einem Magneten gespielt und dabei festgestellt, dass nur bestimmte Gegenstände angezogen werden. Im Alltag begegnen uns Magnete fast täglich. Wir nehmen sie kaum mehr wahr. In allen Elektromotoren sind Magnete versteckt. Ohne sie würden die Motoren überhaupt nicht funktionieren. In einem ersten Teil befassen wir uns vor allem mit den künstlichen Magneten, überprüfen ihr gegenseitiges Verhalten, zeichnen ihre Kraftlinien mit Bildern und wollen auch den Kompass kennenlernen. Im zweiten Teil ist der Elektromagnet unser Hauptthema und in einem Zusatzangebot weisten wir auf die Anwendung des Elektromagnetismus hin. Lektionsablauf Wir haben das Thema Magnetismus in Form einer Werkstatt zusammengestellt. Zuerst stehen sechs verschiedene Posten zur Verfügung, danach folgen Repetitionsfragen. Erst wenn diese korrekt beantwortet und vom Lehrer korrigiert sind, können die nächsten Posten in Angriff genommen werden. Es folgen erneut Repetitionsfragen und am Schluss steht für Schnellarbeiter ein Zusatzposten zur Verfügung. Der Ablauf sieht wie folgt aus: 1. Partnergruppen bilden. 2. Die Gruppe wählt einen Posten aus. (Es können auch mehrere Gruppen am gleichen Posten arbeiten.) 3. Die Wahl der Postenfolge ist frei. 4. Bei jedem Posten befinden sich Arbeitsblätter. Die Gruppe studiert das Thema, die Ziele und die Arbeitsanweisungen. Danach folgt die Ausführung der Arbeitsanweisungen. 5. Meistens ist auf den Arbeitsblättern freier Platz. Die Ergebnisse können direkt auf das Arbeitsblatt geschrieben und gezeichnet werden. 6. Jeder Posten wird sauber und geordnet verlassen. 7. Die Lösungen der Postenaufträge stehen beim Lehrer zur Verfügung. Die Gruppe überprüft ihre Ergebnisse mit den Lösungen. 8. Auf dem Blatt Werkstattpass und beim Kontrollblatt des Lehrers wird eingetragen, welche Posten erledigt sind. 9. Nach zwei Doppelstunden soll der erste Teil (inkl. der Repetitionsfragen) der Werkstatt beendet sein. Die Gruppe soll im Unterricht die Lösungen nur im Entwurf erstellen, die Feinarbeit folgt zu Hause. 10. Selbstverständlich können die Aufgaben auch mit dem PC erledigt werden. 11. Beendete Arbeitsblätter müssen dem Lehrer zur Korrektur abgegeben werden. 12. Bei Unklarheiten kann die Gruppe beim Lehrer nachfragen. Und nun an die Arbeit!

4 Orientierungsstufe Hergiswil 4 Werkstattpass Fülle den Werkstattpass nach Beendigung eines Auftrages aus. Setze das Ausführungsdatum ein. Posten Auftrag Datum ausgeführtgern ausausgeführt ausgeführtnicht gern Bemerkungen 1 Natürliche Magnete 2 Künstliche Magnete 3 Die Pole 4 Gegenseitiges Verhalten der Pole 5 Die magnetischen Kraftfelder 6 Wie funktioniert ein Kompass? Das Magnetfeld der Erde Repetitionsfragen 1 7 Elementarmagnete 8 Magnetische Influenz (Beeinflussung) 9 Der Elektromagnet 10 Wie verhält sich das Feld eines elektromagnetischen Leiters? Repetitionsfragen 2 Zusatzposten Elektromagnetismus Anwendungen

5 Orientierungsstufe Hergiswil 5 Posten 1: Natürliche Magnete Gewisse Eisenerze (Gesteinsmaterialien, welche Eisen enthalten) haben die Fähigkeit, Eisenteile anzuziehen. Sie waren schon im Altertum bekannt und stammten hauptsächlich aus der Umgebung der kleinasiatischen Stadt Magnesia (andere Namen: Magnisa, Manisa). Die Kraft, welche in den Eisenerzen wohnt, hat deshalb den Namen Magnetismus oder magnetische Kraft erhalten. Ein Körper, von dem magnetische Kräfte ausgehen, wird als Magnet bezeichnet. Ziel: Wir wissen woher der Begriff Magnet kommt. Arbeitsanweisungen: 1. Ueberziehe im Text Natürliche Magnete die wichtigsten Teile. 2. Suche im Atlas die Stadt Magnesia (Magnisa, Manisa). Erstelle eine einfache Skizze und gib die geografische Länge und Breite der Stadt an. Lösungen:

6 Orientierungsstufe Hergiswil 6 Posten 2: Künstliche Magnete Die in der Natur gefundenen Magnete sind in der Regel sehr schwach. Um die Wirkung der magnetischen Kräfte besser untersuchen zu können, benützt man künstliche Magnete. Ziele: 1.Wir kennen 3 verschiedene Formen von künstlichen Magneten. 2.Wir wissen, welche Stoffe vom Magneten angezogen werden. Arbeitsanweisungen: 1. Im Buch Welt der Physik S. 102 sind verschiedene Formen von Magneten fotografiert. Zeichne einen Stabmagnet, U-Magnet und eine Kompassnadel. Beschrifte. 2. Ueberprüfte, welche der folgenden Gegenstände vom Magneten angezogen werden: Büroklammer, Spitzer, Nagel, Eisenstück, Schraube, Kupferblech, Zweifrankenstück, Aluminium- und Nickelbelch, Holzmassstab, Stricknadel, Geodreieck, Kobalt. Erstelle eine Tabelle mit den Spalten Vom Magnet angezogen und Vom Magnet nicht angezogen. Lösungen:

7 Orientierungsstufe Hergiswil 7 Posten 3: Die Pole Wir überprüfen die Anziehungskraft beim Magneten. Ist diese überall gleich gross? Ziele: 1.Wir wissen wie die magnetische Kraft an einem Stabmagnet verteilt ist. 2.Die Zonen des Magneten sind uns bekannt. 3.Wir kennen Möglichkeiten, die magnetische Kraft abzuschirmen. Arbeitsanweisungen: 1. An diesem Posten stehen Stabmagnete und Schachteln mit Nägeln zur Verfügung. Ueberprüfte, wo die magnetische Kraft beim Stabmagneten am grössten ist. Zeichne. 2. Schreibe die verschiedenen Pole und Zonen am Magneten an. 3. Formuliere zwei Sätze über die Verteilung der magnetischen Kraft am Stabmagneten. 4. Wie lässt sich magnetische Kraft abschirmen? Halte dazu verschiedene Materialien (Papier, Glas, Holz, Eisen, Nickel) mit einem kleinen Abstand zwischen den Stabmagneten und die Eisennägel. Lösungen:

8 Orientierungsstufe Hergiswil 8 Posten 4: Gegenseitiges Verhalten der Pole Vielleicht ist dir schon Einiges bekannt? Wir wollen das gegenseitige Verhalten der Pole überprüfen. Ziele: Wir wissen wie sich die Pole von Magneten gegenseitig verhalten. Arbeitsanweisungen: 1. Verschiedene Magnete stehen bei diesem Posten bereit. Prüfe, wie sich die Pole der Magnete zueinander verhalten. Erstelle eine einfache Skizze und beschrifte. 2. a) Notiere zwei Gesetze über das Verhalten der Pole auf. Und so kannst du beginnen: Gleichnamige Pole... b) Prüfe die Anziehungskraft von zwei Stabmagneten mit Nägeln, wenn die Magnete mit gleichen und verschiedenen Polen aufeinander gelegt werden. Notiere das Ergebnis auf. Lösungen:

9 Orientierungsstufe Hergiswil 9 Posten 5: Die magnetischen Kraftfelder Mit einem Kompass und mit Eisenfeilspänen versuchen wir die magnetischen Kraftfelder sichtbar zu machen. Ziele: 1.Wir wissen, wie sich die Kompassnadel in der Nähe eines Stabmagneten bewegt. 2.Wir können die Kraftlinien verschiedener Magnete zeichnen. Arbeitsanweisungen: Dieses Blat genügt nicht. Du musst zusätzlich ein karriertes Reinheftblatt verwenden. Schreibe es an. 1. Lege einen kleinen Stabmagneten auf das Pult. Führe eine Kompassnadel in einiger Entfernung rund um den Stabmagneten. Zeichne und beschrifte. Ergänzungen: Der Stabmagnet übt in seiner Umgebung eine Kraft auf die Kompassnadel aus. Den Raum um einen Magneten, in welchem dieser Kräfte auf eine Kompassnadel ausübt, bezeichnet man als sein magnetisches Kraftfeld. 2. Lege einen Stabmagneten flach auf den Tisch und decke in mit einem weissen TZ-Papier ab. Achte darauf, dass zwischen Magnet und Papier ein kleiner Abstand bleibt. Nun streust du aus etwa 10 cm Höhe Eisenfeilspäne dünn und möglichst gleichmässig auf das ganze Papier. Klopfe jetzt vorsichtig mit dem Finger an eine Ecke des Papiers und betrachte die entstandenen Bilder. Zeichne die Beobachtungen auf. 3. Zeichne weitere Feldlinienbilder zu folgenden Situationen: 3.1 Zwei Stabmagnete, die sich anziehen und zwei Stabmagnete, die sich abstossen. 3.2 Hufeisenmagnet Lösungen:

10 Orientierungsstufe Hergiswil 10 Posten 6: Wie funktioniert ein Kompass? Das Magnetfeld der Erde Aus der Geschichte! Wahrscheinlich haben die Chinesen den Kompass erfunden. In einem Buch aus dem Jahr 1085 ist zu lesen: Wenn Zauberer die nördliche Richtung suchen, greifen sie zu einer Nadel, reiben diese an einem Magnetstein und hängen sie an einem Stück Faden auf. Dann zeigt die Nadel normalerweise nach Norden." Bald darauf war auch den Arabern der Kompass bekannt. Sie benützten ein magnetisiertes, eisernes Fischchen als Kompass; sein Kopf zeigte nach Norden, seine Schwanzflosse nach Süden. In einer Geschichte aus dem Jahr 1230 steht: Der Meister, der Kapitän war, wurde am Wege irre. Sofort brachte er ein hohles Eisen in Gestallt eines Fisches heraus und warf es in einem Teller mit Wasser. Es wendete sich und gelangte in Richtung nach Süden in Ruhe. Wie das kommt, weiss Gott, und kein Kluger kommt hinter das Geheimnis. Oder doch? Ziele: 1.Wir können einen einfachen Kompass herstellen. 2.Wir wissen, dass die Erde ein riesiger Magnet ist und wo sich die magnetischen Pole der Erde befinden. Arbeitsanweisung: 1. Nimm einen grossen Nagel, magnetisiere ihn mit einem U-Magneten und hänge den Nagel an einem Stück Faden auf. Fahre etwa 20 mal gemäss der abgebildeten Art über den Nagel. Verwende dazu das nötige Stativmaterial. Zeichne und beschrifte. Welche Gruppe hat den besten Kompass? 2. Beschrifte auf Blatt 11 und 12.

11 Orientierungsstufe Hergiswil 11 Heute weiss man, dass die Erde selbst ein riesenhafter Magnet mit einem Nordpol, einem Südpol und einem magnetischen Kraftfeld ist. Das heisst: Die Erde übt magnetische Kräfte aus. Und im Magnetfeld der Erde wird die Kompassnadel entsprechend abgelenkt. Ganz genau in Nord-Süd-Richtung zeigt die Kompassnadel aber nicht. Wenn nämlich ein Flugzeug von uns aus genau in die Richtung fliegt, die seine Kompassnadel als Norden anzeigt, kommt es nicht genau im Nordpol an! Es landet auf einer Insel in Kanada, etwa 1670 km vom geografischen Nordpol entfernt. Wir müssen also zwischen den geographischen und magnetischen Polen der Erde unterscheiden. Das sind ganz verschiedene Dinge, die nichts miteinander zu tun haben. Die magnetischen Pole liegen nicht genau auf den geografischen, sondern nur in ihrer Nähe. Wenn die Spitzen der Kompassnadel zu den magnetischen Polen der Erde zeigen, weicht die Richtungsanzeige der Nadel etwas von der eigentlichen Nord-Süd-Richtung ab. Diese Abweichung nennt man Deklination. Sie ist, je nachdem, wo sich der Kompass befindet, unterschiedlich gross.

12 Orientierungsstufe Hergiswil 12

13 Orientierungsstufe Hergiswil 13 Repetitionsfragen 1 Löse die folgenden Aufgaben auf ein karriertes Reinheftblatt. 1. Wo liegt der magnetische Nord- und Südpol auf der Erde? Suche im Atlas. 2. Warum wäre ein Kompass, der eigentlich für die Schweiz bestimmt ist, in Norwegen kaum zu gebrauchen? 3. Eine Nähnadel wird zur Magnetnadel: Magnetisiere eine Nähnadel. Stich sie durch den Schraubverschluss einer Flasche. Fülle dann einen Teller mit Wasser und lass Deinen "Kompass" darin schwimmen. (Mit etwas Spülmittel bleibt er in der Mitte.) Zeichne und beschrifte diesen Versuch. 4. Viele Bauteile in Elektrogeräten müssen vor magnetischen Einflüssen abgeschirmt werden. a) Nenne ein paar solche Elektrogeräte. b) Welches Blech kann zur Abschirmung verwendet werden: Kupfer-, Aluminium-, Eisen- Zink- oder Nickelblech? c) Der Magnet ist eigentlich ein "gefährliches" Spielzeug. Weisst Du weshalb? 5. Warum darf das Gehäuse eines Kompasses nicht aus Stahl sein? 6. Eine Magnetnadel auf einer Nadelspitze stellt sich so ein wie das folgende Bild zeigt. Zeichne die Nadel auf das Lösungsblatt und trage die Himmelsrichtungen in Deine Zeichnung ein.

14 Orientierungsstufe Hergiswil 14 Posten 7: Elementarmagnete Manchmal ist Eisen magnetisch, manchmal nicht. Wie ist das zu erklären? Jeder Magnet besteht aus kleinsten, unzähligen Elementarmagneten. Diese sind geordnet und wirken an ihren beiden Polen. Jeder ferromagnetisch Körper (Körper, welche Eisenteile enthalten) besteht ebenfalls aus unzähligen Elementarmagneten. Diese sind aber nicht geordnet und wirken deshalb nicht. Ferromagnetische Körper lassen sich durch einen geeigneten Magneten magnetisieren und erhalten so eine magnetische Wirkung. Ziele: 1.Wir wissen, dass jeder Magnet aus geordneten, kleinsten, unzähligen Elementarmagneten besteht. 2.Uns ist bekannt, dass sich ferromagnetische Körper magnetisieren lassen. Arbeitsanweisungen: 1. Nimm einen Eisennagel und magnetisiere diesen mit dem U-Magneten. (Im Posten 6 ist beschrieben, wie man einen Nagel magnetisieren kann.) Jetzt kannst du mit der Nagelschachtel prüfen, ob der Eisennagel tatsächlich magnetisch geworden ist. Zeichne das Magnetisieren und die magnetische Wirkung mit Nägeln. Bestimme die Pole des Nagels mit dem U-Magneten. 2. Nun wird der Nagel mit der Zange geteilt. Eigentlich müssten jetzt die beiden Teilstücke nur einpolig sein. Ueberprüfe dies mit dem U-Magneten oder Kompass. Notiere einen Ergebnissatz. 3. Zeichne den Sachverhalt mit den Elementarmagnetchen, im ungeordneten und geordneten Zustand. Schreibe an. Lösungen:

15 Orientierungsstufe Hergiswil 15 Posten 8: Magnetische Influenz (Beeinflussung) Wir wissen, wie Eisennägel zu magnetisieren sind. Ist es möglich, dass wir die magnetische Kraft wieder wegzaubern können? Wir probieren es. Ziele: 1.Wir können eisenhaltige Stoffe magnetisieren und wieder entmagnetisieren. 2.Wir wissen, was magnetische Influenz ist. Arbeitsanweisungen: 1. a) Magnetisiere eine Rasierklinge. Achtung, die Rasierklinge ist sehr scharf und schneidet rücksichtslos. Ueberprüfe die magnetische Kraft der Rasierklinge mit der Nagelschachtel. b) Glühe die Rasierklinge über dem Bunsenbrenner aus. Ueberprüfe die magnetische Kraft der Rasierklinge mit der Nagelschachtel. Notiere einen Ergebnissatz. 2. a) Magnetisiere die Rasierklinge nochmals. b) Klopfe sie auf einer harten Unterlage aus und überprüfe ihre magnetsiche Kraft erneut. Ergebnissatz. 3. Montiere mit Stativmaterial einen Stabmagneten und einen Eisennagel so untereinander, dass sich beide nicht berühren. (siehe Skizze). Versuche nun, an den Eisennagel kleine Nägel zu hängen. Was passiert, wenn du den Stabmagneten entfernst? Zeichnung, Ergebnissatz. Für die Lösung brauchst du ein Reinheftblatt.

16 Orientierungsstufe Hergiswil 16 Posten 9: Der Elektromagnet Die Elektromotoren bestehen aus Elektromagneten. Wir bauen einen einfachen Elektromagneten auf. Bei diesem Posten muss dir der Lehrer vorgängig die Bedienung des Trafos erklären. Ziele: 1.Wir wissen, was ein Elektromagnet ist. 2.Den Elektromagneten können wir verstärken. 3.Uns ist die Rechte-Hand-Regel bekannt. (Der Lehrer erklärt dir diese Regel.) Arbeitsanweisungen: Geräte: Trafo, Spulen mit 200 und 400 Windungen, 2 schwarze Kabel, Schachtel mit Eisenkern, Eisenschluss, Eisennägel. 1. a) Verbinde die Spule (200 W) mit der Gleichstromquelle am Trafo und setze 2 Volt Spannung an. Am Trafo kannst du die Spannung ablesen. Prüfe jetzt die magnetische Kraft mit den Eisennägeln. b) Vergrössere die Spannung auf 3Volt. Zeichne die Spule und das magnetisch Kraftfeld. Beschriftung. 2. Die Spule (200 W) wird mit einer andern Spule (400 W) ersetzt. Setze nur für eine kurze Zeit die Spannung von 5 Volt, anschliessend von 10 Volt an. Ueberprüfe die magnetische Kraft. Zeichne. 3. a) Nimm wieder die Spule mit 200 W, verstärke sie mit einem Eisenkern. Setze 2 Volt und nachher 3 Volt an. Ueberprüfe die magnetische Kraft. b) Verwende die Spule mit 400 W und wähle verschiedene Spannungen. Bitte nicht über 10 Volt aufdrehen! Zeichne die Spule und das magnetische Kraftfeld. Beschriftung. 4. Baue den Versuch gemäss der folgenden Skizze auf. Verwende die Spulen mit 200 W und setze 2 Volt Spannung an. Versuche das Eisenstück vom U-förmigen Eisenkern wegzunehmen. Schalte den Strom aus. Halte am Eisenstück fest (etwa 5 cm von der Unterlage entfernt). Du wirst überrascht sein! Notiere alle Ergebnisse aus den vorangehenden Versuchen. Für die Lösung musst du ein Reinheftblatt verwenden.

17 Orientierungsstufe Hergiswil 17 Posten 10: Wie verhält sich das Feld eines stromdurchflossenen Leiters? Mit dem Kompass zeigen wir, dass Stromkabel magnetische Kräfte aussenden. Nichtisolierte Leitungsdrähte bauen ein Magnetfeld auf. Ziele: 1.Wir wissen, dass ein stromdurchflossener Leiter von magnetischen Kraftlinien kreisförmig umschlossen wird. 2.Uns ist bekannt, dass sich gleichgerichtete Ströme anziehen und ungleichgerichtete abstos-sen. 3.Die Richtung der magnetischen Kraft kann mit der rechten Hand gezeigt werden. Arbeitsanweisungen: Geräte: Trafo, Isolatoren, Stromkabel, Kompass, Kupferdrähte, Stativmaterial 1. a) Spanne ein Elektrokabel über einen Kompass und schliesse es an zwei Isolatoren an. Baue von den Isolatoren einen Gleichstromkreis auf. Setze nur ganz kurz eine sehr kleine Spannung an (Kurzschluss) und beobachte die Kompassnadel. b) Stelle den Kompass über das Elektrokabel und setze wiederum ganz kurz eine sehr kleine Spannung an. Was stellst du fest? c) Pole am Trafo um. Zeichne den Versuch und beschrifte. Formuliere die Beobachtungen. Und so kannst du beginnen: Die Kompassnadel wird unter Ein Demo-Versuch! Am Trafo wird ganz kurz, aber fast volle Spannung mit Gleichstrom gegeben. Die Spannung darf nur kurz angesetzt werden, sonst brennen die Kupferdrähte durch. Zeichne die Bewegungen der Kupferdrähte in die vorgegebene Abbildung. Formuliere die Beobachtungen. 3. Die Richtung der magnetische Kraft kann mit der rechten Hand gezeigt werden! Wenn der Leiter mit der rechten Hand so umfasst wird, dass der Daumen die Strom- Richtung angibt, so zeigen die Finger in Richtung der magnetischen Kraft!

18 Orientierungsstufe Hergiswil 18 Probier diese Regel aus und weise sie mit der Kompassnadel nach. Repetitionsfragen 2 Löse die folgenden Aufgaben auf ein karriertes Reinheftblatt. 1. Welche Vorteile und Nachteile haben Elektromagnete gegenüber Dauermagneten? 2. Wie kannst Du die magnetische Kraft einer stromdurchflossenen Spule verstärken? Nenne zwei verschiedene Möglichkeiten. 3. Drei gleiche Spulen sind in einem Stromkreis hintereinandergeschaltet. Im Hohlraum der ersten Spule steckt ein Kern aus Kupfer, bei der zweiten ist es ein Aluminiumkern und bei der dritten ein Eisenkern. Welche Spule hat die stärkste magnetische Wirkung? Begründe Deine Antwort. 4. Durch eine Spule mit 200 Windungen und 400 Windungen fliessen gleich grosse Ströme. Welche Spule übt die grössere Magnetkraft aus? Führe diesen Versuch mit der Gruppe aus. Erkläre! 5. Wie kann man die magnetischen Pole einer stromdurchflossenen Spule feststellen? 6. Lege in eine Spule mit 200 Windungen einen Eisennagel. Schalte den Trafo auf 2,5 Volt und anschliessend für kurze Zeit auf 5 Volt ein. Was passiert? Beschreibe.

19 Orientierungsstufe Hergiswil 19 Zusatzposten: Elektromagnetismus - Anwendungen Der Elektromatnetismus wurde bis vor kurzem vielfältig angewendet: Elektrische Klingel, Gong, Telefongeläut, Relais... Heute wird fast alles elektronisch gesteuert. Trotzdem, wir versuchen mit Hilfe des Elektromagnetismus den Strom zu überlisten! Ziele: 1.Wir wissen, wie die elektromagnetische Klingel funktioniert. 2.Wir kennen das Relais ein elektrotechnisches Gerät (Schaltgerät) in seiner Funktion. 1. Die elektrische Klingel Arbeitsanweisung: 1. Baue die elektrische Klingel gemäss Abbildung im Buch Welt der Physik S. 107 (Bild 107.4) auf. 2. Erstelle eine Zeichnung und versuche die Funktionsweise zu erklären. 3. Die folgende Zeichnung zeigt dir einen Profi-Schaltplan der elektrischen Klingel. a) Beschrifte den Schaltplan. b) Ziehe die elektrischen Leitungen mit einer roten Farbe nach. c) Wenn der Klingelknopf gedrückt wird, bewegt sich der Klöppel rasch hin und her. Bei jeder Hin- und Her-Bewegung wird die Glocke einmal angeschlagen. Wie kommt es aber zu dieser Bewegung? Erkläre mit einem Text.

20 Orientierungsstufe Hergiswil Das Relais Aus der Geschichte: Früher war das Wort Relais allgemein bekannt, denn in sogenannten Relaisstationen nahmen die Postkutschen ihre Pferdewechsel vor. Das Relais im heutigen Sinne erfand man aber erst, als die Postkutsche als Reisefahrzeug längst durch die Eisenbahn ersetzt war. Und das kam so: Wenn damals von einem Bahnhof ein Zug abfuhr, wurde er auf dem nächsten Bahnhof mit einem Klingelzeichen angekündigt. Das machte man folgendermassen: Man verband einfach eine Batterie auf dem ersten Bahnhof mit einer Klingel auf dem zweiten. Da aber die Leitungen von einem Bahnhof zum anderen (und auch wieder zurück) viele Kilometer lang waren, reichte die Batterie manchmal nicht aus, um die Klingel auf dem andern Bahnhof in Gang zu setzen. Eine Lösung diese Problems fand der Engländer Charles Wheatstone. Er hatte folgende Idee: Der ankommende schwache Strom müsste dazu genützt werden, eine andere Batterie in Gang zu setzen und diese müsste dann in der Lage sein, die Klingel zu betätigen. Diese Schaltvorrichtung wurde schliesslich als Relais bezeichnet. Arbeitsanweisungen: 1. Schreibe die Teile in der folgenden Zeichnung an. 2. Ziehe die elektrischen Leitungen mit der roten Farbe nach.