Die elektrische Klingel (Artikelnr.: P )

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1 Lehrer-/Dozentenblatt Die elektrische Klingel (Artikelnr.: P ) Curriculare Themenzuordnung Fachgebiet: Physik Bildungsstufe: Klasse 7-10 Lehrplanthema: Elektrizitätslehre Unterthema: Elektromagnetismus Experiment: Die elektrische Klingel Schwierigkeitsgrad Vorbereitungszeit Durchführungszeit empfohlene Gruppengröße Mittel 10 Minuten 10 Minuten 2 Schüler/Studenten Zusätzlich wird benötigt: Versuchsvarianten: Demoversuch: Die elektrische Klingel P Schlagwörter: Lehrerinformationen Einführung Schlüsselworte Elektromagnet, Wagnerscher Hammer, Spule Anwendung Elektrische Klingeln und übliche KfZ-Hupen arbeiten nach dem Prinzip des Wagnerschen Hammers. Klingel Hupe Versuchsaufbau Lernziel Das Funktionsprinzip der elektrischen Klingel soll verdeutlicht werden. Aufgabe Die Schüler bauen ein Modell der elektrischen Klingel auf und untersuchen daran ihre Funktionsweise. Vorwissen Die Schüler sollten erste experimentelle Erfahrungen im Umgang mit dem Schülernetzgerät gesammelt haben. Prinzip Die Schüler lernen mit diesem Versuch eine verbreitete Anwendung des Elektromagneten kennen, mit der sie selbst schon oft

2 Lehrer-/Dozentenblatt umgegangen sind. Wichtig für das Verständnis des Funktionsprinzips der elektrischen Klingel ist das Verständnis des Wagnerschen Hammers. Hinweise zum Aufbau und zur Durchführung Weil nach dem Schließen des Schalters der Stromkreis immer wieder unterbrochen wird, ist die Stromstärke bei 5 bis 6 V unbedenklich in Bezug auf die Belastung der Spule (max. 1 A), zumal sie durch Selbstinduktion ohnehin in notwendigen Grenzen gehalten wird. Trotzdem sollte die Klingel nicht länger als nötig betrieben werden, damit die Berührungsstelle der Kontaktschraube mit der Nacheilkontakt-Feder am Anker nicht zu sehr verzundert. Anmerkungen Der Versuch kann leicht erweitert werden indem zum Schluss anstatt 6 V Gleichspannung 6 V Wechselspannung am Netzgerät abgegriffen werden. Den Schülern sollte bewusst werden, dass in der Praxis im Allgemeinen anstelle des Schalters ein Klingelknopf betätigt werden muss.

3 Lehrer-/Dozentenblatt Material Position Material Bestellnr. Menge 1 PHYWE Netzgerät DC: V, 2 A / AC: 6 V, 12 V, 5 A Spule, 400 Windungen Ausschalter, SB Universalhalter, SB Kontaktfeder mit Anker, SB Joch Leitungs-Baustein, unterbrochen, SB Spulenhalter, SB Klingelschale Leitungs-Baustein, Anschlussbaustein, SB Kontaktbauteil, SB Leitungs-Baustein, winklig mit Buchse, SB Leitungs-Baustein, gerade, SB Leitungs-Baustein, winklig, SB Leitungs-Baustein, gerade mit Buchse, SB Verbindungsleitung, 32 A, 250 mm, rot Verbindungsleitung, 32 A, 250 mm, blau Verbindungsleitung, 32 A, 500 mm, rot Verbindungsleitung, 32 A, 500 mm, blau Sicherheitshinweise Für diesen Versuch gelten die allgemeinen Hinweise zum sicheren Experimentieren im naturwissenschaftlichen Unterricht.

4 Die elektrische tliegel (Artikeler.: P ) Eieführueg Aeweedueg ued Aufgabe Wie fuektioeiert eiee elektrische tliegel? Aeweedueg Elektrische Klingeln und übliche KfZ Hupen arbeiten nach dem Prinzip des Wagnerschen Hammers. Aufgabe Baue ein Modell für eine elektrische Klingel auf und untersuche daran ihre Funktionsweise.

5 Material Aufbau ued Durchführueg Aufbau Position Material Bestellnr. Menge 1 Leitungs-Baustein, gerade, SB Leitungs-Baustein, winklig, SB Leitungs-Baustein, unterbrochen, SB Leitungs-Baustein, Anschlussbaustein, SB Leitungs-Baustein, gerade mit Buchse, SB Leitungs-Baustein, winklig mit Buchse, SB Ausschalter, SB Universalhalter, SB Spulenhalter, SB Kontaktfeder mit Anker, SB Kontaktbauteil, SB Klingelschale Joch Spule, 400 Windungen Verbindungsleitung, 32 A, 250 mm, rot Verbindungsleitung, 32 A, 250 mm, blau Verbindungsleitung, 32 A, 500 mm, rot Verbindungsleitung, 32 A, 500 mm, blau Netzgerät V DC/ 6 V,12 V AC, 230 Volt Baue den Versuch entsprechend der Abb. 1 und Abb. 2 auf.

6 Abb. 1 Abb. 2 Setze die Spule auf den Spulenhalter, schiebe den Eisenkern (Joch) ein und verbinde dann die Spule über Leitungen mit den Bausteinen (winklig mit Buchse bzw. gerade mit Buchse) neben der Spule wie in Abb. 3. Stecke die Klingelschale auf einen Anschlussbaustein. Spanne die Kontaktfeder in einen Universalhalter ein. Abb. 3 Stecke das Kontaktbauteil in einen Anschlussbaustein und drehe die Schraube so weit bis sie guten Kontakt zur Ankerfeder hat (vgl. Abb. 4). Abb. 4

7 Durchführueg Stelle das Netzgerät auf etwa 5 V und schalte es ein. Schließe den Schalter. Optimiere ggf. die Schraube des Kontaktbauteils oder den Abstand des Eisenkerns von der Ankerfeder, damit die Klingel angeschlagen wird. Öffne und schließe den Stromkreis mehrmals und beobachte den Vorgang. Notiere Deine Beobachtungen im Protokoll. Stelle das Netzgerät auf 0 V und schalte es aus.

8 Protokoll: Die elektrische Kliegel Ergebeis - Beobachtuegee (10 Puekte) Notiere Deine Beobachtungen. Auswertueg - Frage 1 (10 Puekte) Beschreibe die Funktionsweise einer elektrischen Klingel.

9 Auswertueg - Frage 2 (6 Puekte) Ordne die Begriffe den entsprechenden Ziffern in der nebenstehenden Skizze zu. 1 Spule 2 Eisenkern 3 Glocke 4 Klöppel 5 Metallstreifen 6 Feder Auswertueg - Frage 3 (1 Puekt) Welche Funktion übernimmt die Spule im Versuchsaufbau? Elektromagnet Dauermagnet Klangkörper

10 Auswertueg - Frage 4 (10 Puekte) In der Praxis werden elektrische Klingeln meist mit Wechselstrom betrieben. Warum ist das möglich?