Unterrichtssequenz zum Thema: Elektrizität

Transkript

1 Alexandra Meller Stefanie Nickel Fächerübergreifende Aspekte im Unterricht der Hauptschule Vorgelegt bei: Dr. Anton M. Hopf Dr. Schröer Präsentation am: Unterrichtssequenz zum Thema: Elektrizität in der Schule zur individuellen Lernförderung, Förderstufe 5/ 6

2 2 1. Die Begründung der Unterrichtssequenz Der Lehrplan zur individuellen Lernförderung schlägt folgende Themen zur Behandlung des Themas Elektrizität in den Klassen 5/6 vor: 2. Überall wir elektrischer Strom gebraucht 2.1 Überblick über Spannungsquellen und deren Spannungen gewinnen Spannungsquellen und Spannung Spannung in Elektrogeräten 2.2 Aufbau und Merkmal des Stromkreises leitende und nichtleitende Stoffe (Leiter, Isolierung, Isolator) Gefahr durch leitende Teile und schadhafte Isolierungen Auch auf fächerübergreifende Aspekte wird eingegangen. Zum Beispiel bestehen Fächerverbindung zu Textilarbeit/Werken und zu Deutsch. Da uns eine andere Reihenfolge der Behandlung des Themas Elektrizität für sinnvoller erschien, soll diese nachfolgend aufgezeigt werden: Geplante Stundensequenz: 1. Wir bauen einen Stromkreis (Doppelstunde) 2. Leiter oder Nichtleiter? 3. Die Batterie als Beispiel für eine Spannungsquelle (Doppelstunde + Besprechungsstunde) 4. Gefahren im Umgang mit Strom 5. evtl. Exkursion ins Deutsche Museum (Hochspannung) Zur Einführung in die Thematik erscheint es uns für sinnvoll, das Vorwissen der Schüler mit der Frage Wann leuchtet eine Glühbirne? zu aktivieren. Zusätzlich können die Schüler durch das selbstständige Zusammenbauen eines Stromkreises diesen handelnd und durch Ausprobieren entdecken. Aufbauend auf den Stromkreis können Leiter und Nichtleiter eingeführt werden. Auch hier können verschiedene Stoffe durch das selbstständige Ausprobieren den Leitern oder Nichtleitern zugeordnet werden. Im Anschluss daran kann jetzt beispielhaft eine Spannungsquelle näher besprochen werden und andere Spannungsquellen und Verbraucher gefunden werden. Die Schüler wissen zu diesem Zeitpunkt bereits Bescheid über die Funktion von Spannungsquellen und können mit Hilfe ihren Erfahrungen im täglichen Leben Verbraucher nennen oder gegebenenfalls neu kennen lernen. Nachdem die Schüler über den Aufbau eines Stromkreises Bescheid wissen und Leiter und Nichtleiter usw. kennen, kann auf die Gefahren im Umgang mit Strom, mit den Verbrauchern von Strom eingegangen werden. So können die Schüler besser verstehen, warum der Umgang mit Elektrizität so gefährlich ist. Als abschließende Ausweitung der Thematik kann eine Exkursion ins Deutsche Museum angeschlossen werden. Hier können die Schüler die Gewalt von Hochspannung erleben, die Gefahren besser verstehen und sich den Regeln gemäß verhalten. Auf die im Lehrplan empfohlenen fächerübergreifenden Aspekte kann eingegangen werden. Wir beschränken uns in unserer Unterrichtssequenz nur auf den physikalischen und chemischen und biologischen Anteil. Die Grenzen der Fächer können und sollen nicht im Einzelnen dargestellt werden. Hier überwiegt das Prinzip der Ganzheitlichkeit. Die Grenzen sind fließend. Die einzelnen Lernziele und ihre Begründung werden an die jeweilige Unterrichtsstunde angefügt. Begründet werden immer alle Lernziele einer Stunde zusammen, da die Gründe für die jeweiligen Lernziele aufeinander aufbauen.

3 3 2. Ausgearbeitete Stunden der Sequenz 2.1. Wir bauen einen Stromkreis Artikulationsstufe Motivation Zielangabe Erarbeitung LZ 1 LZ 2 LZ 3/ LZ 4 Lehrer Schüler Interaktion Stummer Impuls: Glühbirne zeigen Zielfrage: Wann leuchtet die Glühbirne? Diese Doppelstunden geht es um den Aufbau und die Merkmale eines Stromkreises Die Schüler bauen Stromkreise Einteilung der Gruppen Arbeitsaufträge: Was braucht ihr um die Lampe zum Leuchten zu bringen? Verteilen des Materials an die Gruppen jeder Schüler baut einen Stromkreis! Wie kann man 2 Lampen in den Stromkreis einbauen? (Reihenschaltung) Wie kann man die Lampen einbauen, so dass beide hell leuchten? (Parallelschaltung) Wie kann man einen Schalter einbauen? Differenzierung: Wie kann der Schalter eingebaut werden, so dass nur eine Lampe brennt? Sozialform Medien UG GA TA Glühbirnen Fassungen Bretter evtl. Tesa Kabel Batterien Klemmen LZ 5 LZ 6 Erarbeitung des Eintrages Stummer Impuls: Linie für Überschrift Sammeln von Ideen, ein Schüler schreibt Vorschlag an die Tafel Aus welchen Teilen ist der Stromkreis aufgebaut? Schüler hängen Wortkarten für die Elemente an die Tafel (Hinweis: Für Versuche nur 24 V Batterie!!!) Wie könnte man die Elemente symbolisch darstellen? Sammeln von Ideen Lehrer zeigt übliche Darstellung Wer hat eine Idee, wie man den ersten Stromkreis an die Tafel zeichnen könnte? Stromkreis in Schaltskizze umsetzen UG TA Wortkarten Achtungzeichen Sicherung Schüler übernehmen Tafelanschrift ins Heft EA Heft Ausweitung Differenzierung: Wie können die beiden anderen Schaltskizzen für die Stromkreise mit den 2 Lampen aussehen? Schüler zeichnen Schaltskizze auf Folie Besprechen der Folie, zuordnen und Erklären der Begriffe Reihen- und Parallelschaltung evtl. GA/ PA UG Block Folie OH

4 4 Lernziele (vgl. LP: 2.2. Aufbau und Merkmale des Stromkreises): 1. Die Schüler sollen die einzelnen Elemente des Stromkreises anhand von Beispielen aufzählen können: Glühlampe, Kabel, Batterie 2. Die Schüler sollen die genannten Elemente zu einem einfachen Stromkreis zusammenbauen können und üben dabei motorische Fertigkeiten. 3. Die Schüler sollen erklären können was die Begriffe Reihen- und Parallelschaltung meinen. 4. Die Schüler sollen in Gruppen die Fähigkeiten Problemlösendes denken vertiefen. 5. Die Schüler sollen Glühlampe, Batterie, Schalter ihren Symbole zuordnen können. 6. Die Schüler können anhand von gebauten Stromkreisen Schaltskizzen zeichnen. Begründung der Lernziele: Die Schüler sollen die Elemente und den Aufbau von Stromkreisen kennen, um so Stromkreise im alltäglichen Leben besser zu verstehen. So sollen die Schüler durch das wissen um die Kennzeichen eines Stromkreises z.b. in der Lage sein einfache Stromkreise wie den am Fahrrad bei niedrigen Spannungen zu reparieren. Das erkennen von einfachen Symbolen auf Schaltskizzen ist von Bedeutung um sich auf einfachen Schaltskizzen zurecht zu finden. Neben kognitiven Lernzielen ist es immer auch wichtig die soziale Kompetenz der Schüler kontinuierlich zu fördern, um es ihnen so zu ermöglichen Schlüsselqualifikationen zu erwerben. Das vertiefen von motorischen Fertigkeiten ist besonders in der Schule zur individuellen Lernförderung von Bedeutung, da die Schüler oft in ihrer Feinmotorik gefördert werden müssen, um so beruflichen Anforderungen nicht nur kognitv und sozial gewachsen zu sein.

5 Leiter oder Nichtleiter? Artikulations- Lehrer Schüler Interaktion stufe Wiederholung Wie ist ein Stromkreis aufgebaut? Begriffe Leiter Verbraucher Spannungsquelle zuordnen lassen Beispiele sammeln Spannungsquellen: Batterien, Akkus, Steckdose, Dynamo,...; Verbraucher: Taschenrechner, OH,...; Leiter:? Zielangabe Thema für die nächsten 3 PCB Stunden sind Leiter Verbraucher und Spannungsquellen. Heute geht es dabei um die Frage: Welche Stoffe leiten Strom? Erarbeitung Lehrer zeigt den Schüler verschiedene Stoffe Wie könnten wir jetzt herausfinden, ob diese Stoffe wirklich Strom leiten? Einteilung in Arbeitsgruppen (arbeitsteilig), bauen von einfachen Stromkreisen mit Schalter LZ 1 Ausprobieren der Leitfähigkeit Sozialform Medien UG GA TA Wortkarten Holz, Textilien, Keramik, Metall, Kunststoff,... Stromkreis LZ 2 LZ 3 Gruppen tragen ihre Ergebnisse vor und tragen sie in eine Tabelle ein (Stoffe die leiten Stoffe die nicht leiten) Begriffe Leiter und Isolatoren UG TA LZ 4 LZ 5 Leitet der menschliche Körper Strom? Versuch: Stromspüren Für was könnte man Isolatoren brauchen? Schüler zählen Isolatoren aus dem täglichen Leben auf kurzes Eingehen auf die Gefahr des Strom für den menschlichen Körper ( spezielle Stunde) zeigen von Isolatoren an elektrischen Geräten Sicherung Schüler füllen Arbeitsblatt aus EA Abb UG PA Zink, Kupfer Kabel Klemmen Zitronen Lernziele: 1. Die Schüler sollen zwei leitende und zwei nicht-leitende Materialien aufzählen können. 2. Die Schüler sollen erarbeitete Ergebnisse vor der Klasse vortragen und den anderen Gruppen bei ihren Präsentationen zuhören. 3. Die Schüler sollen die Begriffe Leiter und Isolator erklären können. 4. Die Schüler wissen, dass auch der menschliche Körper Strom leitet. 5. Die Schüler sollen die Bedeutung von Isolatoren erklären und diese an elektrischen Geräten zeigen können. Begründung der Lernziele: Das Wissen um Leiter und Isolatoren ist von lebenserhaltender Bedeutung. Nur so können die Schüler den richtigen Umgang mit Spannungsquellen und Verbrauchern wirklich verstehen und sich durch ein umfassenderes Verständnis entsprechend Verhalten.

6 Batterie als Beispiel für eine Spannungsquelle Artikulationsstufe Lehrer Schüler Interaktion Wiederholung Schüler zeichnet einen Stromkreis an die Tafel, evtl. durch Zuhilfenahme der Klasse Zielangabe Heute geht es um Spannungsquellen (Batterien) und Verbraucher Erarbeitung L erklärt die Stationenarbeit und das Prinzip der Stammgruppe; legt dabei Folie auf welche Gruppen sich gegenseitig ihre Versuche erklären Wir werden und jetzt in 4 Gruppen aufteilen. Jede Gruppe bearbeitet zunächst für sich einen Versuch. Das benötigte Material holt ihr euch bitte, nachdem ihr den Arbeitsauftrag gelesen habt. Ihr habt ca. 20 Minuten Zeit, den Versuch durchzuführen und die Fragen zu beantworten. Nach dieser Zeit erklärt ihr einer anderen Gruppe euren Versuch und lasst euch den Versuch der anderen Gruppe erklären! Damit jede Gruppe jeden Versuch kennen lernt gibt es insgesamt 3 Wechsel (Beachte: Wechselsignal). Folie wird aufgelegt und besprochen. 1-><-2 und 3-><-4 1-><-3 und 2-><-4 1-><-4 und 2-><-3 Sozialform Medien UG TA UG Folie Papppfeil TA Klingel Sicherung Habt ihr euren Versuch erklärt und habt ihr einen Versuch erklärt bekommen, erhaltet ihr ein Arbeitsblatt zu dem Versuch, der euch erklärt wurde. Füllt dieses aus und nehmt ggf. die zuständige Gruppe zu Hilfe. L fragt nach, ob alles verstanden wurde und lässt einzelne Schüler den Ablauf nochmals kurz erklären. Gruppe 1: Zitronen- oder Essigsäure Batterie Gruppe 2: Strom aus der Dose (Frage Warum läuft der Motor? wird bei Schülernachfrage beantwortet. Evtl kann hierzu eine Stunde eingefügt werden) Gruppe 3: Spannungsquellen und Verbraucher - Verschiedene Spannungsquellen haben unterschiedliche Spannungen (Messen und abkürzen mit Volt V) - ablesen der Spannungen an Batterien, Akkus,... GA, Stationen Diverse Materialien Siehe Versuchs aufbau Abb.

7 7 - Elektrische Geräte brauchen unterschiedliche Spannungen (Begriffe: Netz- und Batteriebetrieb) - Zuordnen von elektrischem Gerät und Spannungsquelle (evtl. Tabelle), einsetzen von Batterien Erproben im Versuch was zu viel/ zu niedrige Spannung bewirkt - Glühbirne mit unterschiedlichen Batterien zu Leuchten/ Durchbrennen bringen o.u. Gruppe 4: Fahrrad - Wo sind am Fahrrad Stromkreise? - Zuordnen der Begriffe: Verbraucher, Spannungsquelle, Leiter. - reparieren von defektem Kabel im rotierenden System zeigt jede Gruppe den anderen Gruppen ihre Stammstation und bekommt im Austausch die Stationen der anderen Gruppen vorgestellt Hausaufgabe Die Arbeitsblätter werden von der zuständigen Stammgruppe korrigiert EA Abb.

8 8 Tafelanschrift Bearbeite deine eigene Station! Lies dir deinen Arbeitsauftrag durch! Erkläre nach dem Signal der anderen Gruppe deinen Versuch und informiere dich über den Versuch der anderen Gruppe! Fülle das Arbeitsblatt aus! Gib das ausgefüllte Arbeitsblatt der zuständigen Gruppe! (Arbeitsschritt wird jeweils mit einem roten Papppfeil markiert! Folie: Gruppe 1 e r k l ä r t Gruppe 2 und Gruppe 3 e r k l ä r t Gruppe 4 Gruppe 1 e r k l ä r t Gruppe 3 und Gruppe 2 e r k l ä r t Gruppe 4 Gruppe 1 e r k l ä r t Gruppe 4 und Gruppe 2 e r k l ä r t Gruppe 3

9 9 Arbeitsauftrag Gruppe 1: Arbeitsblatt: Die Fruchtbatterie Name: Klasse: PCB: Die Fruchtbatterie Datum: - Lese dir die Versuchsbeschreibung gut durch. - Hole dir das benötigte Material für deinen Versuch. - Führe den Versuch durch. - Beantworte die nachfolgenden Fragen zu deinem Versuch! 1. Zeichne den Versuch mit der Zitrone auf! Benenne die einzelnen Teile! Versuchsbeschreibung: Schneide in die Zitrone 2 parallele ( // ) Schlitze. Stecke ein Kupferblech in den einen Schlitz. Stecke ein Zinkblech in den anderen Schlitz. Verbinde nun das Kupferblech mit einem Ende des Glühlämpchens. Nun verbindest du das Zinkblech mit dem anderen Ende des Glühlämpchens. Was kannst du beobachten? Nimm jetzt anstelle des Glühlämpchens ein Strommessgerät. (Skizze eines Messgerätes!) Was kannst du jetzt beobachten? Wie viel Volt kannst du ablesen? Vergleiche deinen Versuch mit dem bereits durchgenommenen Stromkreis! 2. Beschreibe den Versuch und deine beobachteten Ergebnisse! 3. Vergleiche den Versuch mit der Zitrone mit dem normalen Stromkreis! a. Was ist gleich? b. Was ist unterschiedlich? 4. Woraus besteht die Batterie im Versuch?

10 10 Arbeitsauftrag Gruppe 2 Arbeitsblatt: Strom aus der Dose Name: PCB: Strom aus der Dose Klasse: Datum: - Lese dir die Versuchsbeschreibung gut durch. - Hole dir das benötigte Material für deinen Versuch. - Führe den Versuch durch. - Beantworte die nachfolgenden Fragen zu deinem Versuch! So wird s gemacht: - Hole dir eine Wasserdose und Schmirgelpapier. - Raue das Innere der Dose mit dem Schmirgelpapier auf. - Fülle in die Dose Salzwasser. Nimm ein Kohlestück und Klemme ein Kabel daran. - Verbinde die Kohle mit dem kleinen Motor. - Nimm ein weiteres Kabel und klemme es an die Dose und verbinde die Dose mit dem kleinen Motor. - Stecke nun die Kohle in das Salzwasser ohne dass die Kohle die Dose berührt. Was kannst du beobachten? Baue jetzt anstelle des Motors ein Strommessgerät ein. Wie viel Volt kannst du am Messgerät ablesen? 1. Zeichne den Versuch auf und benenne die einzelnen Teile! 2. Beschreibe den Versuch und deine beobachteten Ergebnisse! 3. Vergleiche deinen Versuch mit dem gelernten Stromkreis! a. Was ist gleich? b. Was ist unterschiedlich? 4. Woraus besteht in diesem Versuch die Batterie?

11 11 Arbeitsaufträge für Gruppe 3: Spannungsquellen und Verbraucher 1) Lest euch den Text durch. Für was steht die Abkürzung V? 2a) Ordnet die verschiedenen Batterien nach ihrer Voltzahl und schreibt eure Ergebnisse auf das Plakat. 2b) Welche Spannungsquellen kennt ihr noch? Welche Spannungen haben diese Spannungsquellen? Ergänzt euer Plakat. Arbeitsblatt: Name: Klasse: PCB Spannungsquellen und Verbraucher 1. Für was steht die Abkürzung V? Datum: 3) Findet heraus welche Spannungsquelle (oder Spannungsquellen) diese elektrischen Geräte benötigen und ordnet sie eurem Plakat zu. 4a) Baut einen Stromkreis mit einer 1,5 V Batterie und der dazu gehörigen Glühlampe. 4b) Was glaubt ihr passiert, wenn die Spannung für die Glühbirne zu niedrig oder zu hoch ist? Probiert beide Versuche aus. 5) Findet einen Merksatz zu eurer Station? 2. Was hat dir diese Gruppe auf ihrem Plakat zeigen wollen? 3. Was kann passieren, wenn in eurem Stromkreis die Batterie nicht die richtige Spannung für eure Glühlampe hat? Infotext: Durch eine Spannungsquelle kann Strom in einem Stromkreis fließen. Das kann man nicht nur an einer brennenden Glühbirne erkennen, sondern an einem speziellen Messgerät ablesen. So wie zum Beispiel Längen in der Einheit Meter gemessen werden, kann man Spannungen in der Einheit Volt messen. Der Name kommt von einem Physiker aus dem 18. Jahrhundert, der die erste Batterie entwickelte. Die Einheit Volt wird mit dem Buchstaben V abgekürzt. 4. Worauf muss man beim Einsetzen von Batterien in Elektrogeräte daher besonders achten?

12 Arbeitsaufträge für die Gruppe 4: Das Fahrrad 1) Wofür wird an diesem Fahrrad überall Strom gebraucht? 2) Findet heraus aus welchen Teilen die Stromkreise des Fahrrads bestehen. 3) Vergleicht den Stromkreis der Vorderleuchte mit euren Stromkreisen der vergangenen Stunden und benennt die Elemente beim Fahrrad. 4) Die Rückleuchte an dem Fahrrad leuchtet auch wenn man den Dynamo einschaltet nicht. Woran kann das liegen? 5) Was musst du beachten, wenn du ein defektes Kabel reparierst? Versuche das auch physikalisch zu begründen Arbeitsblatt: Name: Klasse: PCB Das Fahrrad Datum: 1. Was ist was? Fahrt die Stromkreise der Vorderleuchte und der Rückleuchte mit jeweils unterschiedlich farbigen Stiften nach Vergleicht den Stromkreis der Vorderleuchte mit euren Stromkreisen der vergangenen Stunden und benennt die Elemente beim Fahrrad. 3. Ein Kabel im Stromkreis der Vorderleuchte ist kaputt. Was musst du beachten, wenn du das defektes Kabel reparierst? (Erkläre auch warum?)

13 Lernziele der einzelnen Stationen und ihre Begründung 13 Gruppenübergreifende Lernziele: Die Schüler sollen lernen aus einer Versuchsbeschreibung einen Versuch im Team durchzuführen. Die Schüler sollen lernen ihren Versuch so zu beschreiben, dass ihn andere verstehen und nachvollziehen können. Begründung der sozialen Lernziele: Teamarbeit und die Fähigkeit anderen etwas erklären zu können gehören zu den zentralen Fähigkeiten, die gerade Schüler mit individuellen Förderbedarf erwerben müssen, um so auf dem Arbeitsmarkt bessere Möglichkeiten zu haben. Die Schüler werden so auf ihr späteres Berufsleben vorbereitet, in dem verstärkt Teamarbeit, selbstständiges Arbeiten und Kommunikationsfähigkeit gefördert werden. Soziale Ziele sind daher unabkömmlich und sollten in den Unterricht auch implizit einfließen. Lernziele Stationen 1/ 2: Fruchtbatterie/ Strom aus der Dose: Die Schüler sollen die Zitrone mit den Metallen als Batterie erkennen und beschreiben können. Die Schüler sollen erkennen, dass sich die Metalle verändern Die Schüler sollen den Versuch mit Hilfe des gelernten Stromkreises beschreiben können. Begründung der Lernziele: Es ist wichtig, dass die Schüler den Aufbau einer Batterie kennen und die Veränderung von den beteiligten Metallen sehen, damit sie verstehen, dass Spannungsquellen (z.b. die Batterie) irgendwann nicht mehr funktionieren und ausgewechselt werden müssen. Durch das Vergleichen von der Fruchtbatterie mit dem gelernten Stromkreis können die Schüler den Aufbau einer Batterie nachvollziehen. Soziale Lernziele sind unabkömmlich. Lernziele Station 3: Spannungsquellen und Verbraucher: Die Schüler sollen wissen, dass unterschiedliche Spannungsquellen verschiedene Spannungen haben. Die Schüler sollen die jeweilige Spannung an der Spannungsquelle ablesen können. Die Schüler sollen verschiedenen Elektrogeräten Spannungsquellen zuordnen können. Die Schüler sollen erklären können, warum zu hohe bzw. zu niedrige Spannung den Elektrogeräten schadet. Begründung der Lernziele: Die Schüler sollen lernen dass es verschiedene Spannungsquellen gibt und dass Verbraucher unterschiedliche Spannungen benötigen. Dieses Wissen befähigt sie zum sachgerechten und somit auch kostensparenden Umgang mit Elektrogeräten im Haushalt. Lernziele Station 4: Der Fahrraddynamo: Die Schüler sollen die Stromkreise am Fahrrad mit der Rück- und der Vorderleuchte am Fahrrad und an einer Skizze zeigen können. Die Schüler sollen die einzelnen Elemente dieser Stromkreise benennen können. Die Schüler sollen eine defekte Lampe austauschen und ein kaputtes Kabel reparieren können. Hierbei sollen die Schüler motorische Fertigkeiten einüben bzw. vertiefen. Begründung der Lernziele: Die Schüler sollen einen einfachen Stromkreis wie den des Fahrrads bei niedriger Spannung erkennen können, um so eigenständig Gebrauchsgegenstände reparieren zu können.

14 2.4. Gefahren im Umgang mit Strom 14 - knapper Überblick über die Stunde Artikulationsstufe Lehrer-Schüler-Interaktion Motivation Lesen eines Zeitungsartikels z.b. Tod beim Baden (Betroffenheit) Zielangabe Folgen, Schutz und Regeln im Umgang mit elektrischem Strom Erarbeitung L-S-Gespräch über Gefahren...besprechen Zeitungsartikel, L bringt z.b. kaputtes Kabel mit, erklärt Kindersicherung in der Steckdose, Hinweis auf Hochspannungsleitung -> Drachensteigen, Tod bei mehr als...v Tafelanschrift Sicherung Erstellung eines Regelplakats fürs Klassenzimmer oder für sich selbst für zu Hause zum Aufhängen! Sozialform EA UG 4. Versuchsbeschreibungen Die Fruchtbatterie Material: 2 Äpfel, 2 Zitronen, 5 Experimentierkabel, 8 Krokodilklemmen, 4 Zinkblechstreifchen und 4 Kupferblechstreifchen, Voltmeter, Schmirgelpapier, Messer Versuchsaufbau: Versuchsdurchführung: Die vier Früchte werden mit je zwei Einschnitten versehen. In jede Frucht steckt man ein Kupfer- und ein Zinkblechstreifchen. Um die Früchte in Serie zu schalten, verbindet man immer ein Kupferblech mit einem Zinkblechstreifchen. Das äußerste Kupferblechstreifchen und das äußerste Zinkblechstreifchen verbindet man mit einem Voltmeter. Es kann eine Spannung um 3,8 V abgelesen werden. Schaltet man galvanische Elemente in Serie, so addieren sich die Spannungen. Anstelle des Voltmeter kann ein Summer oder eine Leuchtdiode eingebaut werden. Beachte: Die Metallstreifchen sollten vor dem Versuch gut abgeschmirgelt werden. Man kann auch Spannung von nur einem Element messen, dann von zwei usw. Der Versuch funktioniert auch mit Kartoffeln. Anstelle der Blechstreifchen können auch dicke Kupferdrähte und Eisennägel verwendet werden.

15 15 Wir bauen einen Stromkreis Material für je einen Stromkreis Brett, evtl. zwei Nägel und Tesafilm zwei Glühbirnen und deren Fassungen eine Batterie (Achtung: für Schülerversuche nur bis zu 24 V!!!) vier Kabel vier Büroklammern Zwei Reißzwecken Mögliche Arbeitsaufträge Was braucht ihr um die Lampe zum Leuchten zu bringen? Wie kann man Batterie, Glühbirne und Kabel anordnen, so dass die Lampe leuchtet? Wie kann man einen Schalter einbauen? Wie kann man eine zweite Lampe in den Stromkreis einbauen? ( Reihenschaltung) Wie kann man die Lampen einbauen, so dass beide hell leuchten? ( Parallel-schaltung) Wie kann der Schalter eingebaut werden, so dass nur eine Lampe brennt? Erweiterung Einbau von verschiedenen Materialien in den Stromkreis, um deren Leitfähigkeit zu überprüfen. Was kann mit der Glühbirne passieren, wenn die Spannung der Spannungsquelle zu hoch oder zu niedrig ist?

16 Strom aus der Dose 16 Versuchsdurchführung: Bei einer Aluminiumdose (Getränkedose) wird die obere Seite entfernt (kleine Säge oder Dosenöffner). Anschließend wird das Innere der Dose mit Schmirgelpapier aufgerauht. Die Dose wird mit Kochsalz Lösung ( NaCl )gefüllt. Die Kohleelektrode wird über ein Kabel mit dem Kleinmotor oder einem Strommessgerät und der Dose verbunden. Dann wird die Kohleelektrode in die Kochsalzlösung (Elektrolyt) getaucht. Versuchsaufbau: Kleinmotor Kohleelektrode Alublechdose Erklärung Elektrolyt: Natriumchlorid- Lösung Normalerweise bildet Aluminium eine dünne Aluminiumoxid-Schutzschicht. Diese Schutzschicht wird nicht einmal von konzentrierter Schwefelsäure zerstört. Durch das Schmirgelpapier wird nun die oberste Schutzschicht ( Oxidschicht) abgetragen. Die aus der Elektrolyt- Lösung kommenden Chlorid-Ionen sind nun in der Lage, mit dem Aluminium der Dosenwand zu reagieren und daraus Aluminium-Ionen zu bilden. Die Aluminium-Ionen lösen sich in der Elektrolyt-Flüssigkeit. In der Folge wachsen die zunächst mikroskopisch kleine Löcher. Die Angriffsfläche für die Chlorid-Ionen wird immer größer, immer mehr Alumiuim-Ionen gehen in Lösung. Al(s) Al 3+ (aq) + 3e - Über den äußeren Stromkreis (Kabel) fließen die aus dem Aluminium abgegebenen Elektronen zur Kohleelektrode und werden auf Sauerstoff übertragen. Gelöster Sauerstoff wird zu Hydroxid-Ionen reduziert. O 2 (aq) + 2H 2 O(l) + 4e - 4OH - Aluminium Aluminium-Ionen + Elektronen Zusammenfassung der Elektronenübergänge Oxidation Reduktion A Freiwillige Abgabe Strommessgerät /Motor Freiwillige Aufnahme Wasser + Sauerstoff + Elektronen Hydroxid-Ionen

17 Strom im Mund (Stromspürversuch) 17 Material: 1 Kupferblech, 1 Aluminiumblech, Schmirgelpapier, 2 Experimentierkabel, 2 Krokodilklemmen, evtl ein empfindliches Ampermeter Versuchsaufbau: Versuchsbeschreibung: Die zwei Metallstreifen werden mit dem Experimentierkabel verbunden. Die Metallstreifen müssen im vorderen Bereich mit dem Schmirgelpapier gut abgerieben werden. Hält man die beiden Metalle nun an die Zunge (eins oben, eins unten) kann man ein leichtes Prickeln verspüren. In den Stromkreis kann ein Ampermeter eingebaut werden. Man kann den sehr schwachen Stromfluss messen. Taucht man die Metalle im Vorfeld in eine Zitrone, so kann man das Prickeln auf der Zunge erhöhen. Für den Versuch können auch andere Metalle verwendet werden. Die Spannungsquelle ist umso stärker, je edler das eine und je unedler das andere Metall ist. (Bsp: Magnesium und Silber)