Kapitel II - 1
Kapitel II : Die Geräte im Alltag (S. 306-327) Achtung : Arbeite bei den Versuchen auf den folgenden Seiten nie mit dem Strom aus der Steckdose. Das kann lebensgefährlich sein! II.1) Ein einfacher Stromkreis (Buch S. 308) a) Versuch : Du hast eine Glühlampe, einen Transformator (Traffo) und Verbindungsleitungen zur Verfügung. Versuche die Lampe zum Leuchten zu bringen. Skizziere und beschrifte den Stromkreis. b) Versuch : Nun möchstest Du dass die Lampe nicht mehr leuchtet. Wie kriegst Du das hin (ohne die Lampe zu zerstören). Skizziere und beschrifte den Stromkreis. c) Schlussfolgerung : Wann leuchtet die Lampe? Wann fließt ein Strom d) Schaltzeichen : Schalter Welche 2 Positionen gibt es? Stromquelle Beispiele für Stromquellen : Lampe Kapitel II - 2
Baue einen Stromkreis, in dem eine Lampe, eine Batterie, ein Ein/Aus-Schalter und ein Tastschalter vorkommen. Skizziere den Schaltplan dieses Stromkreises mit den Schaltzeichen. e) Die Batterien : Schau dir die Taschenlampenbatterie an. Was unterscheidet die beiden Enden? Schau dir die unterschiedlichen Batterien an. Was unterscheidet sie? Die Batterie erzeugt den elektrischen Strom. Sie ist eine Stromquelle. f) Versuch S. 310 : Baue einen Morseapparat. Skizziere den Versuchsaufbau und erkläre wie dieser Apparat funktioniert. Wozu kann dieser Apparat dienen? Kapitel II - 3
II.2) Leitfähigkeit der Stoffe (S. 308) http://www.ltam.lu/chimie/leitfaehigkeitcd.html a) Erfinde einen Aufbau, der überprüft, ob Aluminium Strom leitet oder nicht. Setze den Schaltkreis zusammen. Skizziere den Stromkreis mit den Schaltzeichen. Erkläre, wie der Versuch funktioniert. _ b) Überprüfe die Leitfähigkeit der folgenden Stoffe. Notiere die Resultate. Stoff Lampe leuchtet Lampe leuchtet nicht Kupfer Glas Kupfer Holz Kunststoff Graphit destilliertes Wasser Graphit dest. Wasser + Salz Alkohol dest. Wasser + Zucker Luft Kapitel II - 4
II.3) Die Leitfähigkeit des menschlichen Körpers (S. 307) Die Stromstärke, die der menschliche Körper ohne Schaden verträgt, ist sehr klein. Würde man im Versuch die Steckdose als Stromquelle benützen, so wäre man in Lebensgefahr. a) Versuch : Du hast einen Strommesser, Krokodilklemmen, einen 12V-Transformator und Verbindungsleitungen Klassenversuch: zur Verfügung. Baue den folgenden Stromkreis. Setzt euch im Labor in enem engen Kreis zusammen. Jeder hat einen Stift in der Hand. Jetzt gibt der Lehrer dem ersten in der Reihe einen weiteren Stift. Da jeder nur einen Stift haben kann, muss dieser seinen eigenen Stift weiter geben. Was passiert, wenn ein Schüler den Stift nicht so schnell weitergibt? Was beobachtest Du? Leitet der menschliche Körper den Strom? Nun gibt der Lehrer drei Stifte dem ersten in der Reihe. Was ist Befeuchte deine Hände und mache den Versuch noch einmal. nun anders? Was beobachtest Du? Nun drückt der Lehrer dem ersten den Stift Was kannst Du daraus schließen? fest in die Hand. Was hat dieser Versuch mit elektrischem Strom Was bedeutet die Aufschrift 4,5 V auf der Batterie und die Aufschrift 12 V auf dem Transformator? zu tun? Wie könnte man einen Isolator nachahmen? Wie wurde die Welche Größe misst Du mit dem Strommesser? Stromstärke Welche Einheit hat diese Größe? nachgeahmt? Wie die Spannung? Wie der Widerstand? Bei Versuchen niemals die Steckdose verwenden!!! Keine Elektrogeräte, Leitungen oder Schalter mit nassen Händen berühren. Es kann lebensgefährlich sein!!! Weshalb haben Zangen und Schraubendreher, die bei Arbeiten am elektrischen Stromkreis verwendet werden, einen Kunststoffgriff? b) Versuch : Baue einen Lügendetektor. (Bericht) Kapitel II - 5
II.4) Der Kurzschluss a) Baue einen Stromkreis aus einem 12 V Transformator, einer Glühlampe, einem Schalter und zwei blanken Drähten. Dann legen wir einen Nagel so, dass er beide Drähte berührt. Fasse nach kurzer Zeit vorsichtig die Drähte mit den Fingern an. Beobachtung : 1) 2) b) Schließe das Strommessgerät an. Was passiert mit der Stromstärke, wenn Du den Nagel über die blanken Drähte legst? Ein Kurzschluss liegt immer dann vor, wenn ein zweiter Stromkreis entsteht, in dem sich weder eine Lampe noch ein anderer Stromverbraucher befinden. Die Stromstärke ist im Kurzschlussstromkreis hoch. Bleibt die hohe Stromstärke länger erhalten, so erwärmen sich die Drähte des KurzschlussStromkreises" sehr stark. Wirkung des elektrischen Stroms in diesem Versuch : Anwendungen dieser Wirkung im Alltag : c) Lehrerversuch : Ein Stück Papier wird über den blanken Draht gelegt. Danach wird ein Nagel quer über die Drähte gelegt. Was beobachtest Du? Was ist eine Gefahr des Kurzschlusses? Kapitel II - 6
II.5) Die Sicherung (Buch S. 323) Der größere Kurzschluss-Strom" und die damit verbundene Erwärmung der Leitungen können zur Beschädigung der Elektrogeräte und zur Brandgefahr führen. Wie kann man sich nun vor den Folgen eines Kurzschlusses schützen? Baue einen Stromkreis aus 12 V Transformator, Schalter, Glühlampe und blanken Drähten auf. Baue an einer Stelle einen dünnen Metalldraht (z.b. Lamettafaden) in diesen Stromkreis. Stelle anschließend einen Kurzschluss her, indem Du einen Nagel auf die blanken Drähte legst. Zeichne den Stromfluss in die Skizzen ein! Beobachtung : a) b) c) - Die Sicherung (der Sicherungsdraht) ist das schwächste Leitungsstück" im Stromkreis. Wenn der Strom für den Stromkreis zu groß wird, soll die Sicherung durchschmelzen ( durchbrennen"), damit der Stromkreis unterbrochen wird. Somit ist er vor Überhitzung geschützt. - Die einfachste Art der Sicherungen besteht aus einem dünnen Metalldraht in einem Porzellanoder Glaskörper. Er schmilzt durch, wenn bei Kurzschluss (oder bei Überlastung - zu viele Geräte in Betrieb) der Strom zu groß wird. Man spricht dann von einer Schmelzsicherung. Wirkung des Stroms in diesem Versuch : Kapitel II - 7
II.6) Die Glühlampe (Buch S. 312) a) Versuch : Betrachte die zur Verfügung gestellten Glühlampen. Was haben diese Lampen alle gemeinsam? Woraus bestehen sie? b) Warum leuchtet eine Glühbirne? Wie funktioniert sie? c) Welche andere Wirkung des elektrischen Stroms ist noch zu beobachten? d) Ist diese Wirkung erwünscht? Warum? e) Schau dir die Glühbirnen noch einmal genau an? Welche Aufschriften tragen sie? Notiere die Aufschriften. f) Was bedeuten die Aufschriften? g) Warum ist der Draht in einem Glasbehälter? Was enthält der Glasbehälter noch? Wozu ist das gut? h) Warum werden die Glühlampen seit Herbst 2009 stufenweise verboten? Kapitel II - 8
II.7) Magnetismus (Buch S. 317) a) Versuch : Du hast zwei Magneten zur Verfügung. Versuche sie einander zu nähern. Was stellst Du fest? 1) 2) Sind die beiden Enden der Magneten gleich? Wie nennt man die beiden Enden des Magneten? Wie sind sie (manchmal) gekennzeichnet? b) Versuch : Halte einen Magneten in die Nähe von einem Haufen kleiner Nägel. Wo wirken die magnetischen Kräfte? c) Versuch : Du hast verschiedene Materialien zur Verfügung. Welche werden vom Magneten angezogen? Was haben sie gemeinsam? d) Der Kompass : Schlage nach, was ein Kompass ist und wie er funktioniert. Baue selbst einen Kompass aus einer Nadel und einem Stück Kork. Kapitel II - 9
II.8) Der Elektromagnet (Buch S. 315) a) Versuche 3a-g S. 315 Notiere deine Beobachtungen und mache ein Versuchsprotokoll (siehe S. 15). Ein Protokoll (=1 DIN A4 Seite) pro Versuch. b) Wo werden Elektromagneten im Alltag verwendet? II.9) Wie wird der elektrische Strom gewonnen? a) Nimm ein Kabel und wickle es auf, so dass eine Spule entsteht. Befestige es mit ein, zwei Wäscheklammern. Die beiden Enden des Kabels schließt Du am Voltmeter an. Nun bewegst Du den Magneten in die Spule und wieder heraus. Was beobachtest Du? b) Bewege den Magneten in die Spule und halte ihn dort fest. Was beobachtest Du? Wann wird ein elektrischer Strom produziert? c) Befestige nun den Magneten und bewege die Spule hin und her. Was beobachtest Du? Wie wird Strom in einem Dynamometer hergestellt? Wie wird Strom in einem Kraftwerk hergestellt? Kernkraftwerk Nenne verschiedene Arten von Kraftwerken! (Buch S. 325) Kapitel II - 10
Was haben diese Kraftwerke alle gemeinsam? Teile die Kraftwerke ein, in umweltfreundliche und problematische Kraftwerke. Umweltfreundlich Problematisch Nachteil(e) : Warum ist es bisher unmöglich, die gesamte elektrische Energie aus umweltfreundlichen Kraftwerken zu gewinnen? Was kannst Du und deine Familie tun, um möglichst wenig elektrische Energie zu vergeuden? Kapitel II - 11