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A-Physik Jahrgang 09 Jahrgang 10

Physik-1 (9/10)Energiewandler

Themenfeld 1 – Ausgewählte Energiewandler

Checkliste/Arbeitsplan

Unterrichtsgang

Die magnetische Wirkung von elektrischen Leitungen hat man schon in Klasse 5 untersucht. Jetzt baut man rotierende Elektromagnete und nennt diese Elektromotoren. Ganz spannend ist die Funktionsweise. Es gibt Typen die man mit Gleichstrom und andere, die man mit Wechselstrom betreiben kann.

Auch beim Transformieren von Strom nutzt man die Eigenschaften der beiden Stromarten. Die Diode, als erstes elektronisches Bauteil wird eingeführt. Die Besonderheit an der Grenzschicht im Bauteil (np-Übergang) wird auch beim Stromerzeugen durch die Solarzelle gebraucht. Die energetische Betrachtung aller Vorgänge schafft die Möglichkeit an der aktuellen Diskussion um Energie (und Klimawandel) fundierter teilzunehmen.

Linkliste (inhaltliche Kompetenz/Kompetenz in Schülersprache/Aufgabe/Link)

Schuljahrgänge 9/10 – grundlegende und erhöhte Anforderungsebene

Die Schülerinnen und Schüler …

beschreiben die magnetische Wirkung des elektrischen Stromes.

Elektrischer Strom kann auch magnetisch sein.

Baue verschiedene Experimente auf und untersuche die Wirkung des Stroms.

Historischer Versuch, Experimente, Bilder

https://static.cornelsen.de/bgd/97/83/06/01/13/76/7/9783060113767_x1SE_148-149.pdf

Erklärung, Anwendung, Quizz

https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/stromwirkungen/grundwissen/magnetische-wirkung-des-elektrischen-stroms

nennen Beispiele für Elektromagnete im Alltag und beschreiben die Wirkungsweise eines Elektromagneten.

Elektromagneten können Eisen anziehen und beim Abschalten des Stromes auch wieder fallen lassen. Gewusst wie.

Umfangreicher Artikel zum Thema

https://de.wikipedia.org/wiki/Elektromagnet

Fachartikel, Relais

https://www.elektro4000.de/magazin/relais-erklaerung-verwendung-funktionsweise/

erklären die Funktionsweise des Elektromotors.

Durch ständiges An- und Abschalten eines Elektromagneten, der sich im Kreis dreht, kann man Bewegung erzeugen.

Praxis, Theorie, Bilder, Animation

https://www.conrad.de/de/ratgeber/technik-einfach-erklaert/elektromotor.html

Leifi, didaktisiert, einfach

https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/kraft-auf-stromleiter-e-motor/versuche/elektromotor

beschreiben Generator und Transformator anhand ihrer energiewan-delnden bzw. übertragenden Funktion.

Dreht man einen Elektromotor, dann kann man Strom erzeugen. Hätte man gerne Strom mit anderen Spannungen, sollte man diesen transformieren (verändern).

Generator:

https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/elektromagnetische-induktion/versuche/generator

https://www.schule-bw.de/faecher-und-schularten/mathematisch-naturwissenschaftliche-faecher/physik/unterrichtsmaterialien/e_lehre_1/induktion/motor_und_generator.htm

Simulation

https://www.walter-fendt.de/html5/phde/generator_de.htm

Erklärungen, Zeichnungen, vom einfachen zum komplexen

https://www.findi.de/images/stories/schule/physik/physik9/Generator.pdf

Linksammlung, Medien

https://www.zum.de/dwu/umapem.htm

Transformator:

Strom induzieren, Induktion, Phänomenologisch

https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/transformator-fernuebertragung/versuche/von-der-induktion-zum-transformator

idealer Transformator, interaktiv

https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/transformator-fernuebertragung/versuche/idealer-transformator-simulation

https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/transformator-fernuebertragung/versuche/spannungstransformation

Lernsequenz

https://www.schule-bw.de/faecher-und-schularten/mathematisch-naturwissenschaftliche-faecher/physik/unterrichtsmaterialien/e_lehre_1/induktion/trafo.htm

Info

https://www.ulfkonrad.de/physik/ph-10-trafo

Anwendung, Beispiel Auto

https://physik-am-auto.de/generator/

beschreiben die Wandlung von Spannung und Stromstärke als weitere Eigenschaften des Transformators.

Wandelt man elektrischen Strom, dann verändert man immer gleichzeitig Spannung und Stromstärke.

Stromtransformation

https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/transformator-fernuebertragung/versuche/stromtransformation

Spannungstransformation

https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/transformator-fernuebertragung/versuche/spannungstransformation

beschreiben das Energieversorgungssystem mit elektrischer Energie hinsichtlich Energiestrom und Wirkungsgrad.

Energie kann man auf verschiedene Weise transportieren. Als elektrische Energie ist dies oft sehr praktisch. Leider geht immer ein wenig beim Transport verloren.

Energie, allgemein

https://www.wissenschaftsjahr.de/2010/energieinkuerze/energie_im_zoom.html

https://www.robert-havemann-gymnasium.de/sites/default/files/bilder/aufgaben/jg10/10a/10abcf-ph-2-wirkungsgrad.pdf

Leifi, Analogie elektr. Strom-Energiestrom

https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/elektrische-grundgroessen/grundwissen/elektrische-spannung-und-energie

Ein Energieheft, eher für Jg.6-8

https://www.bildungsnetzwerk-swl.de/fileadmin/user_upload/Energieheft_Landkreis_St._Wendel_2017.pdf

Lehrkraft

http://www.schulportal-thueringen.de/tip/resources/medien/35000?dateiname=Elektrischer_Strom_und_Energie_-_Physikalische_Grundlagen_und_Modelle_ccbysa4.pdf

http://naturwissenschaften.bildung-rp.de/fileadmin/user_upload/physik.bildung-rp.de/Lehrplan_Sek.1/Handreichungen/TF6/HR_Ph_TF6_online.pdf

https://www.kpk-akademie.de/download/pdn61_1.pdf

für die Lehrkraft, Aufgabenbeispiele

https://lehrplan.lernnetz.de/index.php?DownloadID=408

nennen alltagsbedeutsame Unterschiede von Gleich- und Wechsel-strom.

Den Unterschied zwischen Gleich- und Wechselstrom kann man nicht sehen, aber messen. Manche Anwendungen brauchen Wechselstrom andere Gleichstrom.

https://www.schule-bw.de/faecher-und-schularten/mathematisch-naturwissenschaftliche-faecher/physik/unterrichtsmaterialien/e_lehre_1/elektrizitaetsuebertragung/wechselspannung.htm

beschreiben die gleichrichtende Wirkung einer Diode.

Eine Diode kann den Strom nur einer Richtung weiterleiten. Polt man die Diode um, dann sperrt diese den Strom. Das macht es für ElektrikerInnen interessant.

https://www.zum.de/dwu/umapet.htm

beschreiben das unterschiedliche Leitungsverhalten von Leitern und Halbleitern.

Halbleiter leiten nur halb. Vormittags ja, nachmittags nein. Oder?

https://www.ulfkonrad.de/physik/9-10/elekt2/halbleiter

beschreiben die Vorgänge am pn-Übergang mithilfe geeigneter energetischer Betrachtungen.

Fügt man 2 verschiedene Materialien zusammen, so können an der Grenzschicht eigenartige Erscheinungen gemessen werden.

Erklärung

https://www.schule-bw.de/faecher-und-schularten/mathematisch-naturwissenschaftliche-faecher/physik/unterrichtsmaterialien/e_lehre_1/elektronik/diode.htm

https://www.halbleiter.org/grundlagen/leiter-nichtleiter-halbleiter/

Unterrichtssequenz

http://hans-otto.carmesin.org/images/script1/27-Elektronik9.pdf

beschreiben den Aufbau und die Wirkungsweise von Leuchtdiode und Solarzelle.

Mit einer Solarzelle kann man Strom aus Licht erzeugen. Mit dem Strom kann man dann eine Leuchtdiode zum Leuchten bringen. Der oben genannte pn-Übergang spielt dabei eine wichtige Rolle.

Leuchtdiode

http://www.schulbiologiezentrum.info/AH%2019.77%20%20LED-Werkstatt%20-%20Experimente%20mit%20Leuchtdioden.pdf

https://www.leifiphysik.de/elektronik/halbleiterdiode/grundwissen/leuchtdioden-led-einfuehrung

https://www.conrad.de/de/ratgeber/technik-einfach-erklaert/led-leuchtdiode.html

Solarzelle

https://www.weltderphysik.de/gebiet/technik/energie/solarenergie/photovoltaik/grundlagen/

https://www.enbw.com/blog/energiewende/solarenergie/was-passiert-eigentlich-in-der-solarzelle/

http://www.dgzfp.de/Portals/24/IZ/PDF/Jugend%20forscht/RW%20Emden%202015.pdf

https://ethz.ch/content/dam/ethz/special-interest/dual/educeth-dam/documents/Unterrichtsmaterialien/physik/Photovoltaik%20(Leitprogramm)/photo.doc

erläutern die Vorgänge in Leuchtdioden und Solarzellen energetisch.

Aus Lichtenergie wird elektrische Energie und umgekehrt.

UE

https://www.3male.de/3male/user_upload/Website/Schule/Sekundarstufe-2/Unterrichtseinheit-Photovoltaik.pdf

Klassenarbeit