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Lernen an Stationen: Salze und Elektromagnetismus

2. Materialien 2.1 Physik

Zur Einführung und als Möglichkeit zur Selbstkontrolle wurde den Schülerinnen und Schülern zu Beginn ein Laufzettel ausgehändigt:

Stationen zum Thema Elektro – Magnetismus

Wichtige Inhalte zu diesem Thema kannst Du Dir selbst erschließen. Allerdings stehen uns nicht wie sonst so viele Geräte zur Verfügung, dass Du in Deiner Gruppe alle Experimente nacheinander machen kannst. Statt dessen sind die Versuche und Buchtexte in 14 Stationen angeordnet. Bis einschließlich Freitag, 24.09.99 musst Du wenigstens sechs davon bearbeiten, also etwas mehr als eine pro Stunde. Bitte hole Dir dazu die Geräte und Anleitungen von vorn und bringe sie nach Gebrauch zurück. Notiere Dir das Nötige, z.B. damit Du Ergänzungen zu hause vornehmen kannst. Die erforderlichen Netzgeräte stehen nebenan im Schrank. Bitte hole sie nach Bedarf.

Deine Ergebnisse musst Du am Freitag, 24.09.99, nach der Physikstunde bei mir abgeben, damit ich sie während der Klassenfahrt nachsehen kann. Darum bitte termingerecht abgeben.
Damit Du einen Überblick bekommst und Deine Arbeit einteilen kannst, hier die Themen:

Abteilung 1: Magnetfelder mindestens drei Stationen bearbeiten

Station 1: Feld eines Dauermagneten ð
Station 2: Bau eines Elektromagneten ð
Station 3: Aus der Geschichte ð
Station 4: Parallele Leiter ð
Station 5: Elektromotor ð
Station 6: Übungen ð

Abteilung 2: Stromerzeugung durch Induktion mindestens eine Station bearbeiten

Station 7: Induktion mit bewegtem Magneten ð
Station 8: Induktion bei Wechselstrom ð
Station 9: Das Trafogesetz ð

Abteilung 3: Anwendungen mindestens zwei Stationen bearbeiten

Station 10: Aus der Geschichte
Station 11: Magnetische Datenspeicherung ð
Station 12: Mikrofon ð
Station 13: Lautsprecher ð
Station 14: Alles klar? ð

Viel Erfolg!

PS: Für reine Lesearbeiten darf eine Gruppe auch kurz ins Forum gehen.
Zu einer Station gehört jeweils die schriftliche Bearbeitung der mit einem ® gekennzeichneten Aufgaben.

Die Arbeitsblätter werden aus technischen Gründen nur inhaltlich wiedergegeben:

Station 1: Das Feld eines Dauermagneten ( Ausstattung 4 mal vorhanden)

(Erkunden des Feldverlaufes an Dauermagneten mit Hilfe eines Zeichenkompasses LEYBOLD 510 53 zur Wiederholung aus Klasse 8)
Überlege, wie Du mit der Nadel herausfinden kannst, wo Nordpol bzw. Südpol liegen. Schreibe dazu einen kurzen Merktext in Dein Heft.
Warum nennt man das Feld eines Hufeisenmagneten wohl “homogen”?

Station 2: Bau eines Elektromagneten (Ausstattung 2 mal vorhanden)

(Herstellen eines Elektromagneten gemäß Buchtext, erproben mit Zeichenkompass)
Überlege, wie Du vorhersagen kannst, wo Nordpol bzw. Südpol Deines Magneten liegen werden.
Stelle Deine Lösung in Text und Bild dar.

Station 3: Aus der Geschichte (Material dreifach)

(Text über die Entdeckung der magnetischen Wirkung des Stroms durch Orsted)
Überlege, welche technischen Geräte aus Deinem Alltag ohne diese Entdeckung nicht existieren würden und wie die entsprechende Aufgabe vorher bewältigt wurde.

Station 4:Parallele Leiter (einmal aufgebaut)

(Der bekannte Versuch mit parallelen stromführenden Leitern wird in Betrieb genommen und beobachtet)
Fertige eine Skizze der beiden Felder um die Leiter an.
Begründe mit Hilfe der Skizze, was Du beobachtet hast.
Versuche dann die gleiche Aussage mit der Dreifingerregel zu erhalten.

Station 5: Der Elektromotor (Material dreifach)

(Aus einem Baukasten wird ein kleiner Elektromotor selbst gebaut. Es wird untersucht, wie die Bewegung von der Stromrichtung und der Lage des Dauermagneten auf dem Motor abhängt)
Lies den Text zum Motor und suche die entsprechenden Teile im Modellmotor auf.
Beantworte die zugehörigen Fragen aus dem Buch.

Station 6: Übungen (Material dreifach)

(Aufgaben aus dem Buch zur Übung und Vertiefung)

Station 7: Induktion mit bewegten Magneten (Material dreifach)

(Du kannst erfahren, wie man mit bewegten Magneten Strom erzeugen kann und wie dabei die Lorentzkraft hilft.)
Was musst Du tun, damit die Leuchtdiode besonders hell leuchtet?
Lies dazu den passenden Text im Buch nach und vergleiche.

Station 8: Induktion bei Wechselspannung (Material dreifach)

(Versuche mit einem Aufbautransformator, zunächst an Gleichstrom beim Ein/Ausschalten, dann an Wechselspannung)
Stelle Deine Beobachtung in Zeit – Spannungs – Diagrammen dar
Deute Deine Beobachtung des zweiten Versuches durch Vergleich mit Versuch 1
Bearbeite den Buchtext zum Thema und suche heraus, wo über Deinen Versuch gesprochen wird.

Station 9: Das Trafogesetz (Material einmal)

(Versuche mit einem Aufbautrafo mit verschiedenen Windungszahlen)
Notiere Deine Messergebnisse. Deute sie. Vergleiche mit dem Gesetz aus dem Buch

Station 10 : Aus der Geschichte (Material 3 fach)

(Vorlage des Bildes des Generators von Pixii ( Titelbild Naturwissenschaften im Unterricht/Physik, Heft 2/90).)
Fertige eine Skizze an und benenne die wesentlichen Teile und ihre Aufgaben.

Station 11: Magnetische Datenspeicherung (Material dreifach)

(Vorgelegt werden kurze Texte aus Schulbüchern über Tonband, Diskette, Videoband)
Erarbeite Dir die Texte und fertige eine Kurzfassung für Deine Mappe an.

Station 12: Das dynamische Mikrofon (einmal)

(Mit Hufeisenmagnet, Spule an Fäden und Oszilloskop wird das Prinzip eines dynamischen Mikrofons nachgebildet und die erzeugte Spannung dargestellt)
Verfasse für Deine Mappe einen erläuternden Text.

Station 13: Lorentzkraft im Lautsprecher (1 mal)

(Zwei Lautsprechermodelle werden in Text und als Gerät vorgelegt)
Versuche, das Prinzip eines Lautsprechers an dem Bild aus dem Buch mit wenigen Sätzen für interessierte Laien zu erläutern.

Station 14: Alles klar (Material dreifach)

(Aufgaben aus dem Buch zu den Themen Lorentzkraft und Induktion)

Nach Abschluss der Gruppenarbeitsphase wurden einzelne Aspekte im Unterricht vertieft. Vor der anschließenden Klassenarbeit wurde der folgende INHALTSKATALOG vorgelegt. Seine Inhalte beziehen sich z.T. auch auf die der Stationenarbeit voraufgehenden und ihr folgende Stunden.

...den Aufbau einer Fernsehbildröhre beschreiben, die Aufgabe der Teile benennen
...die Ablenkung des Elektronenstrahls durch geladene Platten erläutern
...den Aufbau eines Bildes aus Zeilen und Spalten damit veranschaulichen
...wissen, dass ein Elektronenstrom von einem Magnetfeld umgeben ist
...dessen Richtung angeben
...die Richtung der Lorenzkraft auf Elektronen mit der LHR angeben
...die Wirkung von Ablenkspulen auf Elektronenstrahlen beschreiben
...das Prinzip des Elektromotors beschreiben
...die Bedingungen für das Auftreten einer Induktionsspann8ung nennen
...einen Transformator beschreiben, aus den Windungszahlen auf die Spannungen und Elektronen - Stromstärken schließen
...jeweils mehr als ein Beispiel für die Anwendung von Induktion und Lorentzkraft angeben
...die Lenz’sche Regel kennen und am Beispiel beschreiben.

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Autoren: Stud. Ref'. Frau Birte Bottler, StD Michael Rode, Datum: März 2000. Letzte Änderung am 05. Januar 2001
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