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Elek­tro­ma­gne­ti­scher Schwing­kreis

In­fo­box

Diese Seite ist Teil einer Ma­te­ria­li­en­samm­lung zum Bil­dungs­plan 2004: Grund­la­gen der Kom­pe­tenz­ori­en­tie­rung. Bitte be­ach­ten Sie, dass der Bil­dungs­plan fort­ge­schrie­ben wurde.

Hin­weis

Es wird dar­auf hin­ge­wie­sen, dass für jedes Ex­pe­ri­ment ent­spre­chend der ei­ge­nen Durch­füh­rung vor der erst­ma­li­gen Auf­nah­me der Tä­tig­keit eine Ge­fähr­dungs­be­ur­tei­lung durch­ge­führt und do­ku­men­tiert wer­den muss. Jede fach­kun­di­ge Nut­ze­rin/jeder fach­kun­di­ge Nut­zer muss die auf­ge­führ­ten In­hal­te ei­gen­ver­ant­wort­lich prü­fen und an die tat­säch­li­chen Ge­ge­ben­hei­ten an­pas­sen.

Weder die Re­dak­ti­on des Leh­rer­fort­bil­dungs­ser­vers noch die Au­to­rin­nen und Au­to­ren der ver­öf­fent­lich­ten Ex­pe­ri­men­te über­neh­men jeg­li­che Haf­tung für di­rek­te oder in­di­rek­te Schä­den, die durch ex­ak­ten, ver­än­der­ten oder feh­ler­haf­ten Nach­bau und/oder Durch­füh­rung der Ex­pe­ri­men­te ent­ste­hen. Wei­ter­füh­ren­de In­for­ma­tio­nen er­hal­ten Sie unter www.​gef​ahrs​toff​e-​schu­le-​bw.​de

Bezug zum Bil­dungs­plan

4. Spe­zi­fi­sches Me­tho­den­re­per­toire der Phy­sik
  1. Die SuS kön­nen Zu­sam­men­hän­ge zwi­schen phy­si­ka­li­schen Grö­ßen un­ter­su­chen.
  2. Die SuS kön­nen Ex­pe­ri­men­te unter An­lei­tung pla­nen, durch­füh­ren, aus­wer­ten, gra­fisch ver­an­schau­li­chen und ein­fa­che Feh­ler­be­trach­tun­gen vor­neh­men.
  3. Die SuS kön­nen com­pu­ter­un­ter­stütz­te Mess­wert­er­fas­sungs- und Aus­wer­tungs­sys­te­me im Prak­ti­kum selbst­stän­dig ein­set­zen.
9. Struk­tu­ren und Ana­lo­gi­en
  1. Die SuS kön­nen das ma­gne­ti­sche und elek­tri­sche Feld als phy­si­ka­li­sches Sys­tem be­schrei­ben und die Grund­la­gen der Max­well­theo­rie ver­ste­hen, in der die Elek­tro­dy­na­mik auf vier Aus­sa­gen zu­rück­ge­führt wird.
  2. Die SuS kön­nen ihre Vor­stel­lun­gen und Aus­drucks­wei­sen über Schwin­gun­gen und Wel­len in eine an­ge­mes­se­ne Fach­spra­che und ma­the­ma­ti­sche Be­schrei­bung über­füh­ren.

Grund­kennt­nis­se wer­den bei fol­gen­den The­men er­war­tet:
In­hal­te:
Elek­tro­ma­gne­ti­sche Schwin­gung
En­er­gie­spei­cher und En­er­gie­trans­port auch in Fel­dern

8. Grund­le­gen­de phy­si­ka­li­sche Grö­ßen

Die SuS kön­nen mit wei­te­ren grund­le­gen­den phy­si­ka­li­schen Grö­ßen um­ge­hen: elek­tri­sche Strom­stär­ke, elek­tri­sche Span­nung, elek­tri­sche Feld­stär­ke, ma­gne­ti­sche Fluss­dich­te.

Un­ter­richt­li­cher Zu­sam­men­hang

Ein­satz im Prak­ti­kum der Kurs­stu­fe oder als Ein­stiegs­ex­pe­ri­ment zum elek­tro­ma­gne­ti­schen Schwing­kreis

Pro­blem­stel­lung

Wie ver­hal­ten sich eine Spule und ein Kon­den­sa­tor in ein- und dem­sel­ben Strom­kreis?

Ziel

Sie wer­den ent­de­cken, wie sich Spule und Kon­den­sa­tor im Strom­kreis ver­hal­ten. Da­durch ver­tie­fen Sie Ihre Kennt­nis­se zu elek­tri­schen und ma­gne­ti­schen Fel­dern. Sie ge­win­nen zu­neh­mend Si­cher­heit beim Ex­pe­ri­men­tie­ren mit dem Mess­wert­er­fas­sungs­sys­tem CASSY.

Auf­ga­ben­stel­lung

Eine Spule und ein Kon­den­sa­tor wer­den in einem Strom­kreis ge­schal­tet. Durch Um­le­gen eines Schal­ters wird der Kon­den­sa­tor ge­la­den und ent­lädt sich nach dem Um­le­gen über die Spule. Was ge­schieht? Zeich­nen Sie den zeit­li­chen Ver­lauf der Span­nung am Kon­den­sa­tor und der Strom­stär­ke im Strom­kreis auf.

Ge­rä­te
Note­book
1 Po­cket-CASSY (524 006) mit USB-Kabel
1 UIP-Sen­sor S (524 0621)
1 Spule 1000 Win­dun­gen (590 84)
1 Kon­den­sa­tor 4,7 μF (578 16) (oder ähn­lich)
1 Um­schal­ter (z.B. 582 81)
Steck­sys­tem (576 74)
Kabel

Auf­bau

Bauen Sie die Schal­tung auf.

Schaltplan

Die Ver­wen­dung des Trig­gers würde sich hier an­bie­ten, hat je­doch beim Tes­ten nicht funk­tio­niert. Daher fol­gen­de Ein­stel­lun­gen vor­neh­men und Schal­ter kurz nach Start der Mes­sung um­le­gen.

Messparameter

Auf­ga­be zur Vor­be­rei­tung

Stel­len Sie Ver­mu­tun­gen über das Ver­hal­ten von Kon­den­sa­tor und Spule in einem elek­tri­schen Strom­kreis auf!

Durch­füh­rung

Laden Sie den Kon­den­sa­tor durch Um­le­gen des Schal­ters mit einer Span­nung von ca. 10 V. Star­ten Sie die Mes­sung und ent­la­den Sie den Kon­den­sa­tor über die Spule wie­der­um durch Um­le­gen des Schal­ters.

Aus­wer­tung

  1. Be­schrei­ben Sie die er­hal­te­nen Schau­bil­der. Wel­che Ge­mein­sam­kei­ten und Un­ter­schie­de fal­len auf? Wie kom­men diese Schau­bil­der zu­stan­de?
  2. Wel­che Ana­lo­gi­en zu me­cha­ni­schen Vor­gän­gen er­ken­nen Sie?
  3. Dis­ku­tie­ren Sie die Pha­sen­be­zie­hun­gen zwi­schen Span­nung und Strom­stär­ke.

Ver­suchs­bei­spiel

Auf­bau:

Versuchsaufbau

Dia­gramm:

Diagramm

Down­load

Elek­tro­ma­gne­ti­scher Schwing­kreis: Her­un­ter­la­den [doc] [428 KB]

 

Wei­ter mit Cassy 1: En­er­gie­spar­lam­pe