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Energiesparlampe

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.gefahrstoffe-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.
7. Wahrnehmung und Messung

Die SuS können den Zusammenhang und den Unterschied zwischen der Wahrnehmung beziehungsweise Sinneswahrnehmung und ihrer physikalischen Beschreibung bei folgenden Themenstellungen reflektieren:
Inhalte:
Wahrnehmung: Helligkeit
Messung: Intensität

10. Naturerscheinungen und technische Anwendungen

Die SuS können weitere Erscheinungen in der Natur und wichtige Geräte funktional beschreiben.
Inhalte:
Alltagsgeräte

Unterrichtlicher Zusammenhang

Einsatz im Praktikum der Kursstufe

Problemstellung

Stimmen die Behauptungen, die häufig von Befürwortern bzw. Kritikern von Energiesparlampen geäußert werden?

Ziel

Durch eigenes Experimentieren werden Sie Hypothesen zu Energiesparlampen überprüfen. Dadurch werden Sie mehr über das Verhalten dieser neuen Leuchtmittelgeneration herausfinden. Dabei gewinnen Sie Sicherheit im Umgang mit dem Messwerterfassungssystem CASSY.

Aufgabenstellung

Prüfen Sie Behauptungen zu Energiesparlampen nach und nehmen Sie auf der Grundlage Ihrer Beobachtungen dazu Stellung. Gehen Sie möglichst auch weiteren Fragestellungen nach, die sich beim Experimentieren für Sie ergeben.

Geräte
Notebook
2 Pocket-CASSY (524 006) mit USB-Kabel
1 UIP-Sensor S (524 0621)
1 1-Lux-Adapter S (524 0511) mit Gebrauchsanweisung (524 0511) und Lux-Sensor (666 243) mit Gebrauchsanweisung (666 243)
1 Energiesparlampe (12 V DC/11 W) mit Fassung E 27
1 Glühlampe 24 V / 60 W
Stativmaterial
Kabel
Vorbereitung: Das System Adapter – Sensor muss vor der ersten Messung kalibriert werden.

Aufgaben zur Vorbereitung

Laden Sie von der Homepage der Fa. Leybold-Didactic die Gebrauchsanweisungen zu den oben genannten Sensoren und Adaptern herunter und machen Sie sich damit vertraut.

Recherche im Internet: Was versteht man unter der Beleuchtungsstärke und Bestrahlungsstärke. Was bedeutet 1 Lux?

Aufbau

Schließen Sie je nach Aufgabenstellung den entsprechenden Sensor an das Pocket-CASSY an. Sorgen Sie mittels Stativmaterial für einen stabilen, übersichtlichen Versuchsaufbau.

Durchführung

  1. Behauptung: Energiesparlampen sind noch nicht ausgereift. Es dauert viel zu lange, bis sie richtig leuchten.
    1. Schließen Sie den Lux-Adapter an das Pocket-CASSY an und nehmen Sie die Beleuchtungsstärke als Funktion der Zeit auf.
    2. Interpretieren Sie die Kurve und bewerten Sie die Behauptung I. Was folgern Sie?
  2. Behauptung: Wird die Lampe nur kurze Zeit betrieben, so verbraucht man durch den Einschaltvorgang mehr Energie als mit einer konventionellen Glühlampe.
    Frage: Wie ist der zeitliche Verlauf der elektrischen Leistung beim Einschalten?
    1. Schließen Sie den UIP-Sensor so an, dass damit Strom und Spannung beim Einschalten gleichzeitig gemessen werden kann. Registrieren Sie U und I als Funktion der Zeit und stellen Sie sie in einem gemeinsamen Diagramm dar.
    2. Wie wird das Zeit-Leistungs-Diagramm aussehen? Überprüfen Sie Ihre Hypothese.
    3. Falls zwei Pocket-CASSYs zur Verfügung stehen: Vergleichen Sie den zeitlichen Verlauf der Beleuchtungsstärke mit dem zeitlichen Verlauf der elektrischen Leistung. Schließen Sie dazu das zweite Pocket-CASSY mit dem Luxsensor an und registrieren Sie den zeitlichen Verlauf der Beleuchtungsstärke und der elektrischen Leistung.
      Wie verhalten sich die beiden Größen zueinander? Stellen Sie das Ergebnis in geeigneter Weise dar.
    4. Mit einem leistungsfähigeren Messwerterfassungssystem wurde die elektrische Leistung P(t) und die Beleuchtungsstärke E(t) während der ersten 0,5 s registriert.

      P(t) und E(t) Diagramm

      Laden Sie die zugehörige Messdatei E-Lampe0-0,5s.lab . Ermitteln Sie die für den Einschaltvorgang benötigte elektrische Energie und vergleichen Sie sie mit der Energie beim Einschalten einer herkömmlichen Glühlampe.
  3. Auf der Verpackung wird die Energiesparlampe mit einer herkömmlichen Glühlampe verglichen. Stimmt das?

    Vergleichsangaben Energiesparlampe - Glühlampe

Versuchsbeispiel

Aufgabe I a)
Aufbau:

Aufbau

Diagramm:

Diagramm

Aufgabe II a)
Aufbau:

Aufbau

Diagramm:

Diagramm

Aufgabe II b)

Messparameter Cassy 2

Diagramm mit Messparameter Cassy 1

Aufgabe II c) und d)
Aufbau:

Aufbau

Diagramme:

Diagramm P(t) und E(t)

Diagramm Verhältnis v(t)

Diagramm Leistung und Gesamtenergie

Aufgabe III

Aufbau

Aufbau

Aufbau

Variation der Betriebsspannung der Glühlampe ergibt:
leiche Beleuchtungsstärke wie eine 40 W Glühlampe
Gleicher visueller Helligkeitseindruck wie eine 65 W Glühlampe

Download

Energiesparlampe: Herunterladen [doc] [633 KB]

 

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