Grundgrößen der Elektrizitätslehre

5.   Grundgrößen der Elektrizitätslehre <25>

Im ZPG-Material gibt es auch Anregungen zu differenzierten Aufgabenstellungen im Bereich der Elektrizitätslehre

Der hier dargestellte Unterrichtsgang führt das elektrische Potenzial über die Analogie mit dem Wasserstromkreis ein.

3.2.5 (1) grundlegende Bauteile eines elektrischen Stromkreises benennen und ihre Funktion beschreiben (unter anderem Schaltsymbole )

3.2.5 (5) den Aufbau eines Stromkreise unter Vorgabe einer Schaltskizze durchführen sowie Stromkreise in Form von Schaltskizzen darstellen

Der elektrische Stromkreis <2>

2.2.1 zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung unterscheiden

2.2.3 sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen austauschen

Wie bringt man ein Lämpchen zum Leuchten?

Offener erkundender Schülerarbeitsauftrag mit Experimenten

3.2.5 (2) die elektrische Leitfähigkeit von Stoffen experimentell untersuchen ( Leiter, Nichtleiter )

Leiter und Nichtleiter <2>

2.1.3 Experimente zur Überprüfung von Hypothesen planen (unter anderem vermutete Einflussgrößen getrennt variieren);

2.1.4 Experimente durchführen und auswerten, dazu gegebenenfalls Messwerte erfassen

2.2.5 physikalische Experimente, Ergebnisse und Erkenntnisse – auch mithilfe digitaler Medien – dokumentieren (Beschreibungen, Tabellen, Diagramme); (

2.3.3 Hypothesen anhand der Ergebnisse von Experimenten beurteilen;

Welche Stoffe leiten den elektrischen Strom?

Hypothesen sammeln (Plenum)

Schülerarbeitsauftrag mit Experimenten zur Überprüfung der Hypothesen

3.2.5 (4) den elektrischen Stromkreis und grundlegende Vorgänge darin mithilfe von Modellen erklären

Vergleich Wasserstromkreis und elektrischer Stromkreis <1>

(Vergleich der Bauteile)

2.1.10 Analogien beschreiben und zur Lösung von Problemstellungen nutzen

Was haben ein elektrischer und ein Wasserstromkreis gemeinsam?

Schülerarbeitsauftragzu Analogien zwischen elektrischem und Wasserstromkreis

3.2.5 (3) qualitativ beschreiben, dass elektrische Ströme einen Antrieb beziehungsweise eine Ursache benötigen und durch Widerstände in ihrer Stärke beeinflusst werden (… Potential, Spannung …)

3.2.5 (4) den elektrischen Stromkreis und grundlegende Vorgänge darin mithilfe von Modellen erklären

Einführung der Spannung als Antrieb des elektrischen Stroms <4>

(Analogieschluss vom Druckunterschied beim Wasserkreislauf zum Potentialunterschied beim elektrischen Stromkreis, „Potentialfärberegel“)

2.1.10 Analogien beschreiben und zur Lösung von Problemstellungen nutzen

Was treibt den elektrischen Strom an?

3.2.5 (5) den Aufbau eines Stromkreise unter Vorgabe einer Schaltskizze durchführen sowie Stromkreise in Form von Schaltskizzen darstellen

3.2.5 (6) Spannung messen

3.2.5 (7) in einfachen Reihen- und Parallelschaltungen Gesetzmäßigkeiten für [die] Spannung beschreiben (Maschenregel)

Messung der elektrischen Spannung <3>

(u.a. Anwendung auf mehrere Bauteile in Reihe, "Entdecken" der Maschenregel)

2.1.1 Phänomene und Experimente zielgerichtet beobachten und ihre Beobachtungen beschreiben;

2.1.4 Experimente durchführen und auswerten, dazu gegebenenfalls Messwerte erfassen

Wie misst man die elektrische Spannung?

Schülerarbeitsaufträge mit Experimenten zum Erproben und Einüben der Messtechnik

3.2.5 (3) qualitativ beschreiben, dass elektrische Ströme einen Antrieb beziehungsweise eine Ursache benötigen und durch Widerstände in ihrer Stärke beeinflusst werden ( Stromstärke, … Widerstand, Ladung )

3.2.5 (4) den elektrischen Stromkreis und grundlegende Vorgänge darin mithilfe von Modellen erklären

3.2.5 (5) den Aufbau eines Stromkreise unter Vorgabe einer Schaltskizze durchführen sowie Stromkreise in Form von Schaltskizzen darstellen

3.2.5 (7) in einfachen Reihen- und Parallelschaltungen Gesetzmäßigkeiten für [die] Stromstärke beschreiben (Knotenregel)

Einführung der elektrischen Stromstärke <4>

(Stromstärke, Widerstand qualitativ, Knotenregel)

2.1.10 Analogien beschreiben und zur Lösung von Problemstellungen nutzen

Was versteht man unter der elektrischen Stromstärke?

Hinweise:  Einführung z.B. über Wasseranalogie bis zur "Wasserstromstärke", Widerstand auch mit Analogie im Wasserstromkreis, Analogieschluss zur Knotenregel aus dem Wassermodell für einfache verzweigte Stromkreise

3.2.5 (6) Stromstärke messen

Messung der elektrischen Stromstärke <2>

(u.a. Anwendung bzw. Überprüfung der Knotenregel)

2.1.1 Phänomene und Experimente zielgerichtet beobachten und ihre Beobachtungen beschreiben;

2.1.4 Experimente durchführen und auswerten, dazu gegebenenfalls Messwerte erfassen

Wie misst man die elektrische Stromstärke?

Schülerarbeitsaufträge mit Experimenten zum Erproben und Einüben der Messtechnik

3.2.5 (10) die thermische und die magnetische Wirkung des elektrischen Stroms und einfache Anwendungen erläutern

3.2.5 (11) Gefahren des elektrischen Stroms beschreiben sowie Maßnahmen zum Schutz erklären (zum Beispiel Sicherung, Schutzleiter)

Wirkungen und Gefahren des elektrischen Stroms <3>

2.1.1 Phänomene und Experimente zielgerichtet beobachten und ihre Beobachtungen beschreiben;

2.3.7 Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten und im Alltag mithilfe ihres physikalischen Wissens bewerten

Welche Wirkungen hat der elektrische Strom?

z.B. Lernzirkel zu den Wirkungen des elektrischen Stroms, u.a. auch Klingelschaltung

Gefahren des elektrischen Stroms: z.B. auch Bimetallsicherung, Schmelzsicherung,

3.2.5 (8) den Energietransport im elektrischen Stromkreis und den Zusammenhang zwischen Stromstärke, Spannung, Leistung und Energie beschreiben ( )

3.2.5 (9) physikalische Angaben auf Alltagsgeräten beschreiben (Spannung, Stromstärke, Leistung)

Elektrische Leistung <4>

2.1.8 mathematische Umformungen zur Berechnung physikalischer Größen durchführen;