Klassensatz Elektrik 2.0 „Induktion und Wechselspannung“
Induktion, Magnetfelder und Wechselspannung experimentell untersuchen
Schulstufe: ab Klasse 9
Anzahl Lernende: 6 parallele Lerngruppen mit jeweils 2–3 Schülerinnen und Schülern
Einsatz: Schülerexperimente zu Elektromagnetismus, elektromagnetischer Induktion, Wechselspannung, Transformator, Lenz’scher Regel und Impedanz
Mit dem Klassensatz Elektrik 2.0 „Induktion und Wechselspannung“ können sechs Lerngruppen mit jeweils 2–3 Schülerinnen und Schülern zentrale Zusammenhänge zwischen Magnetismus und Elektrizität selbstständig experimentell untersuchen. Das Set ist für den Physikunterricht ab Klasse 9 konzipiert und ermöglicht neun Versuche zu Elektromagnetismus, Induktion und Wechselspannung.
Die Lernenden untersuchen unter anderem das Magnetfeld einer stromdurchflossenen Spule, den Elektromagneten, elektromagnetische Induktion und die Erzeugung von Wechselspannung. Weitere Versuche behandeln den Transformator, den Ørsted-Versuch, die Lenz’sche Regel, Selbstinduktion und die Impedanz einer Spule.
Das Set deckt darüber hinaus mehrere abiturrelevante Themen ab. Dazu zählen Magnetfelder stromdurchflossener Leiter und Spulen, Induktion in Spulen, Generator und Transformator, die Lenz’sche Regel, Ein- und Ausschaltvorgänge bei Spulen sowie Impedanz. Der für zahlreiche Versuche benötigte U-I-Kern ist sechsfach enthalten, sodass alle Lerngruppen parallel experimentieren können.
Die umfangreiche Handreichung ist Bestandteil des Sets. Zusätzlich stehen die Schülerarbeitsblätter als editierbare Word-Dateien zum kostenlosen Download bereit. Die Versuchsmaterialien enthalten Materiallisten, Durchführungshinweise, Auswertungen und Hinweise für Lehrkräfte. Hinweisboxen, Formelunterstützung und 3D-Abbildungen unterstützen die Lernenden bei der selbstständigen Durchführung.
Für den Versuch Selbstinduktion werden zusätzliche Bauteile benötigt. Diese sind entweder im Klassensatz Elektrik „Grundschaltungen“ 23410 vorhanden oder können mit dem Ergänzungssatz Induktion und Wechselspannung ergänzt werden.
Mit einem Kompass wird das durch einen elektrischen Strom (2 A) verursachte Magnetfeld einer Spule mit 8 Windungen untersucht.
Bei der Auswertung wird auch der Einfluss des Erdmagnetfelds auf die Beobachtung thematisiert.
Der Einfluss der Spulenparameter Windungszahl, Stromstärke und Permeabilität auf die Stärke des Magnetfelds wird qualitativ untersucht. Dabei wird die Stärke des Magnetfelds danach beurteilt, wie stark ein Eisenblechstreifen vom oberen Ende eines in der Spule befindlichen I-Kerns angezogen wird.
In vier kleinen Teilexperimenten wird jeweils untersucht, wie sich mit Permanentmagneten und einer Spule eine möglichst hohe Spannung induzieren lässt.
Dabei wird die Höhe der Spannung durch den Ausschlag eines direkt an die Spule angeschlossenen Galvano- oder Multimeters bestimmt.
Ein drehbar gelagerter Permanentmagnet wird vor einer Spule in Rotation versetzt. Die in der Spule generierte Wechselspannung wird mit einem
direkt an die Spule angeschlossenen Galvanometer beobachtet.
In einem unbelasteten Transformator werden mit zwei Multimetern Primär- und Sekundärspannung gemessen.
In der Auswertung wird der gesetzmäßige Zusammenhang zwischen den gemessenen Spannungen und den Windungszahlen der Spulen selbstständig entdeckt.
Mit einem Kompass wird das durch einen elektrischen Strom verursachte Magnetfeld eines Kupferdrahts untersucht. Neben den klassischen Erkenntnissen aus dem Ørsted-Experiment wird auch der störende Einfluss des Erdmagnetfelds auf diesen Versuch thematisiert.
Ein Stabmagnet wird zügig in einen frei hängenden Aluminiumring hinein bewegt. Anschließend werden die Beobachtungen auf das Induktionsgesetz und die Lenz’sche Regel zurückgeführt.
Der Einfluss einer Spule auf den Ein- und Ausschaltvorgang wird in einfachen Stromkreisen aus Schaltern, Lampen und LEDs beobachtet.
Mit einem Funktionsgenerator wird über einen Messwiderstand indirekt die Induktivität mit und ohne Eisenkern bestimmt.
- 6 × Nadelhalter mit Steckerstift
- 6 × Spule für Schüler, 1200 Windungen
- 6 × U-Kern mit I-Kern und Halteschraube
- 1 × Packung Glühlampen, E10/4 V/1,0 A, klar
- 6 × Kurzschlußring Alu 40 mmØ
- 6 × Krokodilklemme
- 6 × Haltebügel auf Steckerstift
- 6 × Flachstabmagnet, AlNiCo, mit Lagerpfanne
- 2 × Kupferdraht, weich, 450/1,5 mm
- 1 × Hartplastikbox ca. 540x450x150 mm
- 12 × Abgreifklemme mit 4-mm-Stecker
- 1 × Nähgarn, Baumwolle
- 18 × Magnet, AlNiCo, 23 mm, Nordpol rot markiert
- 1 × Eisenblechstreifen
- 6 × Spule für Schüler, 600 Windungen
- 6 × Drahtspule mit 8 Windungen
- 6 × Baustein Prüfstrecke
- 1 × Schaumstoffeinlage, oben 505x355x40 mm
- 6 × Kompassnadel, 32 mm
- 6 × Kompasse 25mm Ø, einzeln
- 1 × Einräumplan KS Elektrik 2.0 - Induktion und Wechselspannung - 01.00
- 1 × Schaumstoffeinsatz, unten 515x370x100 mm
- 6 × Stck. Hülse für Kohlestäbe
| Art-Nr. | Artikel |
Preis
* Preis inkl. MwSt. |
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U-Kern mit I-Kern und Halteschraube | € 82,40 * |
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Eisenblechstreifen | € 14,99 * |
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Nähgarn, Baumwolle | € 3,36 * |
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Packung Glühlampen, E10/4 V/1,0 A, klar | € 7,90 * |
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Magnet, AlNiCo, 23 mm, Nordpol rot markiert | € 2,68 * |
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Spule für Schüler, 1200 Windungen | € 60,77 * |
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Abgreifklemme mit 4-mm-Stecker | € 5,34 * |
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Nadelhalter mit Steckerstift | € 10,09 * |
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