Unterrichtsmaterialien Elektromagnet: Ganze Werke Seite 2/5
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Physik
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Gesamtwerk
Die elektromagnetische Induktion
Die elektromagnetische Induktion ist für viele wichtige alltägliche Anwendungen ein grundlegendes physikalisches Prinzip. Ohne dieses Prinzip würden sich viele Probleme in der Strombereitstellung und Stromversorgung ergeben. Die dahinterstehende Physik ist jedoch bereits seit dem 19. Jahrhundert bekannt und wird auch heute noch gleichbleibend verwendet. Dieser Beitrag beleuchtet die Grundlagen der elektromagnetischen Induktion, führt wichtige Begriffe wie Lorentzkraft, Lenz‘sche Regel und Selbstinduktion ein und stellt Aufgaben bereit, anhand derer Ihre Schülerinnen und Schüler die Thematik verinnerlichen.
Gesamtwerk
Auf den Strom(er) gekommen
Ohne den Einsatz von Elektromotoren und Generatoren ist eine Einhaltung der Klimaziele nicht erreichbar. Das physikalische Prinzip hinter der hierfür genutzten Technik ist dabei recht simpel und einfach verständlich. Warum also nicht mal unter die Motorhaube des E-Autos schauen und verstehen, wie es funktioniert?
Gesamtwerk
Die Lenz'sche Regel
Die Induktionsspannung ist so gepolt, dass sie durch einen von ihr erzeugten Strom der Ursache des Induktionsvorgangs entgegenwirkt – dieses „Lenz’sche Regel“ genannte –Gesetz entdecken Ihre Schülerinnen und Schüler in diesem Beitrag. Sie begeben sich zunächst gedanklich in das Laboratorium von Ernst Werner Siemens und lernen die von ihm entwickelte Dynamomaschine kennen. Die Funktionsweise eines Generators und Elektromotors wird anhand dieser Maschine klar. Da die Schüler die Gedanken des Erfinders nachvollziehen und seine Entdeckungen experimentell erhärten können, ist der Beitrag besonders motivierend.
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Gesamtwerk
Kondensatoren mit variabler Kapazität
Kondensatoren zählen zu den wichtigsten Bauelementen der Elektrotechnik. Sie speichern elektrische Ladung und elektrische Energie. Die einfachste Bauform hat der Plattenkondensator. Da sein elektrisches Feld (nahezu) homogen ist, ist seine mathematische Beschreibung vergleichsweise einfach, weshalb er gerne im Schulunterricht behandelt wird.
Gesamtwerk
Elektrizitätslehre und Magnetismus
Rätsel und Spiele besitzen erfahrungsgemäß eine hohe Anziehungskraft und wirken von sich aus motivationsfördernd. Diese Sammlung von neun Rätseln und Spielen zum Thema Elektrizitätslehre und Magnetismus für die fünfte bis zehnte Klasse kann vielfältig im Unterricht eingesetzt werden. Nutzen Sie das Potenzial dieses Beitrags, damit sich Ihre Schülerinnen und Schüler auf spielerische Art und Weise mit den fachlichen Inhalten auseinandersetzen, und animieren Sie sie, ähnliche Rätsel und Spiele für andere Themenbereiche selbst zu gestalten.
Verwandte Themen
Gesamtwerk
Magnetfelder, magnetische Feldstärke und Flussdichte
Die Schüler lernen, den Magnetismus in seinen auf den ersten Blick verschiedenen Formen seines Auftretens anhand von Modellvorstellungen zu verstehen und zu beschreiben. Ihre Schüler lernen auch, wie man die Stärke eines Magnetfelds berechnen kann. Durch eine Reihe von Aufgaben können Ihre Schüler den erarbeiteten Stoff vertiefen und festigen.
Gesamtwerk
Navigation – Wie wir uns mit und ohne Satelliten in der Welt zurecht finden
Navigation – Wie wir uns mit und ohne Satelliten in der Welt zurecht finden
Gesamtwerk
Elektrotechnik in Praktischen Übungen, mit Berufsbildern
Elektrotechnik in Praktischen Übungen, mit Berufsbildern
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Optische Speicher und Lichtleiter
Die Unterrichtsreihe zur Optik für den Physikunterricht in der Sekundarstufe I beschäftigt sich mit unterschiedlichen Möglichkeiten der optischen Signalverarbeitung. Sie sensibilisieren Ihre Klasse für Fragestellungen zur Funktionsweise technischer Alltagsgegenstände wie CDs und DVDs. Motivieren Sie Ihre Klasse durch den Schülerversuch dieses Beitrags, sich mit Gesetzmäßigkeiten der Optik auseinander zu setzen. Mit anwendungsbezogenen Fragestellungen begeistern Sie die Lernenden für die MINT-Fächer.
Gesamtwerk
Kompetenzorientierte Lernerfoglskontrollen
Diese Sammlung von neun Lernerfolgskontrollen zum Thema Elektrizitätslehre und Magnetismus für die fünfte bis zehnte Klasse kann vielfältig im Unterricht eingesetzt werden. Durch den expliziten Bezug zu den erwarteten Kompetenzen in den Hinweisen können die Materialien als Anreiz dienen, in anderen Themengebieten solche Tests selbst zu gestalten. Sie nutzen die konkreten Differenzierungsmöglichkeiten unserer Materialien und motivieren somit die Lernenden in besonderem Maße. Nutzen Sie das Potenzial dieses Beitrags zur individuellen Förderung Ihrer Schülerinnen und Schüler.
Gesamtwerk
Der Generator und Energien der Zukunft
Wie gewinnt man aus alternativen Energien Strom? In diesem Beitrag führen Ihre Schüler Experimente durch und verstehen so, wie mit Generatoren bei Fotovoltaik, Wind- und Wasserkraft Strom gewonnen wird. Sie bewerten die erneuerbaren Energien im gesellschaftlichen Kontext. Eine Lernerfolgskontrolle rundet den Beitrag ab.
Gesamtwerk
Vorkurs Physik für Ingenieure
Der perfekte Einstieg in die Welt der Physik. Kenntnisse der Physik sind eine Grundvoraussetzung für ein erfolgreiches ingenieurwissenschaftliches Studium. In dem Vorkurs wird das nötige Grundwissen der Physik für ein ingenieurwissenschaftliches (oder naturwissenschaftliches) Studium präsentiert. Zu jedem Thema gibt es eine ausführliche Hinführung, viele Abbildungen, durchgerechnete Beispiele und Musteraufgaben. Lösungsschemata werden kompakt aufbereitet und strukturiert dargestellt. Wer dieses Buch durchgearbeitet hat, ist bestens für die Physik-Vorlesung präpariert, auch wenn Schüler:innen das Fach in der Schule abgewählt hatten.
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Technische Kommunikation – mit Satellitentechnik auf der Erde und im Weltraum kommunizieren
Technische Kommunikation – mit Satellitentechnik auf der Erde und im Weltraum kommunizieren
Gesamtwerk
Fehlerkultur
Fehler im Physikunterricht - ein komplexes Thema, das in diesem Heft aus verschiedenen Perspektiven beleuchtet wird. Denn es gibt nicht nur diejenigen Fehler, die Schülerinnen und Schüler beim Lernen von Physik machen. Beispielsweise hat die Physik selbst einen fachspezifischen Umgang mit Fehlern entwickelt. Oder Fehler im Unterricht können einerseits als Lerngelegenheit dienen, andererseits aber auch Lernen behindern. Um aus Fehlern tatsächlich "klug" zu werden, ist eine positive Fehlerkultur nötig, in der Schülerinnen und Schüler auch Raum zum Fehlermachen sowie ausreichend Zeit und Unterstützung zum Lernen aus Fehlern erhalten. Dieses Heft zeigt Wege, eine solche Fehlerkultur im Physikunterricht zu entwickeln. Neben Hintergrundartikeln zum Thema Fehlerkultur im Physikunterricht bietet das Heft in fünf Kapiteln Anregungen, Tipps, Materialien und Unterrichtskonzepte: Im Kapitel "Fehler in der Physik" finden sich Unterrichtsimpulse, die den Umgang mit Fehlern in der Physikgeschichte und in der modernen physikalischen Forschung beleuchten. Der "Umgang mit Messfehlern" ist ein zentrales Thema sowohl in der Physik als auch im Physikunterricht. Hierzu finden sich Unterrichtsansätze und Werkzeuge für den Physikunterricht der Sek. I und der Sek. II, Tipps für Lehrkräfte und Impulse, welche die Sicht der Schülerinnen und Schüler einbeziehen. Im Kapitel "Fehler aus der Sicht der Lehrkräfte" geht es um den Umgang von Physiklehrerinnen und -lehrern mit den Fehlern der Lernenden. Zwei Kapitel beleuchten sowohl verbale als auch non-verbale Reaktionen auf Fehler aus der Perspektive einer lernförderlichen Fehlerkultur. Das Kapitel "Fehler aus der Sicht der Lernenden" beschäftigt sich mit unterschiedlichen Fehlerarten (z.B. Fehler beim Planen von Experimenten, beim Schätzen oder in Klassenarbeiten) und Möglichkeiten für den Umgang damit. Ein Beitrag zum Thema Inklusion nimmt zudem Schülerinnen und Schüler in den Blick, für die das Fehlermachen und der unterrichtliche Umgang damit besonders belastend sein kann. Beim "Lernen aus Fehlern" schließlich geht es um verschiedene Unterrichtsansätze, die Fehler für das Lernen fruchtbar machen. Darüber hinaus bietet das Heft Vorschläge für offene Aufgaben zur Elektrik und zur Sicherheit im Alltag sowie für Experimente zum Flaschenzug sowie zum Thema Wechselstrom.
Gesamtwerk
Umwandlung von Schall in Strom und Strom in Schall
Mikrophone und Lautsprecher sind wesentliche Bestandteile aller Unterhaltungselektronik und Kommunikationstechnik. Man findet sie in Stereoanlagen, Fernsehern, mp3-Playern sowie in Tele-fonen, Handys, Smartphones, Laptops usw. In dieser Einheit werden zunächst die physikalischen und methodischen Grundlagen zur Umwandlung von Schall in Strom mit Hilfe von Mikrophonen und von Strom in Schall mit Hilfe von Lautsprechern vermittelt. Experimente dienen der Vertiefung und dem genaueren Hinterfragen der Funktionsweise von technischen Alltagsgegenständen.
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Elektromagnetische Induktion
In dieser Lerneinheit entwickeln Schülerinnen und Schüler ein Hamsterrad, das elektrische Spannung induziert. Hierbei wird Grundwissen der Elektrizitätslehre wiederholt, es werden experimentelle / planerische Kompetenzen gefördert und es wird zur Auseinandersetzung mit einem komplexen physikalischen Inhalt motiviert. Im Anschluss an die experimentelle Entwicklung des Generators und der Erarbeitung von Induktion durch ein magnetisches Wechselfeld, beurteilen die Schülerinnen und Schüler die Menge der durch diesen Generator bereitgestellten Energie hinsichtlich der titelgebenden Fragestellung: Reicht die Energiemenge aus, um ein Handy zu laden? Eine Lernerfolgskontrolle schließt die Unterrichtsreihe ab.
Gesamtwerk
Messung der Induktivität einer Spule
Ihre Schüler lernen mit mathematischen Werkzeugen, wie quadratischen Gleichungen und Ableitungsregeln, physikalische Probleme zu lösen. Sie werden dazu angeregt, Neues zu erforschen, naturwissenschaftlich zu argumentieren und Lösungen zu interpretieren. Durch verschiedene Versuche, Mess- und Berechnungsverfahren wird die Induktivität von Spulen erforscht.
Gesamtwerk
Elektromagnetische Schwingungen und Wellen
Ihre Schüler lernen Analogien zwischen mechanischen und elektromagnetischen Schwingungen kennen und können so einen Einstieg in das Thema der elektromagnetischen Schwingungen und Wellen finden. Den Schülern werden physikalische Zusammenhänge in einfachen Schwingkreisen bewusst. Die Aufgaben fördern den Umgang mit physikalischen Formeln und regen ebenso zu eigenständigen Überlegungen an.
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Geometrische Optik
Neben einer ausführlichen fachlichen und didaktischen Einführung bietet Ihnen dieses Heft unterschiedliche Unterrichtskonzepte für den Bereich der geometrischen Optik. Die Unterrichtsanregungen beschäftigen sich u.a. damit warum man eigentlich etwas sehen kann, wie man anhand eines Brechungsphänomens den Operator „Erklären“ im Unterricht einführen kann und wie optische Hebung und Brechung zusammenhängen. Darüber hinaus finden Sie Vorschläge zur Beschäftigung mit dem Lichtstrahl-Modell sowie eine Erweiterung der geometrischen Optik im sichtbaren Bereich auf UV-Strahlung. Neben dem Schwerpunktthema "Geometrische Optik" enthält das Heft auch Ideen für den Einsatz digitaler Medien bei der Auseinandersetzung mit Diagrammen in der Mechanik und der Bestimmung der Schallgeschwindigkeit. In der Versuchskartei finden sie Vorschläge für offenes Experimentieren in der Optik sowie für ein Modellexperiment zum Kapillareffekt bei einer Echse.
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Mysterys Physikunterricht 5-10
Spannender Physikunterricht: Finden manche Ihrer Schüler das Fach Physik langweilig? Das muss nicht sein! Mit Hilfe der Mysterys dieses Bandes lassen Sie Ihre Schüler Fachinhalte des Physikunterrichts der Klasse 5 bis 10 anhand spannender Fragen erkunden. So gelingt der problemorientierte Unterricht im Handumdrehen! Mysterys im Fach Physik: Der Band liefert Ihnen 11 Mysterys zu zentralen Lehrplanthemen, wobei jedes der Themen zunächst im Rahmen einer Sachanalyse erläutert wird. Für einen sofortigen souveränen Einsatz der Rätsel im Physikunterricht sorgen didaktisch-methodische Hinweise. So macht es Ihnen keine Probleme, die Mysterys in den unterrichtlichen Kontext einzubetten. Lehrplaninhalte selbst erarbeiten: Den Schülerinnen und Schülern wird zu jedem Mystery eine Einstiegsgeschichte geliefert, welche sie in die Problematik einführt. Nun haben sie die Gelegenheit, das Rätsel mit Hilfe von Basiskärtchen (sowie Erweiterungs- und Vertiefungskärtchen für die Differenzierung) zu lösen. Der Band enthält: 11 komplett ausgearbeitete Mysterys mit Sachanalyse, didaktisch-methodischen Hinweisen, Einstiegsgeschichte, Leitfrage, Arbeitsaufträgen, Basiskärtchen sowie Erweiterungs- und Vertiefungskärtchen; Musterlösungen in Form eines Strukturdiagramms; Hinweise für Möglichkeiten der Diagnose und Förderung sowie der Leistungsmessung.
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Vom Blinklicht zur Ampelschaltung einer Kreuzung
In vielen technischen Geräten sind heutzutage Mikrocontroller verbaut. Ihre Schüler sollen dies am Beispiel der Programmierung einer Ampelschaltung an einer Kreuzung erkennen. Dabei können sie bei der Autofahrerampel eine Tag- und Nachtsituation simulieren, während bei der Fußgängerampel per Taster Grün, begleitet von einem Ton, angefordert werden kann. Dabei lernen sie auch elektronische Bauteile und deren Zusammenführung zu elektronischen Schaltungen kennen. Sie erhalten wertvolle Informationen zu Anschaffungen und zur Organisation in der Sammlung und im Unterricht.
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Die Ursachen des aktuellen Klimawandels
Sintflutartige Überschwemmungen, Erdrutsche, Sturmkatastrophen und Sturmfluten an den Küsten, Hitzewellen in den gemäßigten Breiten und Dürreperioden, winterliche Niederschläge, die z. B. im Alpenraum zunehmend als Regen statt Schnee fallen – sind dies Folgen oder Vorboten des Klimawandels? Bei jeder Naturkatastrophe werden Klimaforscher mit dieser Frage konfrontiert. Gehen Sie mit Ihren Schülern den Ursachen von Treibhauseffekt und Klimawandel auf den Grund.
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Ein Vergleich:
Dieser Beitrag stellt mechanische und elektromagnetische Schwingungen einander gegenüber. Die Schwingungsdauer eines Federpendels und eines elektromagnetischen Schwingkreises werden verglichen. Ihre Schüler berechnen die Spannenergie und auch die elektrische bzw. magnetische Energie. Lenz'sche Regel, Selbstinduktion und Dämpfung werden abschießend betrachtet.
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Die Sonnenenergie
In dieser Reihe lernen Ihre Schüler die drei Komponenten der Sonnenenergie aus dem elektromagnetischen Spektrum kennen: Wärmeenergie, sichtbares Licht und ultraviolette Strahlung. Sie erkunden, wie wir die Sonnenenergie nutzen und welche Gefahren von der Sonnenstrahlung für unsere Gesundheit ausgehen.
Gesamtwerk
Alltagsphänomene beschreiben
Ihre Schüler können nahezu spielerisch in verschiedenen Situationen erfahren, ob sie über physikalische Sachverhalte sprechen können oder ob das Niveau der Unterhaltung zu hoch ist, sodass sie nicht mitreden können. Mit diesem Material erhalten Ihre Lerngruppen gezielte Gesprächsanlässe durch thematisch zusammengehörende Kärtchen.
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