Unterrichtsmaterialien Thermodynamik: Ganze Werke Seite 2/7
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Digital Physik unterrichten
Neue Impulse für den digitalen Physikunterricht; Digitale Medien sind als Werkzeuge im Physikunterricht nicht wegzudenken. Dennoch sind viele Einsatzmöglichkeiten und deren Potenziale noch wenig bekannt. Welche Ideen zum digital gestützten Physikunterricht können dabei helfen, den Unterricht zu verändern und zu verbessern? Dieser Band gibt Antworten auf diese Frage. Er stellt physikspezifische Tools zu den großen fachspezifischen Bereichen „Messen“ und „Simulieren“ sowie zu E-Learning-Plattformen, Schülerfeedbacksysteme und Erklärvideos vor. Dabei zeigt er die Grundlagen der Digitalisierung im Physikunterricht systematisch und praxisorientiert auf – unter folgegenden Aspekten: Was sind die Grundideen? Was sind die technischen Funktionsprinzipien? Was sind die physikdidaktischen Ideen? Welche Vorteile verspricht man sich? Welche Ziele können auf welche Weise verfolgt werden? In diesem Kontext wird jeweils auch kurz auf die historische Entwicklung digitaler Werkzeuge eingegangen. Lehrkräfte erhalten differenzierte Impulse für ihren Physikunterricht: Was ist heute möglich? Welche Varianten gibt es? Welche Computerprogramme sind auf dem Markt? Wo findet man Materialien, Software oder Literatur? Das Buch richtet sich insbesondere an Lehramtsstudierende, Referendar:innen, Berufseinsteiger:innen, Lehrkräfte im Fach Physik sowie Aus- und Fortbildner:innen.
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Der Mechanik auf der Spur
Radfahren kann doch jeder! – doch wie funktioniert es eigentlich? Führen Sie Ihren Klassenausflug durch die Welt der Physik des Radfahrens fort und bringen Sie Ihren Schülerinnen und Schülern auch den zweiten Teil dieser Thematik näher. Die Lernenden gehen dabei unter anderem der Frage nach, welche Kräfte und Widerstände beim Radfahren auftreten. Außerdem wird die Kraftübertragung bei entsprechender Schaltung untersucht. Durch die Bearbeitung von umfangreichen Übungsaufgaben bewegen sich die Jugendlichen trittsicher und erreichen nicht nur das Ausflugs- sondern auch das Lernziel im Bereich der Mechanik.
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Physik & Technik
Das Motto „Vom Wissen zum nachhaltigen Handeln“ des BundesUmweltWettbewerbes könnte auch das Motto dieses Heftes sein, so praxisorientiert und gleichzeitig physiknah sind die Beispiele. Schülerinnen und Schüler haben bei allen hier vorgestellten Unterrichtsgängen und -ideen die Möglichkeit, die Welt zu erforschen – aber auch die Möglichkeit, mit Physik und Technik die Zukunft selbst zu gestalten. Das ist ein wesentlicher Schritt für den modernen Physikunterricht. Denn der Physikunterricht sollte ein Ort sein, an dem die jungen Menschen sachliche Hintergründe ihrer Sorgen erkennen, ihre Handlungsspielräume erweitern und gestärkt hervorgehen können. Und die eigenen Handlungsspielräume lernt man in der Kombination von Physik und Technik am besten kennen. Der Themenschwerpunkt des Heftes gliedert sich in vier Kapitel: Technische Geräte als Unterrichtsgegenstand; Technikeinsatz im Physikunterricht; Technik & Umwelt; Technik & Weltraum. Einige Beispiele aus dem vielfältigen Themenspektrum der Unterrichtsideen sind: Synchronmotor des Elektroautos - mit Augmented Reality besser verstehen; Magnetresonanztomographie; Videoanalyse des Drohnenfluges; Robotor-Modellexperimente zu nachhaltiger Landwirtschaft; Technische Aspekte der Marsrover. Neben dem Schwerpunktthema gibt es auch Beiträge zur Elektronenbeugung und zur Differenzierung sowie die Versuchskartei mit Experimente zu Luft- und Glaslinsen unter Wasser und zur freien Konvektion von Flüssigkeiten.
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MINT Zirkel – Ausgabe 2, Juni 2022
Wie vielseitig grüner Wasserstoff ist, welchen Beitrag Hecken leisten, wie sich Schülerinnen und Schüler mit den Phänomenen der Quantenphysik vertraut mach können und vieles mehr erwarten euch in der neuen Ausgabe von MINT Zirkel. Außerdem sind wieder einige Zusatzmaterialien für euch dabei. Jetzt reinschauen!
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Wärmekapazität von Festkörpern, Flüssigkeiten und Gasen
Die spezifische Wärmekapazität ist eine der wichtigsten Stoffgrößen der Wärmelehre. Sie gibt an, wie viel Wärmeenergie einem Kilogramm eines Stoffes zugeführt werden muss, damit sich seine Temperatur um ein Kelvin erhöht. Die Schülerinnen und Schüler werden in dieser Unterrichtssequenz anhand von Arbeitsblättern und Beispielen an die Thematik der Wärmelehre herangeführt. Eine Lernerfolgskontrolle zum Abschluss der Einheit bietet die Möglichkeit, die Lernfortschritte der Schülerinnen und Schüler zu überprüfen.
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Physikdidaktik kompakt
Fachdidaktisches Grundlagenwissen für lernwirksamen Physikunterricht. Fachdidaktisches Grundlagenwissen ist essentiell – für die Vorbereitung, Durchführung und Reflexion von lernwirksamem Physikunterricht. In gebündelter Form fasst Physikdidaktik kompakt die wichtigsten Ergebnisse physikdidaktischer Forschung in drei Bereichen zusammen und verzahnt dabei Theorie und Praxis. Diese Bereiche umfassen: Physikalische Bildung, Lernen von Physik, Gestalten von Physikunterricht. Physikdidaktik kompakt wendet sich an Lehramtsstudierende, Lehrkräfte und Lehreraus- und -weiterbildner. Studierende bekommen die Möglichkeit, kurz und übersichtlich einen Einstieg in die Didaktik der Physik. Junge Lehrkräfte erhalten Gelerntes knapp zusammengefasst als Erinnerungsstütze und zum Nachschlagen; erfahrenen Lehrkräften bietet sich die Gelegenheit, sich rasch mit aktuellen Themen vertraut zu machen. Lehreraus- und weiterbildner können den Band begleitend einsetzen.
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Zirkulation der Atmosphäre
Zirkulation der Atmosphäre
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Fliegen
Dieses Heft beleuchtet das Thema Fliegen aus verschiedensten Blickwinkeln, z.B. wird die Bedeutung des Wetters für die Luftfahrt unter Berücksichtigung von Luftdruck, Corioliskraft und Wetterfronten erläutert. Aber auch Englisch als Sprache der Luftfahrt und verschiedene Umweltaspekte wie beispielsweise CO2-Emissionen oder Lärm werden behandelt. Diese Handreichung unterstützt den Unterricht in der Oberstufe und vermittelt Lehrkräften als Stoffsammlung die wesentlichen Grundlagen im Umfeld des Fliegens, um ein Projekt oder Projekttage zu organisieren – etwa zur Aerodynamik. Aber nicht nur für das Fach Physik werden Sie viele Anregungen für den Unterricht finden, sondern auch für die Fächer Biologie, Geographie, Englisch, Wirtschaftskunde, Technik oder Chemie. Das Besondere an diesen Materialien ist der fächerübergreifende Aspekt.
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Landwind, Seewind und der Golfstrom
Wie entsteht Wind? Am Beispiel der Verhältnisse an der Küste wird die Entstehung von Land- und Seewind als lokales Klimaphänomen erklärt. Die Schülerinnen und Schüler erfahren dabei die Aussagekraft der Gleichung für die Wärmemenge durch zielgerichtete Interpretation der Einflussgrößen wie spezifische Wärmekapazität oder Temperatur. Parallel wird schrittweise das Modell eines geschlossenen Energiekreislaufs eingeführt. Dieses Modell wird auf die Verhältnisse im Golfstrom als globales Phänomen übertragen.
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Bionik
Bionische Anwendungen faszinieren: Auf der einen Seite zeigt sich in ihnen die Fähigkeit der Natur, sich an die Bedingungen des jeweiligen Lebensraums anzupassen. Auf der anderen Seite steht die Ingenieurskunst, die aus Vorbildern in der Natur technische Lösungen entwickelt. Bionische Anwendungen umfassen inhaltlich ein großes Spektrum auf, sodass eine curriculare Anbindung meist gut möglich ist. Sie bieten eine hervorragende Anbindung an Alltagsgegenstände und natürliche Vorbilder an und regen die Schülerinnen und Schüler zum Staunen an. Dieses Heft stellt verschiedene Unterrichtsideen mit Materialien zu unterschiedlichen Themen des Physikunterrichts vor. Neben dem Basisartikel, der die Arbeitsweisen der Bionik und ihre Potenziale für den Physikunterricht beleuchtet, bietet das Heft Materialien und Unterrichtskonzepte zu folgenden Themen: Kapillarität und Transport von Wasser; Van-der-Waals-Kräfte und Haftmechanismen; Verdunstung und Kühlung; Wärmetransport und Thermoregulation; thermische Ausdehnung sowie Druckänderung und Brandmelder; Wärmeübertragung und Heiz- sowie Kühlkörper. Neben dem Themenschwerpunkt finden sich im Heft auch Anregungen für einen Konstruktionswettbewerb zu Themen der Mechanik, Aufgaben unter Einbeziehung einer App mit Daten des Flugverkehrs sowie Experimente mit Smartphones zum freien Fall mit Reibung sowie zur Untersuchung der magnetischen Flussdichte einer Spule.
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Kräfte beim Schwimmen und Schweben
U-Boote können sinken, während Schiffe schwimmen: Viele technische Errungenschaften der Menschheit basieren auf dem Wissen des Auftriebs. Durch dieses physikalische Prinzip können wir mit Flugzeugen um die Welt fliegen, den Meeresgrund erforschen oder Waren mit Schiffen über den Globus transportieren. Doch wie entsteht der Auftrieb bei diesen Objekten? Gibt es ein physikalisches Gesetz? Die Antwort finden Ihre Schülerinnen und Schüler in diesem Beitrag.
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Lapbooks im Physikunterricht 7-9
[SCHWEIZER VERSION] Gestalten und Präsentieren: Lapbooks sind die motivierende Alternative zu klassischen Arbeitsblättern! Mit den Klappbüchern bearbeiten Ihre Schüler*innen Aufgaben auf kreative und nachhaltige Weise – durch Basteln, Schreiben und Zeichnen, auf Klipp-Klapp-Karten, Minibuch und Co. Ein Lapbook kann individuell gestaltet und mit Elementen wie Klappkarten, Drehscheiben und Leporellos ausgestattet werden. Mit diesem Ordner erhalten Sie kopierbare Gestaltungsvorlagen für vier verschiedene Lapbooks zu zentralen Physik-Themen im Fachbereich Natur und Technik. Die Schüler*innen setzen sich mit magnetischen Stoffen und dem Teilchenmodell auseinander, verinnerlichen die Unterschiede zwischen Wärmeleitung, Wärmestrahlung und Wärmeströmung, erlernen die Grundlagen der Elektrik und beschäftigen sich mit optischen Phänomenen. Sie testen in Mini-Experimenten, durch welche Stoffe hindurch Magnete wirken, welche Temperaturen in unterschiedlichen Tiefen im Eiswasser herrschen und werden durch physikalische Rätsel und Spiele motiviert. Sie basteln Minibooks zu Stromstärke, Spannung und Widerstand und Faltregister zu Lichtquellen und Lichtbrechung. So werden die Themen der Physik präsent(iert)! Kein Lapbook sieht aus wie das andere: Das Gestalten ist abwechslungsreich und spannend. Die Jugendlichen haben grosse Freude, ihr Produkt zu zeigen. Sie gestalten ihr Lapbook nach eigenen Vorstellungen, Fähigkeiten und Fertigkeiten. Es gibt einfache Vorlagen, die nur ausgeschnitten werden müssen, andere können mit relativ viel Inhalt gefüllt werden. Deshalb eignen sich Lapbooks auch hervorragend für die Differenzierung. Die Themen: Magnetismus, Wärmelehre, Elektrizitätslehre, Optik. Über diese Schweizer Ausgabe: Wir haben dieses Lehrmittel aus Deutschland für Sie umfassend überarbeitet und auf den Lehrplan 21 angepasst. Ihre Vorteile auf einen Blick: LP21-konform, sofort einsetzbar im Unterricht, inhaltlich und sprachlich helvetisiert.
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Klimawandel
Der Klimawandel stellt uns sowohl vor wissenschaftliche als auch vor ethische Fragen: Wie können Aufgaben und Lasten gerecht über Generationen, über unterschiedliche geographische Räume, Schichten oder Gesellschaften hinweg verteilt werden? Schule und Unterricht können helfen, solche Entscheidungen gut zu fundieren und Heranwachsende beim Erwerb von Wissen sowie von eigener Orientierung zu unterstützen. Dieses Heft gibt dazu vielfältige Anregungen, die sich nicht nur auf die Aneignung der naturwissenschaftlichen Hintergründe beschränken, sondern alle Kompetenzbereiche des Physikunterrichts berühren. Neben einem breit angelegten Teil mit Informationen zur Verortung des Themas Klimawandel im Physikunterricht, Einblicken in entsprechende Forschung, einem Überblick zu unterschiedlichen Haltungen von Jugendlichen zum Klimawandel und Sichtweisen der Umweltpsychologie umfasst das Heft Sachinformationen und Unterrichtsanregungen zu mehreren Kompetenzbereichen des Physikunterrichts: Fachwissen: Hier finden Sie kritische Beurteilungen verschiedener Modelle des Treibhauseffekts, Workbooks für die Sekundarstufen I und II, ein Mystery, Stationenmaterial zum Anstieg des Meeresspiegels sowie Ideen für inklusiven Unterricht zu den Auswirkungen des Klimawandels auf den Golfstrom. Bewertung: Neben Anregungen zur Beschäftigung mit Klimawandelleugnung bietet dieser Teil des Heftes einen Überblick über Planspiele zum Thema, Anregungen für eine Zukunftswerkstatt zum Online-Shopping sowie Ideen zur Auseinandersetzung mit Klimagerechtigkeit. Kommunikation: Dieser Teil des Heftes enthält Tipps zur Kommunikation über das Thema Klimawandel im Unterricht, einen Unterrichtsvorschlag zum Erschließen eines Youtube-Expertenvortrags sowie Hilfen zum Erarbeiten von Visualisierungen komplexer Themen. Neben Literatur- und Materialtipps zum Schwerpunktthema finden Sie in diesem Heft auch Ideen zum Einsatz digitaler Pinnwände, einen Vorschlag zur Geschwindigkeitsbestimmung mit dem Smartphone sowie Experimente zu akustischen Schwebungen und zum Einsatz von UV-Licht im Hygienebereich.
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Dichte von Festkörpern, Flüssigkeiten und Gasen
In dem vorliegenden Unterrichtsmaterial wiederholen die Schülerinnen und Schüler kurz die Massendichte und die Auftriebskraft. Danach bearbeiten die Lernenden Übungsaufgaben zu diesem Themenbereich. Dabei lernen sie auch das Galilei’sche Thermometer, das Aräometer und die Mohr’sche Waage kennen.
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Arbeit, Energie und Leistung
Die Schüler lernen, mit den Begriffen Arbeit, Energie und Leistung souverän umzugehen. Vielfältiges alltagsnahes Übungsmaterial steht zur Verfügung, um die Grundlagen der Mechanik zu festigen. Eine Lernerfolgskontrolle rundet die Unterrichtseinheit ab.
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Elektrotechnik in Praktischen Übungen, mit Berufsbildern
Elektrotechnik in Praktischen Übungen, mit Berufsbildern
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Aggregatzustände
Anhand zahlreicher Beispiele aus dem Alltag erklärt der Film auf Grundlage des Teilchenmodells die klassischen Aggregatzustände fest, flüssig und gasförmig. Der Einfluss von Druck und Temperatur wird in einem Phasenmodell anschaulich dargestellt. Dass nicht jedes Material den gleichen Ablauf der jeweiligen Aggregatzustände hat, dass etwa Brennholz beim Brennen direkt vom festen in den gasförmigen Zustand übergeht, und warum das so ist, wird nachvollziehbar eingeführt. Der Wissenschaft sind mittlerweile zwei weitere Aggregatzustände bekannt, die in einem abschließenden Kapitel erläutert werden.
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Photovoltaik
Photovoltaik ist die direkte Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Energie. Dieses Prinzip wird zunehmend als regenerative Energiequelle genutzt – hierfür werden großflächig Sonnenkollektoren auf Hausdächern und auf freien Flächen installiert. Der Film erläutert in anschaulichen Grafiken und beeindruckenden Aufnahmen, wie vor allem aus Sonnenlicht Strom erzeugt wird. Einen Schwerpunkt legt der Film auf das Energiedorf Wildpoldsried im Oberallgäu, das dank erneuerbarer Energien ein Vielfaches der Energie erzeugt, das es verbraucht. In Verbindung mit dem umfangreichen Zusatzmaterial (klassische und interaktive Arbeitsblätter, Testfragen, Glossar) lässt sich das vorliegende Medium hervorragend im Unterricht einsetzen. Testfragen, Glossar und interaktive Aufgaben wurden mit H5P erstellt und können ohne weitere Software verwendet werden.
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Lapbooks im Physikunterricht - 7./8. Klasse
Dieses E-Book liefert Ihnen kreative Materialien und ansprechende Vorlagen für die einfache Erstellung von Lapbooks. So können Ihre Schülerinnen und Schüler wichtige Lehrplanthemen des Physikunterrichts der 7. und 8. Klasse erarbeiten, individuell aufbereiten, präsentieren und ihre Lernerfolge festigen. Diverse Faltvorlagen, wie z. B. Drehscheiben, Leporellos und Flipflaps ermöglichen Ihren Schülerinnen und Schülern eine kreative und motivierende Auseinandersetzung mit ausgewählten Themenschwerpunkten. Zu jedem Thema werden Gestaltungsimpulse für die Erstellung der Lapbookelemente gegeben. Die vielfältigen Umsetzungsmöglichkeiten lassen individuelle Ergebnisse entstehen, weshalb sich der Einsatz von Lapbooks auch zur Differenzierung in heterogenen Lerngruppen mit unterschiedlichen Fähigkeiten und Stärken eignet. Die Lapbook-Methode unterstützt zudem das selbstständige Lernen und fördert durch Sozialformen wie Partner- und Gruppenarbeit die Kommunikation zwischen den Lernenden. Blankofaltvorlagen befinden sich im digitalen Zusatzmaterial.
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Digitale Bildung
Die Situation an Schulen aufgrund der COVID-19-Pandemie zeigte, wie dringlich digitale Erweiterungen des Unterrichts sind. Dabei wird Digitalisierung üblicherweise als Erweiterung der bestehenden und bewährten unterrichtlichen Methodenvielfalt verstanden. Digitale Bildung zielt hier auf einen reflektierten Umgang mit diesen neuen Methoden ab. Dies zieht sich wie ein roter Faden durch dieses Heft und die darin vorgestellten Unterrichtsideen. Im Basisartikel findet sich eine Übersicht über digitale Kompetenzen und deren Umsetzungsmöglichkeiten im Physikunterricht. Ergänzende Basisartikel zeigen, wo Lehrkräfte verständlich beschriebene Forschungsergebnisse zum Thema finden können und in welchen Unterrichtssituationen der Einsatz welcher Endgeräte sinnvoll erscheint. Ein Glossar hilft bei der Orientierung. Die Unterrichtsvorschläge umfassen ein weites Spektrum an Gelegenheiten zum Erwerb digitaler Kompetenzen: Einsatz von Simulationen auf Tablets in der Wellenlehre; Messwerterfassung am Smartphone in einer Unterrichtseinheit zum Thema Elektromobilität; digital gestützte Schülerexperimente zur Messung der Periodendauer eines Fadenpendels und zur Bestimmung des Ortsfaktors; Experimente mit Augmented Reality zur Förderung des Konzeptverständnis in der Wärmelehre; Unterrichtseinheiten zum Thema Energie mit einer digitalen Lehr-Lernplattform; Online-Seminare mit außerschulischen Fachleuten am Beispiel der Überprüfung des eigenen Hörvermögens; Videoanalysen zum Beutefang von Chamäleons unter Einbeziehung von "Open Data" und "Citizen Science"-Konzepten. Weitere Beiträge beschreiben Schüler-Experimentierkisten, Modellexperimente zum Funkeln der Sterne, Experimente zur Fotoretusche mit Farbfiltern sowie einen Versuch zur Energieumwandlung mit der Whitingröhre.
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Mikrocontroller Arduino
Der interdisziplinäre Beitrag zur Wettermessung mithilfe des Mikrocontrollers Arduino handelt von der Programmierung von Sensoren mit dem Ziel eine Wetterstation zu bauen. In verschiedenen Phasen erkunden Sie mit Ihrer Klasse zunächst die Grundlagen zum Thema Wetter und den wichtigsten Wetterelementen. Durch Differenzierungsangebote und die Programmierung des Mikrocontrollers sensibilisieren Sie die Lernenden auf die wachsende Bedeutung von geregelten, technischen Prozessen. Mit abwechslungsreichen Methoden sorgen Sie für eine hohe Medienkompetenz Ihrer Klasse.
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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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DLR Luftfahrt und Umwelt - Lehrermaterialien und Mitmach-Experimente
DLR Luftfahrt und Umwelt - Lehrermaterialien und Mitmach-Experimente
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Elektrische Felder und Kondensatoren
Kondensatoren findet man in vielen elektronischen Schaltungen. Dort speichern sie kleine Mengen Energie, sorgen für zeitlich verzögerte Signalweiterleitung, bestimmen die Frequenz von Schwingkreisen und filtern Gleichspannungsanteile aus überlagerten Gleich- und Wechselspannungen heraus. Rundfunk, Fernsehen, Mobilfunk, Computer, das Internet und vieles andere wären ohne Kondensatoren nicht möglich. Im ersten Teil dieses Beitrags wurden die physikalischen Grundlagen erläutert. Dieser zweite Teil widmet sich nun der technischen Anwendung.
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Normales Wasser
Ob in der Sauna, beim Baden im Meer oder als Schnee und Eis im Winter: Wasser ist allgegenwärtig und scheint uns völlig vertraut und daher ganz normal zu sein. Doch wirft man einen zweiten, forschenden Blick auf diesen lebensnotwendigen Stoff, wird schnell klar, dass sich Wasser in seinen Eigenschaften von anderen Flüssigkeiten ganz erheblich unterscheidet. Von den überraschenden Konsequenzen, die daraus folgen, handelt dieser Beitrag.
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