Naturwissenschaften

Blitze und Verhalten bei Gewitter – virtuelle Experimente

Veröffentlicht am 09.11.2010
  • Sekundarstufe I, Sekundarstufe II
  • variabel bei der Unterstützung des Unterrichtsgesprächs
  • Arbeitsmaterial, Audiovisuelles Medium

Schülerinnen und Schüler erkunden am Rechner Blitzschlagrisiken in der freien Natur. In einem zweiten Experiment können Lichtbogenüberschläge zwischen zwei Elektroden unter verschiedenen Bedingungen simuliert werden.

Didaktisch-methodischer Kommentar

Vorentladungen - Fangentladungen - Hauptblitz

Ein Blitz ist ein Potenzialausgleich innerhalb der Gewitterwolke oder zwischen der Erdoberfläche und dem unteren Teil der Wolke. Die Spannung muss dabei einige zehn Millionen Volt betragen. Der Entladung geht eine Serie von Vorentladungen (Leitblitzen) voraus, die gegen die Erdoberfläche gerichtet sind. Kurz bevor diese den Erdboden erreichen, gehen vom Boden eine oder mehrere Fangentladungen aus - meist von hohen Objekten (Bäume, Masten, Kirchtürme). Den so entstandenen Blitzkanal heizt der folgende Hauptblitz auf rund 30.000 Grad Celsius auf. Die heiße Luft dehnt sich explosionsartig aus und erzeugt intensive Schallwellen - den Donner. Die Stromstärke einer Hauptentladung beträgt etwa 20.000 bis 30.000 Ampere.

Einsatz der Animationen

Mit einem interaktiven Blitzsimulator aus dem Online-Angebot von SWR-Wissen können Schülerinnen und Schüler mit der Blitzschlaggefahr experimentieren. Sie lernen dabei wichtige Regeln für das Verhalten bei einem Gewitter im Freien kennen. Die virtuellen Experimente können das Unterrichtsgespräch per Beamer-Projektion unterstützen oder auch von den Lernenden im Rahmen einer Hausaufgabe am heimischen Rechner genutzt werden. Neben den interaktiven Materialien bieten die SWR-Wissen-Internetseiten vielfältige Informationen zum Thema Blitze.

Von "Elfen" und "Kobolden"

Bei der Behandlung von Blitzen bietet sich auch - als zusätzlicher "Motivations-Joker" - ein kleiner Exkurs zu "Elfen" und "Kobolden" an - rätselhaften Blitzerscheinungen, die oberhalb der Wolken auftreten. Beobachtet werden diese Blitzformen daher vorwiegend aus Flugzeugen oder Space Shuttles (siehe Zusatzinformationen). Gerade solche ungeklärten Phänomene üben auf Kinder einen großen Reiz aus und sind gut geeignet, naturwissenschaftliches Interesse zu entfachen.

Vermittelte Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler sollen

  • wichtige Regeln für das Verhalten bei Gewitter kennenlernen.
  • in einem virtuellen Experiment den Einfluss von elektrischer Spannung, Luftdruck, Temperatur und relativer Luftfeuchtigkeit auf Blitzentladungen untersuchen.

Kurzinformation zum Unterrichtsmaterial

ThemaBlitze und Verhalten bei Gewitter - virtuelle Experimente
AutorenTilman Bischoff, Dr. André Diesel
FächerPhysik (Elektrizitätslehre), Geographie (Wolkenbildung)
Zielgruppeab Klasse 8 (Physik), Sekundarstufe II (Geographie)
Zeitraumvariabel bei der Unterstützung des Unterrichtsgesprächs
Technische VoraussetzungenPräsentationsrechner mit Beamer

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Avatar Autorenteam "Gewitter"

Tilman Bischoff hat nach dem Studium der Physik in Karlsruhe für das Telekolleg Physik und EDV als Autor Drehbücher geschrieben. Inzwischen arbeitet er als freier Fachredakteur Fernsehen und Multimedia für den Südwestrundfunk im Bereich Naturwissenschaften und Technik.

Dr. André Diesel ist Diplom-Biologe und Fachredakteur für Naturwissenschaften im Projekt Naturwissenschaften entdecken!.

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