Elektrischer Strom, Stromstärke und elektrische Spannung

Der Begriff des elektrischen Stromes wird eingeführt und gefestigt. Das Vorhandensein frei beweglicher Elektronen in einem metallischen Leiter wird als Grundvoraussetzung des Modells der Elektronenleitung erkannt und die äußeren Bedingungen, die dann zum Stromfluss führen, werden erarbeitet.

Kompetenzen der Kapitel 3 und 4

Die Schülerinnen und Schüler in Klasse 7 sollen im Rahmen des Themas "Elektrische Leitungsvorgänge"

  • die elektrische Stromstärke kennen, insbesondere die Ladungstrennung, das elektrische Leitungsmodell, die physikalische Größe der elektrischen Stromstärke, die Stromstärkemessung (Umgang mit Messgeräten) und die Stromstärke in verschiedenen Stromkreisen.
  • die elektrische Spannung kennen, insbesondere de physikalische Größe der elektrischen Spannung, die Spannungsmessung und die Spannung in verschiedenen Stromkreisen.

3. Frei bewegliche Elektronen in einem metallischen Leiter

Stromleiter, Screenshot aus dem Online-Selbstlernkurs "Die strömende Elektrizität" von Jens Tiburski
+ Abb. 4: Stromleiter

Stromloser und stromführender Leiter

Die beiden ersten 3D-Animationen zeigen den Übergang vom stromlosen Leiter zum stromführenden Leiter. Durch unterschiedliche Betrachtungsweisen (Kontextmenü "Bewegung/Betrachten") kann die Bewegung der Elektronen sehr gut erkannt werden. Das Atomgitter wird durch rote Kugeln, die Elektronen werden durch kleine grüne Kugeln dargestellt (Abb. 4, Platzhalter bitte anklicken).

Stromkreis, Screenshot aus dem Online-Selbstlernkurs "Die strömende Elektrizität" von Jens Tiburski
+ Abb. 5: Stromkreis

Stromkreis

Weitere Animationen zeigen einen einfachen Stromkreis, in dem die Bewegung der Elektronen durch Heranzoomen an den Leiter genau beobachtet werden kann (im Kontextmenü "Standorte/Standard Tour" wählen; Abb. 5, Platzhalter bitte anklicken). So wird der Zusammenhang zwischen geöffnetem Stromkreis und Unterbrechen des Stromflusses gezeigt. Mit interaktiven Übungen (Lückentext, Zuordnung, Schüttelsatz) kann das Gelernte überprüft und geübt werden.

4. Elektrische Spannung und Stromstärke

Definition der physikalischen Grundgrößen

Der nächst Schwerpunkt des Kurses ist die Definition der physikalischen Grundgrößen Stromstärke und Spannung. Neben den Merksätzen werden der Anschluss der Messgeräte erklärt und somit die Begriffe "in Reihe" und "parallel zu" wiederholt und gefestigt. Eine Flash-Animation verdeutlicht den Zusammenhang zwischen dem Anlegen einer äußeren Spannung an den metallischen Leiter und der Bewegung seiner freien Elektronen. Dabei kann zwischen keiner und verschieden großen Spannungen gewählt werden. Abb. 6 zeigt einen Screenshot der Animation.

Zusammenhang zwischen Spannung und Bewegung freier Elektronen, Screenshot aus dem Online-Selbstlernkurs "Die strömende Elektrizität" von Jens Tiburski
Abb. 6: Zusammenhang zwischen Spannung und Bewegung freier Elektronen, © Jens Tiburski


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Dieser Beitrag wird im Rahmen der Ausstellung "MS Wissenschaft" angeboten.