Mit einfachen Versuchen mittels einer sogenannten Leiterschaukel werden die Schülerinnen und Schüler damit vertraut gemacht, wie die Ladungsträger des elektrischen Stromes – die Elektronen – in einem Leiter je nach Bewegungsrichtung des Leiters abgelenkt werden. Somit baut sich an den Leiterenden eine Spannungsdifferenz auf und bei Verbindung der Leiterenden durch ein dünnes Kupferkabel entsteht ein mit einem Messgerät feststellbarer Stromfluss. Ebenso lässt sich ganz leicht zeigen, dass sich durch das sich selbst überlassene schaukelartige Hin- und Herschwingen des Leiters die Stromrichtung periodisch ändert; daraus entsteht eine Wechselspannung und somit Wechselstrom.
Elektromagnetische Induktion – Stromerzeugung mithilfe der Lorentzkraft
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- Physik / Technik
- Sekundarstufe I, Sekundarstufe II
- variabel
- Arbeitsblatt, Ablaufplan
- 2 Arbeitsmaterialien
In dieser Unterrichtseinheit entwickeln die Schülerinnen und Schüler ein Verständnis für die Voraussetzungen zur Erzeugung von elektrischem Strom, den wir ganz selbstverständlich der Steckdose entnehmen können. Den Lernenden wird dabei vermittelt, dass in einem Leiter, der senkrecht zu einem Magnetfeld bewegt wird, die mit dem Leiter mitbewegten Ladungsträger senkrecht zu ihrer Bewegungsrichtung abgelenkt werden. Diese Erkenntnis des niederländischen Physikers Hendrik Anton Lorentz schuf Ende des 19. Jahrhunderts die Grundlagen für die technische Stromerzeugung, die bis heute gültig sind.
Beschreibung der Unterrichtseinheit
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induktion-lorentzkraft-arbeitsblatt-01.pdf
Mit diesem Arbeitsblatt werden die physikalischen Vorgänge rund um die Lorentzkraft dargestellt und durch die Anwendung der Rechten-Hand Regel nachvollziehbar gemacht.
Vorschau Mappe Merkliste -
induktion-lorentzkraft-arbeitsblatt-02.pdf
Mit Fragestellungen und Übungsaufgaben können sich die Lernenden mit den Zusammenhängen zwischen Leiter und Magnetfeld vertraut machen.
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Mit diesem Arbeitsblatt werden die physikalischen Vorgänge rund um die Lorentzkraft dargestellt und durch die Anwendung der Rechten-Hand Regel nachvollziehbar gemacht.
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Mit Fragestellungen und Übungsaufgaben können sich die Lernenden mit den Zusammenhängen zwischen Leiter und Magnetfeld vertraut machen.
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induktion-lorentzkraft-arbeitsblatt-03.docx
In diesem Arbeitsblatt sind die ausführlichen Lösungen zu den Fragen und Übungsaufgaben
enthalten.
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Vermittelte Kompetenzen
Fachkompetenz
Die Schülerinnen und Schüler
- erkennen die Zusammenhänge bei der Ablenkung von Elektronen im Magnetfeld.
- können die Entstehung einer Wechselspannung mithilfe der Lorentzkraft beschreiben.
- kennen die Bedeutung der Lenz'schen Regel für die Stromerzeugung.
Medienkompetenz
Die Schülerinnen und Schüler
- recherchieren selbständig Fakten und Hintergründe im Internet.
- können die Sachinhalte von Videos, Clips und Applets auf ihre Richtigkeit überprüfen.
Sozialkompetenz
Die Schülerinnen und Schüler
- lernen durch Partner- und Gruppenarbeit das Zusammenarbeiten als Team.
- setzen sich mit den Ergebnissen anderer Gruppen auseinander und lernen so, deren Ergebnisse mit den eigenen Ergebnissen konstruktiv zu vergleichen.
- erwerben eine gewissen Fachkompetenz, um mit anderen Lernenden, Eltern, Freunden diskutieren zu können.
