5) Das Schaltungspraktikum
Nun hast du den einfachsten Stromkreis bestehend aus einer Glühlampe und einem Schalter kennen gelernt. In diesem Schaltungspraktikum wirst du nun mehrere Lämpchen und Schalter in Stromkreisen anordnen.
Um Schaltungsprofi zu werden, wirst du mehrere Schaltungen mit Hilfe von Arbeitsblättern aufbauen und in deinem Heft dokumentieren.
Du wirst dabei zeitweise alleine (EA), zu zweit (PA) und in einer Gruppe (GA) arbeiten.
Nachdem du einige Pflicht-Schaltungen (P) erarbeitet hast, wirst du eine Selbstkontrolle durchführen und dann entscheiden, ob du eine Wiederholungsschleife einlegst, um wirklich fit zu sein, oder ob du dich in der Champions-League der Schaltungsprofis (CL) mit besonders kniffligen Schaltungen beschäftigst.
Falls du noch Zeit hast, kannst du noch Wahlaufgaben (W) bearbeiten.
Die Leistungsbewertung deines Schaltungspraktikums hängt ab
- von der Vollständigkeit, Richtigkeit und Übersichtlichkeit deiner Dokumentation im Heft,
- von deinem Schaltungsprofi-Wissen (Abschlusstest),
- vom Schwierigkeitsgrad der von dir bearbeiteten Schaltungsaufgaben.
Außerdem kannst du Zusatzpunkte durch die Bearbeitung von Wahlaufgaben und durch die eigenständige Ergänzung (z.B. durch zusätzliche Informationen und Materialien) deines Heftes erreichen.
Bearbeite den Lernpfad gewissenhaft. Der Arbeitsplan hilft dir, die Übersicht zu behalten.
5.1 Reihen- und Parallelschaltung von 2 Lämpchen
1) Reihen-und Parallelschaltung - Experiment
Baue einen Stromkreis mit 2 Lämpchen (und einer Batterie und Kabeln). Findest du zwei verschiedene Möglichkeiten? Zeichne jeweils die Schaltpläne in dein Heft.
Tipp zur 1. Möglichkeit
1. Möglichkeit: Ordne die Lämpchen nacheinander an, der Strom muss dann der Reihe nach durch sie hindurchfließen. Diese Schaltung heißt Reihenschaltung.
Tipp zur 2. Möglichkeit
2. Möglichkeit: Ordne die Lämpchen so an, dass jedes Lämpchen einen eigenen Stromkreis mit der Batterie bildet. Diese Schaltung heißt Parallelschaltung
2) Reihen-und Parallelschaltung - Beobachtungen
Du hast zwei Möglichkeiten gefunden, wie du zwei Lämpchen an eine Batterie anschließen kannst:
Die Reihenschaltung und die Parallelschaltung. Finde nun Besonderheiten dieser beiden Schaltungen heraus:
1. Baue gemeinsam mit deinem Partner/deiner Partnerin einen Stromkreis mit nur einem Lämpchen auf. Vergleiche nun die Helligkeit der Glühlämpchen in der Reihenschaltung und in der Parallelschaltung mit der Helligkeit der einzelnen Lampe.
2. Drehe in der Reihenschaltung und in der Parallelschaltung jeweils 1 Lämpchen heraus. Was geschieht mit dem anderen Lämpchen?
3) Reihen- und Parallelschaltung - Ergebnis
Zwei oder mehr Lampen können in Reihe oder parallel geschaltet werden:
Reihenschaltung:
Eine Reihenschaltung besteht aus einem einzigen Stromkreis.
Die Lämpchen leuchten weniger hell als ein Lämpchen allein. Wird eine Lampe herausgedreht, geht auch die andere Lampe aus.
Parallelschaltung:
In einer Parallelschaltung hat jede Lampe einen eigenen Stromkreis.
Die Lämpchen leuchten genauso hell wie ein Lämpchen allein. Wird eine Lampe herausgedreht, leuchtet die andere weiter.
4) Reihen- und Parallelschaltung - Videos
5) Reihen- und Parallelschaltung - Bist du fit?
Wende dein Wissen an und löse die LearningApp.
6) Reihen- und Parallelschaltung - Verzwickter Stromkreis
7) Reihen- und Parallelschaltung - Arbeitsblätter
Löse die beiden Arbeitsblätter zur Reihen- und Parallelschaltung. Du erhältst sie von deiner Lehrerin.
- AB Reihen- und Parallelschaltung
- AB Logische Schaltungen
8) Reihen- und Parallelschaltung - Simulation
Simuliere die Reihen- und Parallelschaltung mithilfe von PHET-Colorado:
phet.colorado.
Wähle "Intro" und baue die Stromkreise.
9) Reihen- und Parallelschaltung - Übungen ANTON
Löse nun die Aufgaben zur Reihen- und Parallelschaltung in deinem
Anton-Account.
5.2 UND- und ODER-Schaltung
10) Wiederholung: Ein-Aus-Schaltung (Taschenlampenschaltung)
Baue mit deiner Batterie, einem Schalter (ON/OFF), einem Lämpchen und Kabeln einen Stromkreis, in dem du die Lampe ein- und wieder ausschalten kannst.
Bei der UND- und ODER-Schaltung werden zwei Schalter auf verschiedene Art in einen Stromkreis geschaltet.
11) UND-Schaltung (Sicherheitsschaltung) - Experiment
Baue zwei Schalter (ON/OFF) hintereinander (in Reihe) in einen Stromkreis mit einer Lampe. Zeichne den entsprechenden Schaltplan in dein Heft.
Schließe nun zunächst nur Schalter 1, danach nur Schalter 2 und zum Schluss Schalter 1 und Schalter 2. Was beobachtest du?
12) UND-Schaltung - Ergebnis
Bei der UND-Schaltung sind die Schalter
in Reihe hintereinander geschaltet.
Es müssen beide Schalter geschlossen sein, damit die Lampe leuchtet.
Beispiele für die UND-Schaltung sind Sicherheitsschaltungen, wie bei einer Heckenschere, einer Papierschneidemaschine oder bei einer Waschmaschine.
13) UND-Schaltung - Video
14) UND-Schaltung - Übung: Mikrowelle
Löse Buch S. 134 das Experiment Nr. 1. Verwende statt des Motors ein Lämpchen. Notiere die Lösungen zu b) und c) in dein Heft.
15) ODER-Schaltung - Experiment
Baue zwei Schalter (ON/OFF) parallel in einen Stromkreis mit einer Lampe. Zeichne den entsprechenden Schaltplan in dein Heft.
Schließe nun zunächst nur Schalter 1, danach nur Schalter 2 und zum Schluss Schalter 1 und Schalter 2. Was beobachtest du?
16) ODER-Schaltung - Ergebnis
Bei der ODER-Schaltung sind die Schalter
parallel geschaltet.
Damit die Lampe leuchtet, muss nur ein Schalter geschlossen sein.
Ein Beispiel für die ODER-Schaltung ist die Klingel-Schaltung in Hochhäusern.
17) ODER-Schaltung - Video
18) ODER-Schaltung - Übung: Klingelschaltung
Löse Buch S. 134 das Experiment Nr. 2. Verwende statt des Summers ein Lämpchen. Notiere die Lösungen zu b) und c) in dein Heft.
19) UND- und ODER-Schaltung - Zusammenfassung
20) UND- und ODER-Schaltung - Übungen ANTON
Löse nun die Aufgaben zur UND- und ODER-Schaltung in deinem
Anton-Account.
21) UND- und ODER-Schaltung - Sprinteraufgaben online
Bearbeite die nachfolgenden Applets.
Originallink https://www.geogebra.org/m/smzcu2hh
Originallink https://www.geogebra.org/m/ahpfgpgn
Originallink https://www.geogebra.org/m/nfnuwrjt
Originallink https://www.geogebra.org/m/n8ypahyq
Originallink https://www.geogebra.org/m/sd8jdzud
Applets von Johannes Almer/Herr Mek
22) UND- und ODER-Schaltung - Vermischte Übungen
Löse die Aufgaben in deinem Heft:
- S. 135, Nr. 1
- S. 135, Nr. 2
- AB "Alles klar?" Nr. 1-6
Tipp zu Aufgabe 1
Bei der Klingelanlage handelt es sich um eine ODER-Schaltung. Wenn nun auch an der Gartenpforte geklingelt werden kann, muss ein weitere Schalter parallel zu den anderen beiden geschaltet werden. Ergänze den Schaltplan passend.
Tipp zu Aufgabe 2
Bei der Blechschneidemaschine handelt es sich um eine UND-Schaltung. Die Taster müssen also in Reihe geschaltet werden.
5.3 Die Umschaltung
23) Die Umschaltung - Experiment
Ist der Raum frei oder belegt?
Baue mit dem Umschalter (ON/ON) eine Schaltung, so dass immer eine Lampe leuchtet: grünes Lämpchen (Raum frei) oder rotes Lämpchen (Raum belegt).
Zeichne den Schaltplan in dein Heft.
Beachte: Nutze beim Umschalter nur die Kontakte einer Seite.
5.4 Die Wechselschaltung
24) Die Wechselschaltung - Experiment
Licht an im Treppenhaus!
Baue mit zwei Umschaltern (ON/ON) und einer Lampe eine Schaltung, bei der du mit beiden Schaltern das Licht an und ausschalten kannst. Diese Schaltung findest du im Treppenhaus. Du kannst das Licht unten anschalten und oben ausschalten.
Zeichne den Schaltplan in dein Heft.
25) Wechselschaltung - Video
26) Wechselschaltung - Übung
27) Umschaltung und Wechselschaltung - ANTON
Löse nun die Aufgaben zur Umschaltung und Wechselschaltung in deinem
Anton-Account.
Bist du fit? Wende dein Wissen an:
Löse das Quiz zu einfachen Stromkreisen von LEIFTphysik: Quiz
Alles Klar? Dann geht es für dich in die CHAMPIONSLEAGUE.
6 Championsleague
Bearbeite knifflige Schaltungen, die Arbeitsblätter erhältst du von deiner Lehrerin/ deinem Lehrer.
6.1 Gemischte Schaltungen
Gemischte Schaltungen - Aufgabe 1
Material: 3 Lampen; 1 Batterie; Kabel
Aufgabe: Baue alle möglichen Schaltungen und notiere alle Schaltskizzen in der Tabelle. Überprüfe bei jeder Schaltung, was passiert, wenn man jeweils eine einzelne Lampe herausdreht. Probiere es jeweils für alle drei Lampen aus.
Reihenschaltung:
(ergänze hier deinen Schaltplan;
zeichne ins Heft)
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Parallelschaltung:
(ergänze hier deinen Schaltplan;
zeichne ins Heft)
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Gemischte Schaltung 1:
(ergänze hier deinen Schaltplan;
zeichne ins Heft)
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Gemischte Schaltung 2:
(ergänze hier deinen Schaltplan;
zeichne ins Heft)
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Nun wird es kniffliger...
Gemischte Schaltungen - Aufgabe 2
Material: 2 Lampen; 1 Schalter; 1 Batterie; Kabel
Aufgabe: Übertrag den folgenden Schaltplan in dein Heft.
a) Was geschieht, wenn du den Schalter schließt? Notiere deine Vermutung im Heft.
b) Überprüfe deine Vermutung, indem du die Schaltung nachbaust.
Vergleiche deine Lösung
Es liegt eine Reihenschaltung von zwei Lampen vor, sie leuchten schwach. Legt man den Schalter um, so muss der Strom nicht durch die zweite Lampe fließen, sie leuchtet nicht mehr. Dafür leuchtet die erste Lampe nun stärker.
Nur für Profis...
Gemischte Schaltungen - Aufgabe 3
Material: 3 Lampen; 1 Batterie; Kabel
Aufgabe: Übertrag den folgenden Schaltplan in dein Heft.
a) Welche Voraussage kannst du für diese Schaltung treffen? Notiere deine Vermutung im Heft.
b) Überprüfe deine Vermutung, indem du die Schaltung nachbaust.
Vergleiche deine Lösung
Es scheint, dass eine Reihenschaltung vorliegt. Aber durch die zusätzlichen Kabel werden die Lampen parallel geschaltet und leuchten heller.
6.2 Ampelschaltungen
Hast du schon einmal eine Ampel ganz genau beobachtet? Dann ist dir sicher aufgefallen, dass sie nicht nur zwischen rot, gelb und grün wechselt. Bei einem Wechsel von rot auf grün ist für kurze Zeit das rote und das gelbe Licht zu sehen. Bei einem Wechsel von grün auf rot sieht man für eine kurze Zeit nur das gelbe Licht.
In den Aufgaben erarbeitest du nach und nach diese Ampelschaltung. Achtung: Es wird knifflig...
Ampelschaltungen - Aufgabe 1
Aufgabe: Die Rot-Grün-Ampel: Baue eine Schaltung, mit der du zwischen rot und grün umschalten kannst. Notiere die Schaltskizze.
Ampelschaltungen - Aufgabe 2
Baue nun eine Schaltung, mit der du zwischen rot, gelb und grün umschalten kannst. Dabei soll entweder nur die rote oder die gelbe oder die grüne Lampe leuchten. Notiere auch hier die Schaltskizze.
Ampelschaltungen - Aufgabe 3
Baue nun eine Schaltung für eine "richtige" Ampel, mit der du zusätzlich rot und gelb anzeigen kannst. Notiere auch hier die Schaltskizze.
