Arbeitsblatt: Dossier Stromkreise (Ergänzung zum NaTech 8)

NAME: DOSSIER STROMKREISE NATUR UND TECHNIK NT Dossier Stromkreise Inhaltsverzeichnis 1. Die Schaltung . 2 2. Der Schaltplan . 5 3. Achtung, Kurzschluss! 7 4. Praktische Übung. 9 5. Die Serieschaltung . 11 6. Die Parallelschaltung . 13 7. Zusatzaufgaben . 15 Glossar . 16 Elektrische Schaltsymbole und Schaltpläne. 17 Das Multimeter . 19 1 NT Dossier Stromkreise 1. Die Schaltung Lernziele Ich kann die Bauteile einer Schaltung beschreiben, insbesondere: Leiter, Spannungsquelle, Schalter, Verbraucher. Ich kann einem Bauteil das entsprechende Schaltzeichnen zuordnen. Aufgabe 1 Lies den folgenden Text. Geschlossener Stromkreis Elektrische Geräte können nur in einem geschlossenen Stromkreis ( Schaltung) funktionieren. Die Elektronen fliessen über einen Leiter (z.B. Metall-Draht) vom Minuspol einer Spannungsquelle zum Pluspol. Die Spannungsquelle ist der Antrieb der Elektronen. Wenn der Stromkreis unterbrochen ist, gibt es keine Spannung. Die Elektronen haben dann keinen Antrieb. Damit du ein elektrisches Gerät einschalten und ausschalten kannst, gibt es elektrische Bauteile, die den Stromkreis schliessen und unterbrechen können. Ein solches Bauteil ist zum Beispiel der Schalter. Beschrifte die Bauteile der abgebildeten Schaltung. Benutze dazu die Begriffe in der Box. Glühbirne Batterie Schalter Kabel 2 NT Dossier Stromkreise Ordne nun die Alltagsbegriffe den elektrischen Begriffen zu. Du kannst im gelesenen Text oder im Glossar auf Seite 16 nachschlagen. Leiter Spannungsquelle Verbraucher Aufgabe 2 Lies den folgenden Text. Schaltzeichen und Schaltpläne Für alle elektrischen Bauteile gibt es einheitliche Schaltzeichen. Diese Schaltzeichen sind auf der ganzen Welt gleich. Sie ermöglichen eine übersichtliche Darstellung von Stromkreisen in einem Schaltplan. Schaltpläne können somit unabhängig von der Sprache auf der ganzen Welt verstanden werden. Wozu werden Schaltzeichen verwendet? Erkläre in einem ganzen Satz. 3 NT Dossier Stromkreise Aufgabe 3 Verbinde das Schaltzeichen mit dem richtigen elektrischen Bauteil durch einen Pfeil. Siehe «NaTech Toolbox» TB34 oder auf Seite 17 dieses Dossiers. 4 NT Dossier Stromkreise 2. Der Schaltplan Lernziele Ich kann einen Schaltplan interpretieren und der entsprechenden Schaltung zuordnen. Ich kann eine einfache Schaltung nach Schaltplan aufbauen. Sek A: Ich kann den Schaltplan aus einer gegebenen Situation aufzeichnen. Aufgabe 1 Schau das folgende Video mit deinem Handy oder mit dem iPad an, wenn möglich über Kopfhörer. Ordne die Schaltpläne links den entsprechenden Schaltungen rechts. 5 NT Dossier Stromkreise Aufgabe 2 Jetzt bist du bzw. seid ihr zu zweit daran! Bau eine Schaltung nach dem folgenden Schaltplan auf. Das Material befindet sich im Schrank 6 oder auf dem Lehrpersonpult. Aufgabe 3 – Nur Sek Zeichne den Schaltplan zur folgenden Situation in das Gitter unten auf: 6 NT Dossier Stromkreise 3. Achtung, Kurzschluss! Lernziele Ich kann die Entstehung und die Folge eines Kurzschluss in eigenen Worten erklären. Ich kann allfällige Kurzschlüsse sowohl in einem Schaltplan als auch in einer Schaltung erkennen und den Stromkreis so ändern, dass es keinen mehr gibt. Aufgabe 1 Lies den folgenden Text. Schau das Video mit deinem Handy oder einem iPad an. Markiere im Text, wo die Gefahr erwähnt ist. Tja, wie schlimm kann es wohl sein?! Strom sucht sich immer den Weg des geringsten Widerstandes, d.h. möglichst nicht durch einen Verbraucher (z.B. Lampe, Elektrogerät). Du kannst einen Kurzschluss daran erkennen, dass kein Verbraucher auf der «Bahn» des Stroms liegt. Z. B. Du kannst den Weg des Stroms mit dem Finger auf einem Schaltplan nur über Leiter und Schalter verfolgen: 7 NT Dossier Stromkreise Was musst du bei den Kurzschlüssen ändern, damit keiner entsteht? 8 NT Dossier Stromkreise 4. Praktische Übung Lernziele Ich kann eine Schaltung nach Schaltplan aufbauen. Aufgabe 1 Baut zu zweit eine Schaltung nach dem folgenden Schaltplan auf. Das Material befindet sich im Schrank 6 oder auf dem Lehrpersonpult. Fertigt eine Skizze dazu an, wie die Bauteile miteinander verbunden sind. Wenn sich die Skizze auf dem Dossier des Arbeitspartners oder der Arbeitspartnerin befindet, notiere seinen oder ihren Namen in der Box. 9 NT Dossier Stromkreise Aufgabe 2 Findet heraus, was passiert, wenn man den einen oder den anderen oder beide Schalter einschalten. Was legt ihr fest? Ergänzt die Tabelle: Beide Schalter sind aus. S1 ist ein, S2 ist aus. S1 ist aus, S2 ist ein. Beide Schalter sind ein. Schliesst die Augen und umfasst eine leuchtende Glühbirne vorsichtig mit zwei oder drei Fingern. Notiert, was ihr spürt. Aufgabe 3 – Nur Sek Zeichne das Flussdiagramm der involvierten Energieformen, wenn eine Glühbirne glüht. 10 NT Dossier Stromkreise 5. Die Serieschaltung Lernziele Ich kann beschreiben, was eine Serieschaltung ausmacht. Ich kann Vor- und Nachteile einer Serieschaltung benennen. Ich kann eine Serienschaltung aufbauen und untersuchen. Aufgabe 1 Lies den folgenden Text. Wenn du zwei oder mehr Lämpchen an eine einzige Stromquelle anschliessen möchtest, hast du zwei Möglichkeiten: Die Bauteile können parallel oder in Serie geschaltet werden. Serieschaltung In einer Serieschaltung sind alle Lämpchen nacheinander in Serie geschaltet. Das bedeutet, dass sich alle Bauteile im gleichen Stromkreis befinden. Je mehr gleiche Lämpchen in Serie geschaltet werden, desto schwächer leuchtet jedes einzelne Lämpchen. Wird ein Lämpchen aus der Fassung gedreht, dann ist der gesamte Stromkreis unterbrochen: Alle Lämpchen gehen aus. Erkläre mithilfe des Textes, welche Nachteile die Serieschaltung vorweist. 11 NT Dossier Stromkreise Aufgabe 2 Können nur Verbraucher in Serie geschaltet werden? Schau den folgenden Videoausschnitt an, dann beantwortet die untenstehende Frage. Welchen Vorteil bringt eine Serieschaltung? Aufgabe 3 Bearbeitet zu zweit AM 1.3 auf Seite 9 vom «NaTech 8. Arbeitsmaterialien». 12 NT Dossier Stromkreise 6. Die Parallelschaltung Lernziele Ich kann beschreiben, was eine Parallelschaltung ausmacht. Ich kann Vor- und Nachteile einer Parallelschaltung benennen. Ich kann eine Serie- von einer Parallelschaltung unterscheiden. Ich kann eine Parallelschaltung aufbauen und untersuchen. Aufgabe 1 Lies den folgenden Text. Parallelschaltung Bei einer Parallelschaltung ist jedes Lämpchen einzeln an die Batterie angeschlossen. Somit hat jedes Lämpchen seinen eigenen Stromkreis. Für die Helligkeit der Lämpchen gilt hier: Du kannst weitere, gleiche Lämpchen parallel hinzuschalten, ohne dass die Lämpchen schwächer leuchten. Ist eines der Lämpchen defekt, so ist nur der Stromkreis dieses Lämpchens unterbrochen die anderen leuchten weiter. Erkläre mithilfe des Textes, welche Vorteile die Parallelschaltung vorweist. 13 NT Dossier Stromkreise Überlege dir, welches Risiko beim Aufbau einer Parallelschaltung entstehen kann. Aufgabe 2 Kannst du Serie- und Parallelschaltung unterscheiden? Bearbeite folgende Aufträge und finde es heraus. Du drehst in einer Schaltung mit mehreren Lämpchen ein Lämpchen heraus. Daraufhin gehen alle anderen Lämpchen aus. Begründe in 1-2 Sätzen, ob es sich um eine Serieschaltung oder um eine Parallelschaltung handelt. In einer Schaltung mit mehreren Lämpchen soll jedes einzeln ein- und ausgeschaltet werden können. Erkläre in 1-2 Sätzen, ob die Lämpchen in Serie oder parallel geschaltet werden müssen. Aufgabe 3 Bearbeitet zu zweit AM 1.4 auf Seite 11 vom «NaTech 8. Arbeitsmaterialien». 14 NT Dossier Stromkreise 7. Zusatzaufgaben Aufgabe 1 Bearbeite AM 1.1 auf Seite 5 vom «NaTech 8. Arbeitsmaterialien». Aufgabe 2 Aufgabe 3 Bearbeite AM 1.2 auf Seite 7 vom «NaTech 8. Arbeitsmaterialien». Aufgabe 4 Frag die Lehrperson nach dem AB: «Wir bauen einen Elektromotor». 15 NT Dossier Stromkreise Glossar Leiter, elektrischer Elektrische Leiter sind Stoffe, in denen sich Stromteilchen (in Metallen: Elektronen) bewegen können. Durch einen elektrischen Leiter kann damit Strom fliessen. Zu den Leitern zählen z. B. alle Metalle sowie Grafit. Schalter Mit Schaltern kann der Stromkreis geöffnet und geschlossen werden. Spannungsquelle, elektrische Als Spannungsquelle bezeichnet man ein elektrisches Bauteil, das zwei Pole besitzt. Zwischen den Polen besteht eine elektrische Spannung. Als Spannungsquellen verwenden wir im Alltag z.B. Batterien, Netzteile, Solarzellen, Dynamos oder Generatoren von Kraftwerken. Stromkreis, elektrischer Ein elektrischer Stromkreis ist eine Schaltung aus Leitern und elektrischen Bauteilen, die zu einem Kreis zusammengeschlossen sind. Damit elektrischer Strom fliessen kann, muss er von einem Pol der Spannungsquelle zum anderen Pol durch einen geschlossenen Stromkreis fliessen können. Verbraucher Die Bezeichnung «Elektrischer Verbraucher» steht für ein elektrisches Bauelement oder ein Elektrogerät, in dem elektrische Energie in andere Energieformen umgewandelt wird. Der elektrische Strom wird dabei jedoch nicht verbraucht – er fliesst in einem Stromkreis zurück zum Stromerzeuger. Platz für deine Notizen: 16 NT Dossier Stromkreise Elektrische Schaltsymbole und Schaltpläne Aus dem «NaTech Toolbox», TB 34. 17 NT Dossier Stromkreise 18 NT Dossier Stromkreise Das Multimeter 19