Fachbezogener Schwerpunkt Physik: Ausgewählte Energiewandler (TF 1)

Das Material bietet eine Liste von Links, thematisch geordnet, zu Seiten auf leifiphysik.de. Elektromagnetismus und Induktion, Energieübertragung und Wandlung, Spannungsarten und wesentliche elektrische Bauteile sowie Solarzellen, sind einige der Themenbereiche. Die Links eignen sich für den Einsatz im Fach Naturwissenschaften in der neunten und zehnten Klasse der IGS.

Kompetenzen

Die Lernenden…

  • beschreiben die magnetische Wirkung des elektrischen Stromes.
  • nennen Beispiele für Elektromagnete im Alltag und beschreiben die Wirkungsweise eines Elektromagneten.
  • erklären die Funktionsweise des Elektromotors.
  • beschreiben Generator und Transformator anhand ihrer energiewandelnden bzw. übertragenden Funktion.
  • beschreiben die Wandlung von Spannung und Stromstärke als weitere Eigenschaften des Transformators.
  • beschreiben das Energieversorgungssystem mit elektrischer Energie hinsichtlich Energiestrom und Wirkungsgrad.
  • nennen alltagsbedeutsame Unterschiede von Gleich- und Wechselstrom.
  • beschreiben die gleichrichtende Wirkung einer Diode.
  • beschreiben das unterschiedliche Leitungsverhalten von Leitern und Halbleitern.
  • beschreiben die Vorgänge am pn-Übergang mithilfe geeigneter energetischer Betrachtungen.
  • beschreiben den Aufbau und die Wirkungsweise von Leuchtdiode und Solarzelle.
  • erläutern die Vorgänge in Leuchtdioden und Solarzellen energetisch.

Die Online-Lernumgebung enthält Informationen, Aufgaben mit Lösungen, einfache Experimente und Animationen sowie weiterführendes Material

Vorkenntnisse: Elektrische Ladungen und Felder: https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/ladungen-felder-mittelstufe

Magnetische Wirkungen des elektrischen Stroms: https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/stromwirkungen/grundwissen/magnetische-wirkung-des-elektrischen-stroms

Magnetische Wirkung des elektrischen Stroms (Spule): https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/magnetisches-feld-spule

Magnetfelder weiterer stromführender Leiter: https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/magnetisches-feld-spule/versuche/magnetfelder-weiterer-stromfuehrender-leiter

Spule als Elektromagnet: https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/stromwirkungen/versuche/spule-als-elektromagnet

Simulationen und Animationen zum Magnetischen Feld (Leiter und Spulen): https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/magnetisches-feld-spule/downloads

Elektromagneten im Alltag/Wirkungsweise (Heimversuch): https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/stromwirkungen/versuche/elektromagnet-heimversuch

Kraft auf stromführende Leiter im Magnetfeld: https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/kraft-auf-stromleiter-e-motor/grundwissen/kraft-auf-stromfuehrende-leiter-im-magnetfeld

Die Lorentz-Kraft: https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/kraft-auf-stromleiter-e-motor/grundwissen/lorentz-kraft

Funktionsweise eines Elektromotors: https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/kraft-auf-stromleiter-e-motor

Elektromotortypen: https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/kraft-auf-stromleiter-e-motor/ausblick/elektromotor-typen

Elektroauto: https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/elektrische-arbeit-und-leistung/ausblick/elektroauto

Die Brennstoffzelle: https://www.leifiphysik.de/uebergreifend/fossile-energieversorgung/grundwissen/brennstoffzelle

Generator als Energiewandler und Energieüberträger: https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/elektromagnetische-induktion/versuche/generator

Drehen eines Dynamos Anwendungsaufgabe (mittelschwer): https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/transformator-fernuebertragung/aufgabe/drehen-eines-dynamos

Transformator als Energiewandler und Energieüberträger: https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/transformator-fernuebertragung

Video zum Transformator: https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/transformator-fernuebertragung/versuche/video-zum-transformator

Wandlung von Spannung und Stromstärke als Eigenschaften der Transformation: https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/transformator-fernuebertragung/versuche/von-der-induktion-zum-transformator

Spannungstransformation: https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/transformator-fernuebertragung/versuche/spannungstransformation

Stromtransformation: https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/transformator-fernuebertragung/versuche/stromtransformation

Transformator für Gleichstrom Aufgabe + Lösung: https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/transformator-fernuebertragung/aufgabe/transformator-fuer-gleichstrom

Prinzip der Energieerhaltung und Energieübertragung mit Transformatoren:

Idealer Transformator (Simulation): https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/transformator-fernuebertragung/versuche/idealer-transformator-simulation

Energieversorgungssystemen mit elektrischer Energie hinsichtlich Energiestrom und Wirkungsgrad:

Hochstromtransformator: https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/transformator-fernuebertragung/versuche/hochstromtransformation

Fernleitung (Modellversuch1+2)

Energieübertragung durch Fernleitung: https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/transformator-fernuebertragung/grundwissen/energieuebertragung-durch-hochspannung

Ebenen der Fernübertragung: https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/transformator-fernuebertragung/ausblick/ebenen-der-fernuebertragung

Video zur Hochspannung: https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/elektrische-grundgroessen/versuche/video-zur-hochspannung

Video zur Hochspannungsleitung: https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/transformator-fernuebertragung/versuche/video-zur-hochspannungsleitung

Frühe Fernleitungen: https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/transformator-fernuebertragung/geschichte/fruehe-fernleitung

Fernübertragung Laufen-Frankfurt (Main) Übung (schwierig): https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/transformator-fernuebertragung/aufgabe/fernuebertragung-lauffen-frankfurt

Fernübertragung Miesbach-München Übung (mittelschwer): https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/transformator-fernuebertragung/aufgabe/fernuebertragung-miesbach-muenchen

Das Verbundnetz: https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/transformator-fernuebertragung/ausblick/das-verbundnetz

Verlustleistung in der Hochspannungsleitung: https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/transformator-fernuebertragung/aufgabe/verlustleistung-der-hochspannungsleitung

Helligkeit einer Glühlampe Übung (mittelschwer): https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/transformator-fernuebertragung/aufgabe/helligkeit-einer-lampe

Entdeckungen des Elektromagnetismus und der Induktion in historischen und gesellschaftlichen Zusammenhängen

Hans Christian Oerstedt: https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/stromwirkungen/geschichte/hans-christian-orsted-1777-1851

Oerstedt Versuch: https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/stromwirkungen/versuche/orsted-versuch

Nicola Tesla: https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/elektromagnetische-induktion/geschichte/nicola-tesla-1856-1943

Gleich- und Wechselstrom

Effektivwerte von Wechselstrom und Spannung: https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/kraft-auf-stromleiter-e-motor/ausblick/elektromotor-typen

Wechselstromwiderstände: https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/wechselstromtechnik/grundwissen/wechselstromwiderstaende

Aufbau und Wirkungsweise von Leuchtdioden:

Halbleiterdiode (Leuchtdiode)Einführung: https://www.leifiphysik.de/elektronik/halbleiterdiode/grundwissen/leuchtdioden-led-einfuehrung

Halbleiterdioden Fortführung: https://www.leifiphysik.de/elektronik/halbleiterdiode/ausblick/leuchtdioden-led-fortfuehrung

Gleichrichtende Wirkung einer Diode (Versuche)

Aufnahme der Diodenkennlinie: https://www.leifiphysik.de/elektronik/halbleiterdiode/versuche/aufnahme-der-diodenkennlinie

Vorgänge in den Bauteilen

Strom- und Spannungsrichtige Messung bei Halbleiterdioden und Aufgaben: https://www.leifiphysik.de/elektronik/halbleiterdiode/grundwissen/stromrichtige-und-spannungsrichtige-messung

Kennlinien von Leuchtdioden: https://www.leifiphysik.de/elektronik/halbleiterdiode/versuche/kennlinien-von-leuchtdioden

Einweggleichrichtung einer Diode: https://www.leifiphysik.de/elektronik/halbleiterdiode/versuche/einweggleichrichtung

Ventilwirkung einer Diode: https://www.leifiphysik.de/elektronik/halbleiterdiode/versuche/ventilwirkung-einer-diode

Leiter und Halbleiter /Leitungsverhalten:

Halbleiterdiode Versuch: https://www.leifiphysik.de/elektronik/halbleiterdiode/versuche/einweggleichrichtung

pn-Übergänge in Halbleitern (energetisch) und diverse Aufgaben mit Lösungen: https://www.leifiphysik.de/elektronik/halbleiterdiode/grundwissen/p-n-uebergang-halbleiterdiode

Aufbau und Wirkungsweise von Solarzellen (Silizium-Solarzellen) und Aufgaben: https://www.leifiphysik.de/elektronik/halbleiterdiode/grundwissen/silizium-solarzellen

Herstellung von Solarzellen: https://www.leifiphysik.de/elektronik/halbleiterdiode/ausblick/solarzellen

Solarmodule: https://www.leifiphysik.de/elektronik/halbleiterdiode/ausblick/solarmodule

Animation:

Vor- und Nachteile von Energieversorgung mit Solarzellen/Einsatz und Wirtschaftlichkeit von Solarzellen: https://www.leifiphysik.de/elektronik/halbleiterdiode/ausblick/einsatz-und-wirtschaftlichkeit-von-solarzellen

Strahlungsleistung auf die Erde (Solarkonstante): https://www.leifiphysik.de/uebergreifend/regenerative-energieversorgung/ausblick/strahlungleistung-auf-die-erde

 

Hinweise an begleitende Erwachsene:

  • Die Online-Umgebung ist für den PC, das Mobiltelefon und das Tablet geeignet.
  • Öffnen über Chrome-Browser problemlos. Bearbeitung mit Firefox- und Explorer-Browser: Sicherheitseinstellungen beachten.

 

Bereitgestellt von: Fachberatung / Fachmoderation Physik Sek. I, Niedersächsische Landesschulbehörde, 05.2020

Letzte Änderung: 29.05.2020

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