Direkt zum Inhalt
Zum Ende des Inhalts
Zur Service-Navigation
Zur Suche
Zur Hauptnavigation
Zur Anmeldung/Registrierung

Homepage > Aktivitäten > Elektrizität > Elektrische Schaltungen > Elektrizität > Leiter und Nichtleiter

Leiter und Nichtleiter

Publikation: 1.2.2001
Lernstufe: 3
Übersicht: Leiter und Nichtleiter: Was lässt Strom durch und was nicht? Eine Liste von Leitern und Nichtleitern erstellen.
Ziele:
  • Materialien in Leiter und Nichtleiter einordnen.
  • Den Begriff des geschlossenen Stromkreises vertiefen.
Dauer: 1 Unterrichtsstunde
Material: Für eine Zweier- oder Dreiergruppe:
  • 1 Glühlämpchen (3,5 V) + Fassung
  • 1 Flachbatterie (4,5 V)
  • isolierte Drähte (an den Enden abisoliert)
  • Gegenstände und Materialien aus dem Umfeld der Kinder: Plastiklineal, Holzstück, Papier, Bleistiftspitzer aus Aluminium, Kupferdraht, Schere, Kreide, Büroklammer, Geldstück usw.
  • 1 Leuchtdiode (LED) zum Testen der Flüssigkeiten
  • Salz, Zitrone, Zucker, Öl
  • 1 Marmeladenglas
Herkunft: La main à la pâte, Paris

Fragestellung

Welche Rolle spielen die Kabel in einem Stromkreis? Wodurch könnte man sie ersetzen? Würde zum Beispiel ein Glühlämpchen mit einem Wollfaden leuchten?

Ablauf

Gruppenarbeit

  1. Die Schüler bauen eine Schaltung zusammen, mit der man ein Glühlämp­chen mit einer Flachbatterie, einer Fassung und 3 Kabeln zum Leuchten bringen kann. Sobald das Glühlämpchen leuchtet, wird der Stromkreis zwischen zwei der Drähte geöffnet. Die Schüler sollen das Glühlämpchen wieder zum Leuchten bringen, indem sie den Kontakt zwischen den Enden der beiden Drähte mit Hilfe verschiedener Gegen­stände herstellen.
  2. Die Schüler wählen eine Reihe von Gegenständen aus und notieren in eine Tabelle ihre Annahmen: Auf der einen Seite die Gegenstände, die das Glühlämpchen zum Leuchten bringen (Leiter), auf der anderen Seite diejenigen, die es nicht zum Leuchten bringen (Nichtleiter oder Isolato­ren).
  3. Die Annahmen werden mit Hilfe des Stromkreises überprüft und die Er­gebnisse im Versuchsheft notiert.

Der Draht hat offensichtlich also eine besondere Eigenschaft: Er leitet Strom, ist also ein sogenannter Leiter.

Man bittet die Schüler, sich Gegenstände aus dem Klassenraum zusammenzu­suchen und zu überprüfen, ob es sich um Leiter handelt oder nicht. Vor der Testphase sollen die Schüler sich eine elektrische Schaltung aus­denken, die eine solche Überprüfung ermöglicht. Sie sollen vorab voraussagen und begrün­den, welche Gegenstände Leiter und welche Isolatoren sind.

Schema des Aufbaus zum Testen der Leitfähigkeit verschiedener Gegenstände

Abb. 1: Beispiel für einen Aufbau zum Testen der Leitfähigkeit der verschiedenen Gegenstände

Mit der ganzen Klasse

Zusammentragen: Es wird eine Tabelle mit den gemeinsamen Ergebnissen er­stellt. Wenn es Streitfälle gibt, wird der Versuch wiederholt.

Anmerkung: Nicht der Gegenstand ist der eigentliche Leiter, sondern das Mate­rial, aus dem er besteht: Eisen, Kupfer, Aluminium.

Ergänzende Aktivitäten

Die Lehrerin kann die Stunde mit einem weiteren Versuch abschließen. Sie kann dieses Mal die Leitfähigkeit von Flüssigkeiten untersuchen lassen, denen sie ei­nige Zutaten hinzugefügt hat (Salz, Zitrone, Zucker, Öl). Die Schüler bestim­men, welche Mischungen den Strom durchlassen, indem sie wieder einen Strom­kreis aufbauen (Abb. 2). Die Glühlampe wird in diesem Fall durch eine Diode ersetzt.

Schema des Aufbaus zum Testen der Leitfähigkeit verschiedener Flüssigkeiten

Abb. 2: Aufbau zum Testen der Leitfähigkeit verschiedener Flüssigkeiten

[Anmerkung von Sonnentaler: Bei den Untersuchungen der Leitfähigkeit von Flüssigkeiten wird eine Leuchtdiode (LED) anstelle eines Glühlämpchens ver­wendet, da die Flüssigkeiten nicht besonders gut leiten und deshalb nur eine schwache Spannung zur Verfügung steht, die nicht immer ausreicht, um ein Glühlämpchen zum Leuchten zu bringen.

Allerdings muss man beim Umgang mit LEDs Vorsicht walten lassen: Eine zu hohe Spannung kann sie zerstören. Deshalb sollte man eine LED nie direkt an eine Batterie anschließen (zumindest nicht an eine Flachbatterie mit einer Spannung von 4,5 V oder gar an Batterien mit noch höherer Spannung) – die maximale Spannung, die man an viele handelsübliche LEDs anlegen darf, liegt bei nur ca. 2 V.

Bei der Verwendung von LEDs muss außerdem auf deren Polung geachtet wer­den. Die Anschlüsse einer LED sind mit + oder a (für Anode) und oder k (für Kathode) gekennzeichnet. Die Anode muss mit dem Plus-Pol der Batterie ver­bunden werden, die Kathode mit dem Minus-Pol. Es schadet allerdings nicht, wenn eine LED falsch herum angeschlossen wird (bei falscher Polung darf man sogar höhere Spannungen anlegen als bei richtiger Polung), sie leuchtet dann aber natürlich nicht.]

Letzte Aktualisierung: 14.4.2015

Allgemeine Informationen E-Mail Alphabetischer Index Sitemap Häufig gestellte Fragen La main à la pâte
Was sind eigentlich Sonnentaler?

Anmeldung

Passwort vergessen?

Registrieren