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Ilona Gröning

Einfache Experimente zum elektrischen StromGlühlampe, Batterie & Co.

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Downloadauszug aus dem Originaltitel:

Ilona Gröning: Experimente zu Elektrizität und Magnetismus© Persen Verlag GmbH, Buxtehude

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Warum Experimente im Sachunterricht?Die Einbeziehung von praktischen Experimen-ten in den Unterrichtsablauf ist eine Ergänzung zu den Aufgabenschwerpunkten und fördert zudem das Interesse an diesen Themen. Sie entspricht nicht nur den gültigen Grundschul-richtlinien, sondern auch den Bedürfnissen der Schüler1 nach Aktivität, Erkunden, Ausprobie-ren und Entdecken. Dabei erfahrene Motivati-on und Freude führt zu guten inhaltlichen Lernerfolgen, denn die Schüler machen eigene Erfahrungen, werden in ihrer Selbstständigkeit gefördert und erhalten Erfolgserlebnisse. Zu-sätzlich erlernen die Schüler Arbeitsmethoden, die nur im Zusammenhang mit eigenständig durchgeführten Arbeiten möglich sind. Hierzu gehören sowohl praktische als auch feinmoto-rische Fähigkeiten.Die Themen Elektrizität und Magnetismus sind physikalische Phänomene, die unser Leben be-stimmen und inzwischen untrennbar unseren Alltag begleiten. Nur wenige Themen sind in ihrer Integration in den Sachunterricht so schwierig und komplex, dennoch sind sie Be-standteile der aktuellen Rahmenlehrpläne und sollten im Unterricht behandelt werden.

Die Auswahl der ExperimenteThematisch sind die Inhalte im Rahmen der Lehrpläne ausgewählt und übergreifend für die Jahrgangsstufen 2–4 geeignet. Besonderer Wert wurde auf die einfache Durchführbarkeit der Experimente gelegt. Dabei steht das Er-gründen und Verstehen von Alltagsphänome-nen im Vordergrund.Die benötigten Materialien sind so gewählt, dass eine kostengünstige Anschaffung im Klas-sensatz möglich ist. Dabei wurde besonderer Wert auf Sicherheit und mehrmalige Verwend-barkeit gelegt, dennoch ist der Ankauf be-stimmter Sondermaterialien erforderlich. Ei-nen Hinweis zur Auswahl und Vorbereitung dieser Materialien erhalten Sie am Ende von Kapitel 4.

1 Aus Gründen der besseren Lesbarkeit beschränken wir uns im Text auf die männliche Form. Selbstverständ-lich sind alle Schülerinnen und Lehrerinnen immer mit eingeschlossen.

Die Einteilung der KapitelJedes Experiment behandelt inhaltlich einen Aspekt des ausgewählten Kapitels und kann für sich alleine durchgeführt werden. Um den zeitlichen Rahmen oder den Materialaufwand einfach ablesen zu können, sind im Inhaltsver-zeichnis folgende Piktogramme aufgeführt:

� Die Experimente dieses Kapitels benötigen einen sehr geringen Zeitaufwand: Alle Experi-mente eines Kapitels können aufeinander auf-bauend jeweils in einer Unterrichtsstunde durchgeführt werden.

Das Experiment eignet sich aufgrund der benötigten Materialien als Partnerarbeit oder in einer Kleingruppe.

Das Experiment benötigt einen besonde-ren oder erhöhten Materialaufwand und sollte in einer größeren Schülergruppe durchgeführt werden.

Die Experimente der Kapitel 4 und 7 beinhal-ten jeweils den Einstieg in die Themen elektri-scher Strom bzw. Magnetismus. Sie sollten je-weils vor den weiterführenden Experimenten zu diesen Themen durchgeführt werden.Alle Experimente der Kapitel 3, 5, 6 und 8 ge-hören thematisch jeweils zu einem Themen-komplex, wobei die Übergänge zwischen allen Kapiteln durchaus fließend sind. Eine gute Ein-satzmöglichkeit besteht darin, die drei bzw. zwei Experimente dieser Kapitel parallel als Stationen aufzubauen. Dies erspart die Organi-sation einiger Materialien im Klassensatz. Gleichzeitig vermittelt die Summe der Erkennt-nisse aus den einzelnen Experimenten beson-ders anschaulich das jeweilige Thema.Außerdem erhalten Sie in Kapitel 2 alle The-men betreffend weiterführende und grundle-gende physikalische Erläuterungen in Verbin-dung mit historischen Daten. Die darin enthal-tenen Informationen sollen und können weder von ihrem Umfang noch Inhalt ein Physikbuch ersetzen. Sie sind in Anlehnung an die Unter-richtsinhalte und -terminologien der weiter-führenden Schulen gewählt.

Einleitung

��Ilona Gröning: Einfache Experimente zum elektrischen Strom© Persen Verlag GmbH, Buxtehude

1

Jedes Experiment kann für sich alleine durchgeführt werden.Die hier beschriebenen Experimente beinhalten den Einstieg in das Thema elektrischer Strom. Sie sollten vor weiterführenden Experimenten zu diesem Thema durchgeführt werden.

Weshalb gerade dieses Buch?Der Ansatz, die Unterrichtsgestaltung um praktische Experimente zu erweitern, ist nicht neu. Die Besonderheit in diesem Buch besteht in den zu den Experimenten passenden Arbeitsblättern und in den einzelnen Experimenten zugehörigen Lehrerseiten. Hier erhalten Sie unter dem Stichwort Durch-führung detaillierte Hinweise, worauf für eine gelungene Durchführung der einzelnen Experimente im Besonderen zu achten ist und worin die häufigsten Fehlerursachen liegen. Unter dem Punkt Hintergrundwissen erhalten Sie einen kurzen Einstieg und vertiefende naturwissenschaftliche Informationen zu den Experimenten. Die Abschnitte erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit, wohl aber auf wissenschaftliche Richtigkeit der Aussagen. Sie liefern eine anschauliche Übersetzung der komplexen Themen und sollen Ihnen die Beantwortung von aufkommenden Fragen ohne zusätzlichen Zeitaufwand vereinfachen. Unter i Erklärung enthält jedes Experiment eine didaktisch verkürzte und versinnbildlichte Erklärung für die Schüler. Auf diese Weise soll die Verständlichkeit des naturwissenschaftlichen Hintergrundes erleichtert und das Interesse an weiterem Forschen und Entdecken ge weckt werden. Eine Reflektion des wesentlichen Lerninhalts erfolgt jeweils über ein zu den einzelnen Experimenten gehörendes Arbeitsblatt. Alle Experimente sind praxisnah im Unterricht erprobt und mehrfach durchgeführt.

Die Auswahl der Experimente Thematisch sind die Inhalte im Rahmen der Lehrpläne ausgewählt und übergreifend für die Jahrgangsstufen 2–4 geeignet. Besonderer Wert wurde auf die einfache Durchführbarkeit der Experimente gelegt. Dabei steht das Ergründen und Verstehen von Alltagsphänomenen im Vordergrund. Die benötigten Materialien sind so gewählt, dass eine kostengünstige Anschaffung im Klassensatz möglich ist. Dabei wurde besonderer Wert auf Sicherheit und mehrmalige Verwendbarkeit gelegt, dennoch ist der Ankauf bestimmter Sondermaterialien erforderlich. Ei nen Hinweis zur Auswahl und Vorbereitung dieser Materialien erhalten Sie auf Seite 15.


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Weshalb gerade dieses Buch?Der Ansatz, die Unterrichtsgestaltung um prak-tische Experimente zu erweitern, ist nicht neu. Die Besonderheit in diesem Buch besteht in den zu den Experimenten passenden Arbeits-blättern und in den einzelnen Experimenten zugehörigen Lehrerseiten.Hier erhalten Sie unter dem Stichwort Durch-führung detaillierte Hinweise, worauf für eine gelungene Durchführung der einzelnen Expe-rimente im Besonderen zu achten ist und wo-rin die häufigsten Fehlerursachen liegen.Unter dem Punkt Hintergrundwissen erhalten Sie einen kurzen Einstieg und vertiefende na-turwissenschaftliche Informationen zu den Ex-perimenten. Die Abschnitte erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit, wohl aber auf wissenschaftliche Richtigkeit der Aussagen. Sie liefern eine anschauliche Übersetzung der komplexen Themen und sollen Ihnen die Be-antwortung von aufkommenden Fragen ohne zusätzlichen Zeitaufwand vereinfachen.Unter i Erklärung enthält jedes Experiment eine didaktisch verkürzte und versinnbildlich-te Erklärung für die Schüler. Auf diese Weise soll die Verständlichkeit des naturwissen-schaftlichen Hintergrundes erleichtert und das Interesse an weiterem Forschen und Entdek-ken geweckt werden.Eine Reflektion des wesentlichen Lerninhalts erfolgt jeweils über ein zu den einzelnen Expe-rimenten gehörendes Arbeitsblatt.Alle Experimente sind praxisnah im Unterricht erprobt und mehrfach durchgeführt.

SicherheitAlle Experimente sind so ausgewählt, dass sie für Schüler der Klassen 2 bis 4 zur eigenständi-gen Durchführung geeignet und ungefährlich sind. Auf Grund des hohen Nachahmungspo-tentials ist eine Unterweisung in den grundle-genden Sicherheitsregeln unverzichtbar. Ver-wenden Sie hierzu das Arbeitsblatt aus Kapitel 1. Die Sicherheitsregeln sollten vorab erarbei-tet und besprochen werden. Soweit erforder-lich enthalten einige Experimente noch spezi-elle Hinweise.

Wahl der SozialformEingeteilt in Partner- oder Gruppenarbeit sind die Experimente von allen Schülern eigenstän-dig oder als Demonstrationsexperimente durchführbar.Mehrere Experimente eines Kapitels können sowohl parallel als Stationenarbeit als auch aufeinander aufbauend direkt im Anschluss durchgeführt werden, da bei einigen der zeit-liche Aufwand sehr gering ist.

Umgang mit den KopiervorlagenIn Kapitel 1 befinden sich die Kopiervorlagen für ein universell gültiges Auswerteblatt und die allgemeinen Sicherheitsregeln.Die Kapitel 3 bis 8 sind einheitlich aufgebaut und wie folgt gegliedert:Zuerst erhalten Sie als Kopiervorlage ein Blatt mit der Anleitung für das jeweilige Experiment.Diese Anleitung und das Auswerteblatt werden den Schülern mit den zur Durchführung des Experimentes benötigten Materialien ausge-händigt.Auf der zugehörigen Lehrerseite befindet sich die i Erklärung für die Schüler und zum Ta-felanschrieb eine Wörterliste als Hilfestellung beim Ausfüllen des Auswerteblattes. Im An-schluss folgen die Hinweise für Lehrer mit de-taillierten Zusatzinformationen zur Durchfüh-rung und entweder dem Experiment direkt zugeordnet oder übergreifend am Ende des Kapitels das Hintergrundwissen.Anschließend ist zu jedem Experiment noch ein Arbeitsblatt als Kopiervorlage vorgesehen, welches von den Schülern abschließend bear-beitet wird. Die Lösungen und Lösungshinwei-se zu den jeweiligen Arbeitsblättern befinden sich ebenso auf den Lehrerseiten.

R Das brauchst du:Hier erfolgt eine detaillierte Auflistung aller benötigten Materialien.Die nachfolgende grafische Darstellung dient als Hilfestellung zur Durchführung.

Einleitung


2

Sicherheit Alle Experimente sind so ausgewählt, dass sie für Schüler der Klassen 2 bis 4 zur eigenständigen Durchführung geeignet und ungefährlich sind. Auf Grund des hohen Nachahmungspotentials ist eine Unterweisung in den grundlegenden Sicherheitsregeln unverzichtbar. Verwenden Sie hierzu das Arbeitsblatt auf S. 5. Die Sicherheitsregeln sollten vorab erarbeitet und besprochen werden. Soweit erforderlich enthalten einige Experimente noch spezielle Hinweise.

Wahl der Sozialform Eingeteilt in Partner oder Gruppenarbeit sind die Experimente von allen Schülern eigenständig oder als Demonstrationsexperimente durchführbar. Mehrere Experimente eines Kapitels können sowohl parallel als Stationenarbeit als auch aufeinander aufbauend direkt im Anschluss durchgeführt werden, da bei einigen der zeitliche Aufwand sehr gering ist.

Umgang mit den Kopiervorlagen Auf den Seiten 4 und 5 befinden sich die Kopiervorlagen für ein universell gültiges Auswerteblatt und die allgemeinen Sicherheitsregeln. Die Materialien sind wie folgt gegliedert: Zuerst erhalten Sie als Kopiervorlage ein Blatt mit der Anleitung für das jeweilige Experiment. Diese Anleitung und das Auswerteblatt werden den Schülern mit den zur Durchführung des Experimentes benötigten Materialien ausgehändigt. Auf der zugehörigen Lehrerseite befindet sich die i Erklärung für die Schüler und zum Tafelanschrieb eine Wörterliste als Hilfestellung beim Ausfüllen des Auswerteblattes. Im Anschluss folgen die Hinweise für Lehrer mit detaillierten Zusatzinformationen zur Durchführung und entweder dem Experiment direkt zugeordnet oder übergreifend am Ende des Kapitels das Hintergrundwissen. Anschließend ist zu jedem Experiment noch ein Arbeitsblatt als Kopiervorlage vorgesehen, welches von den Schülern abschließend bearbeitet wird. Die Lösungen und Lösungshinweise zu den jeweiligen Arbeitsblättern befinden sich ebenso auf den Lehrerseiten.

Das brauchst du: Hier erfolgt eine detaillierte Auflistung aller benötigten Materialien. Die nachfolgende grafische Darstellung dient als Hilfestellung zur Durchführung.


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Einleitung

N So geht es:Für die Schüler folgt eine ausführliche und schrittweise Anleitung zur Durchführung des Experimentes.

N Was beobachtest du?Die Schüler können bereits im Vorfeld ihre Ver-mutungen über den Versuchsverlauf und ihre Beobachtungen während des Verlaufes auf dem Auswerteblatt notieren.

J Tipps:An dieser Stelle erhalten die Schüler praktische Tipps zur Optimierung des Experimentes und den Hinweis auf mögliche Fehlerquellen.

Ein kleines Dankeschön …

an alle Kinder, vor allem Lina und Sara, für das eifrige Ausprobieren unzähliger Experimente, das unermüdliche Lesen der Texte und ihre kritischen Anmerkungen.

Ilona Gröning: Experim

ente zu Elektrizität und Magnetism

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Persen Verlag Gm

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R Das brauchst du:LocherTonpapier, WellpappeGlasschälchenCD-Hülle oder stabile PlastikfolieTuch

N So geht es:1. Stanze mit dem Locher mindestens 10 Konfetti-„Flöhe“

aus dem Tonpapier.2. Streue die Konfetti-„Flöhe“ in das Glasschälchen.3. Vermute: Was passiert, wenn du die mit dem Tuch geriebene

CD-Hülle oder die Folien auf das Glasschälchen legst?4. Lege die CD-Hülle oder Folie auf den Tisch und reibe

mehrmals fest mit dem Tuch darüber.

~ Wichtig: Achte darauf, dass kein Metall in der Nähe der CD-Hülle / Folie liegt!

5. Lege sie nun auf das Glasschälchen.

N Was beobachtest du?

J Tipps:Es passierte gar nichts?Reibe die CD-Hülle mit einem anderen Gegenstand. Hast du bisher ein Tuch benutzt, tausche es gegen etwas anderes z B. aus Wildleder aus.


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" Auswerteblatt von:

Experiment:

^ Das könnte passieren:

R Versuchsaufbau und Material (Zeichnung):

N Was beobachtest du?

i Stimmte deine Vermutung, was passieren könnte? Erkläre:


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Sicherheitsregeln für Experimente mit elektrischem Strom!

Ordne die Bilder den Texten zu. Verbinde Bild und Text miteinander!

Führe niemals Experimente mit Strom aus der Steckdose durch!

Öffne oder erhitze niemals Batterien und Akkus!

Stecke niemals deine Finger, Gegenständeoder beschädigte Stecker in die Steckdose!

Wasser gehört niemals in die Nähe vonElektrogeräten!

Öffne oder bastele niemals an defektenElektrogeräten, solange sie noch mit derSteckdose verbunden sind!


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Arbeitsblatt Glühlampe und Batterie

Glaskolben, Kontaktpunkt, Glühdraht, Gewinde, Pole, Flachbatterie

v Ergänze den Lückentext mit den unten angegebenen Wörtern.

In einer Glühlampe muss der elektrische durch den besonders

dünnen Glühdraht fließen. Dabei wird dieser sehr heiß

und fängt an zu glühen. Die Glühlampe . Die Energie des

elektrischen Stroms wird dabei zu einem großen Teil in Wärme umgewandelt.

Im Gegensatz zu Glühlampen ist in Energiesparlampen kein Glühdraht, sondern

ein besonderes . Fließt elektrischer Strom durch dieses Gas,

wird es zum Leuchten gebracht. Dabei entsteht viel Wärme.

Die meiste Energie des elektrischen Stroms wird dann in Licht und nicht in

Wärme umgewandelt.

Gas, weniger, Draht, leuchtet, Strom


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cker

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den

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icht

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n!


9


26

i E

rklä

rung

:D

ie G

lühl

ampe

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Fass

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ektr

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rom

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er B

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er B

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.

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. D

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lühl

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Der

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penf

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en W

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en. D

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m P

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irek

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nder

en

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nich

t m

ehr

durc

h di

e G

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ampe

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die

Bat

teri

e sc

hnel

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n un

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ich

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en.

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die

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Flac

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Gef

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dass

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urzs

chlü

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den.

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mkr

eis.

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ben

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die

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den.

/ D

ie B

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cht.


10

Sieh

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5

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swah

l und

Vor

bere

itung

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eria

lien

auf S

eite

15


27

u Ergänze den Lückentext mit den unten angegebenen Wörtern.

Zum benötigt eine Glühlampe elektrischen Strom.

Dieser muss von der Stromquelle durch die Glühlampe hindurch

können. Man nennt dies einen

Stromkreis. Jedes Mal, wenn du Zuhause das Licht oder ein anderes

Elektrogerät einschaltest, schließt du ebenfalls einen „großen“ Stromkreis.

Im Experiment hast du dazu 2 benötigt. Elektrogeräte

haben immer nur 1 Anschlusskabel. Es ist eine Schutzhülle in der die beiden

stromführenden Kabel sind. Der Stecker hat 2 Metallstifte. Mit ihnen wird in

der ein Stromkreis geschlossen.

Der elektrische Strom wird aber nicht in der Steckdose erzeugt, sondern in

und dann durch Stromleitungen über weite Entfernungen

in die einzelnen Häuser geleitet.

Steckdose, geschlossenen, Kraftwerken, Leuchten, Kabel, fließen

v Beantworte die folgenden Fragen.

Wie nennt man den Weg des elektrischen Stroms von einer Stromquelle durch eine Glühlampe zur Stromquelle zurück?

Was passiert, wenn die Stecker an den Polen der Flachbatterie sich berühren?

Arbeitsblatt Stromkreis


11


28

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endi

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ialie

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el, S

toff,

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ier,

Kor

ken,

Hol

z,

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smur

mel

, Lin

eal,

Löffe

l, R

adie

rgum

mi,

Ble

istif

t, B

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, Rei

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ht e

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Glü

hlam

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die

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.

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chra

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als

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Gew

alt!

Ver

letz

ungs

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enn

die

Glü

hlam

pe k

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Ein

schr

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n ka

putt

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n!3.

Sie

h di

r di

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die

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der

Abb

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krei

s.4.

Ver

mut

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kann

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u di

e Lü

cke

im S

trom

krei

s sc

hlie

ßen

, da

mit

die

Glü

hlam

pe le

ucht

et?

5. P

robi

ere

nun

unte

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Ver

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serg

ebni

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TIG

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niem

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elek

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Str

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us d

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Geg

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iche

n S

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aus

der

Bat

terie

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er

Str

om a

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teck

dose

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nsge

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lich.

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ipps

:P

rüfe

: Die

Glü

hlam

pe m

uss

leuc

hten

sob

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sich

die

frei

en

Ste

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chte

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dass

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h di

e S

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n P

olen

nic

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ren!


12


29

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rklä

rung

:D

ie G

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lam

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durc

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der

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eite

t, le

ucht

et d

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. Die

se G

egen

stän

de n

ennt

man

Leiter.

Ist

in d

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ücke

ei

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d au

s ei

nem

Mat

eria

l, da

ss d

en S

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nic

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eite

rlei

tet,

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an

dies

en G

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d Nichtleiter

.

Um

sic

h vo

r el

ektr

isch

em S

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zu

schü

tzen

, ist

es

wic

htig

ein

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terl

eite

n zu

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Aus

die

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Gru

nd s

ind

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chlu

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en V

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von

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Die

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che

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eite

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ennt

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auc

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. Ei

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isch

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ende

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terl

iste

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atte

s:

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hlam

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teri

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inge

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ktri

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1

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ng d

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rbei

tsbl

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ch e

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stän

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Sie

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, kan

n es

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rom

leit

en. E

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Ble

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ftm

ine

best

eht a

us G

rafit

. And

ere

Geg

enst

ände

z. B

. aus

Hol

z,

Porz

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n, G

las

oder

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trom

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Sie

sin

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leit

er. E

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or v

erw

ende

t.


13

Sieh

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inte

rgru

ndw

isse

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te 1

5

Sieh

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swah

l und

Vor

bere

itung

der

Mat

eria

lien

auf S

eite

15


30

u Notiere: Welche Gegenstände hast du getestet. Vermute, aus welchem Material sie sind. Kreuze an: Leiter oder Nichtleiter?

Gegenstand Material Leiter Nichtleiter

v Ergänze den Lückentext mit den unten angegebenen Wörtern.

Durch einige fließt elektrischer Strom weiter. Sie sind

aus einem Material, welches Strom leitet und werden

genannt. Dies sind vor allem Metalle wie und Eisen.

Eine Ausnahme ist Grafit. Obwohl es kein Metall ist, kann es Strom leiten.

Eine besteht aus Grafit. Andere Gegenstände z. B.

aus Holz, Porzellan, Glas oder Kunststoff können elektrischen Strom nicht

weiterleiten. Sie sind . Einige werden als Isolator

verwendet.

Nichtleiter, Leiter, Bleistiftmine, Gegenstände, Kupfer

Arbeitsblatt Leiter und Nichtleiter


14


31

Aus

wah

l und

Vor

bere

itun

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chba

tter

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ring

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en.

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us z

wei

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iche

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ten

Ka-

bel g

enan

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oder

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ze u

nd k

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nken

Drä

hte.

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nge

von

20–3

0 Ze

ntim

eter

is

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srei

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d. A

chte

n Si

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Kab

eln

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nitt

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dünn

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ht. A

ufgr

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der

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