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Spannungsmodell

Einführung eines geometrischen Modells der Spannung (Ebenenmodell) zur Behandlung der Maschenregel

Zeitbedarf:

Für die Einführung des geometrischen Modells werden ca. 5 Schulstunden benötigt.

Zielsetzung des Unterrichtsbaustein:

Im dargestellten Unterrichtsbaustein soll ein geometrisches Modell als Grundlage für die Behandlung der Maschenregel eingeführt werden.

In diesem Modell wird die Spannung an der Quelle und zwischen zwei Leiterstellen anschaulich als Energiedifferenz dargestellt (vergleichbar mit dem Höhenunterschied im Gravitationsmodell). So lässt sich über die Maschenregel die Energiezufuhr durch die Quelle mit der schrittweisen Energieabnahme an den Widerständen in einer Masche zusammenfassend darstellen. 

Das Modell lässt sich auch zur Definition des Widerstandswertes nutzen und kann in der Kursstufe den Blick auf die elektrische Feldstärke öffnen.

Inhaltliche Übersicht:

1. Stunde:

- Einstiegsexperiment mit der Reihenschaltung zweier unterschiedlicher Lampen

2. Stunde:

- Auswertung der Schülerexperimente zum Bleistiftstrich
- Einführung des geometrischen Modells zur Spannung

3. Stunde:

- Anwendung des geometrischen Modells
- Untersuchung von unterschiedlichen langen Bleistiftstrichen

4. Stunde:

- Auswertung der Schülerexperimente zu unterschiedlichen Längen
- Untersuchung mit Verbindungen unterschiedlicher Bleistiftstriche

5. Stunde:

- Auswertung der Schülerexperimente zu Verbindung von Bleistiftstrichen
- Einführung der Maschenregel
- Lösung des Einstiegsproblems
- Veranschaulichung mit einer geogebra-Datei

 

KURT GEHRMANN, 2014

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