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Einheit 4: Wirkungen der Elektrizität

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Unterrichtsverlauf 4b) Wir untersuchen die Wärmewirkung des elektrischen Stromes

Die geplante Unterrichtszeit für die Einheit 4b beträgt ca. 45 Min.

1. Schritt: Aktivierung von Vorwissen und Hinführung
  • Provokation/Lehrerversuch:
    • 'Kurzschluss'
    • Stahlwollefasern verglühen
  • Schüler äußern sich, benennen 'Kurzschluss' (Vorwissen) und verbalisieren ihre Beobachtung: "Die Stahlwolle/dünne Drahtfaser verglüht."
  • Zielangabe: Elektrizität erzeugt im Draht Wärme. Wir untersuchen die Wärmewirkung.
2. Schritt: Aktivierung von Vorwissen/ Sammeln von Vorerfahrungen
Die Schülerinnen und Schüler benennen elektrische Geräte, die Wärme erzeugen (→ UE 4a, ggf. Plakate erweitern), ggf. unterscheiden hinsichtlich heiß/sehr heiß, 'erwünschte'/'unerwünschte' (z.B. Lämpchen) Wärmewirkung
3. Schritt: Schülerversuch zur Wärmewirkung
Der warme Draht
In einen Stromkreis mit Lämpchen wird ein einfaches Thermometer eingebaut. Dazu wird der Draht (dünner Draht ohne Kunststoffisolierung) spiralförmig um das Thermometer gewickelt und mit einer Flachbatterie verbunden. Die Schülerinnen und Schüler lesen den Temperaturanstieg auf der Messskala des Thermometers ab.
  • In Gruppenarbeit wird der Schülerversuch zur Wärmewirkung wie beschrieben durchgeführt.
  • Präsentation und Diskussion der Ergebnisse.
  • Erkenntnisformulierung: "Wenn ein Draht von Elektrizität durchflossen wird, wird der Draht warm oder heiß. Fließende Elektrizität erzeugt Wärme."
4. Schritt: Demonstrationsversuch: Ein spiralig gewickelter Draht leuchtet
  • Die Lehrkraft führt den Versuch "Die Glühwendel leuchtet" wie in den Vorbereitungen beschrieben durch.
  • Die Schüler beobachten genau und verbalisieren ihre Beobachtungen und Erfahrungen.
    • Der gerade Draht wird langsam warm.
    • Der gewickelte Draht beginnt zu glühen. Er wird schneller warm.
  • Die Schülerinnen diskutieren in ihren Gruppen mögliche Ursachen für den rasch glühenden Draht.
5. Schritt: Erkenntnisformulierung
  • Die Schülerinnen präsentieren ihre Diskussionsergebnisse.
  • Im Unterrichtsgespräch werden Vorschläge und Ideen erörtert.
  • Die Klärung erfolgt mit Hilfe einer Lehrererklärung oder eines Informationstextes: "Die fließende Elektrizität erwärmt den Draht. In dem gewendelten Draht erwärmen sich die einzelnen Drahtwicklungen zusätzlich noch gegenseitig. Daher glüht der gewickelte Draht schneller.
  • Abschließende Bearbeitung des Arbeitsblattes.
6.Schritt: Anwendung: Das Licht im Lämpchen entsteht durch die Wärmewirkung der Elektrizität

Hinweise: An dieser Stelle kann der Aufbau eines einfachen Lämpchens besprochen werden. Sie sollten dann zusätzlich Zeit einplanen bzw. eine eigene Unterrichtseinheit zu diesem Thema durchführen. Wir halten eine explizite Thematisierug des Lämpchenaufbaus allerdings nur in Bezug auf die Glühwendel von Bedeutung.

  • Die Lehrkraft zeigt ein Lämpchen.
  • SchülerInnen äußern sich. (Ein Lämpchen wird auch warm, etc.)
  • Frage: Warum leuchtet ein Lämpchen?
  • Wir untersuchen ein Lämpchen genauer.
  • ggf.: Die SchülerInnen skizzieren ein Lämpchen, benennen die Teile des Lämpchens.
  • ggf.: Die Informationsentnahme zur Begrifflichkeit kann durch das Unterrichtsgespräch oder einen entsprechenden Text erfolgen.
  • ggf.: An der Tafel wird die Skizze eines Lämpchens beschriftet.
  • SchülerInnen betrachten ein Lämpchen mit der Lupe; erkennen dass der Glühdraht gewendelt ist; übertragen ihr Vorwissen auf die 'Situation' im Lämpchen; schlussfolgern, dass die Lichtwirkung eine Folge der Wärmewirkung ist.
  • Die Teilzielsicherung erfolgt im Arbeitsblatt.
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