Der Ohmsche Widerstand

Datum: 26. Oktober 2008 Autor: Pretz Kommentare: 0

Zusätzliche Informationen:

Beschreibung:

Am Ende dieser Unterrichtsstunde sollen die SchülerInnen mit Hilfe der Messergebnisse erkennen, dass ein Ohmscher Widerstand konstant bleibt, wenn die Spannung und die Stromstärke zunehmen. Durchgeführt in einer 8. Klasse.

Der Ohmsche Widerstand

1. Thema der Stunde:

Ohmscher Widerstand

2. Angaben zur Lernsituation

	Ausprägung	Konsequenzen

Statistische Angaben	Die Klasse 8c besteht aus 10 Mädchen und 9 Jungen.
Leistungsstand	Der Leistungsstand der Klasse ist heterogen. Einige Schüler haben ein gutes technisches Verständnis. Andere sind wenig interessiert.	Es wurde bei der Gruppenzusammensetzung darauf geachtet, dass jeweils Schüler und Schülerinnen mit unterschiedlichem Leistungsstand und Interesse zusammenarbeiten.
Mitarbeit	Die Jugendlichen sind zeitweise schwer zur Mitarbeit zu bewegen. Bei Schülerversuchen zeigen die Schüler und Schülerinnen jedoch insgesamt ein großes Interesse. Eine Schülerin leidet an ADHS und nimmt entsprechende Medikamente, die sie teilweise sehr müde oder schlecht gelaunt erscheinen lassen. Sie kann aber auch sehr motiviert arbeiten und gute Beiträge liefern.	Schülerversuche in Gruppen sollen die Schüler und Schülerinnen motivieren. Gruppenarbeit bietet auch schwächeren Schülern die Möglichkeit sich einzubringen.
Vorkenntnisse	Die Schüler und Schülerinnen haben, im Rahmen dieser Reihe, die Reihen- und Parallelschaltung von einer Glühlampe und einem oder mehreren Ohmschen Widerständen, sowie die jeweiligen Schaltskizzen, kennengelernt. Sie haben auch schon in diesen Schaltungen das Messen von Spannung und Stromstärke durchgeführt.	Das Messen mit einem digitalen Multimeter wurde bereits mehrfach durchgeführt, bringt aber noch oft Probleme mit sich ( falsche Einstellung, falsch verbundene Kabel, etc. ).
Arbeitsformen	Gearbeitet wird in 4 4-er Gruppen und einer 3-er Gruppe. Je 2 Schüler sind verantwortlich für einen Elektronikbaukasten. Diese Einteilung ist von den vorherigen Schülerversuchen bekannt. Es gibt je einen Gruppensprecher.	Die Verantwortung von je zwei Schülern und Schülerinnen für einen Elektronikbaukasten soll sie zu mehr Eigenverantwortung und zu mehr Selbständigkeit anregen.

3. Aufbau der Reihe

3.1. Thema der Reihe: Der elektrische Widerstand

Stunde	3.2 Themen der Stunden	3.3 Ziele der Stunden

1	Wiederholung: Was ist Strom? Was kann man messen?	Die Schüler und Schülerinnen sollen sich in Erinnerung rufen, dass Strom Bewegung von Elektronen im Leiter ist, wenn eine Spannung angelegt wird. Es wir auch wiederholt, wie ein einfacher Stromkreis aussieht und dass die Stromstärke in Reihe gemessen wird, die Spannung jedoch parallel.
2	Unterschied von Reihen- und Parallelschaltung	Die Schüler und Schülerinnen sollen im Schülerversuch anhand einer Reihenschaltung von mehreren Glühlampen erkennen, dass die Lampen umso schwächer leuchten, je mehr Lampen im Stromkreis sind. Im Gegensatz dazu sollen sie erfahren, dass in der Parallelschaltung dies nicht der Fall ist.
3	Spannungsmessung in einer Reihenschaltung von mehreren Ohmschen Widerständen	Die Schüler und Schülerinnen sollen anhand einer Reihenschaltung von einer Glühbirne und einem, bzw. mehreren Ohmschen Widerständen ( 10 ? ) feststellen, dass die Lampe ebenfalls schwächer leuchtet je mehr Widerstände eingebaut werden. Sie sollen die einzelnen Spannungen und die Gesamtspannung messen.
4	Auswertung der vorherigen Stunde und Herleitung einer Gesetzmäßigkeit	Sollen erkennen, dass die Summe der Einzelspannungen gleich der Gesamtspannung ist.
5	Was passiert wenn die Spannung erhöht wird?	Die Schüler und Schülerinnen sollen erkennen, dass bei der Erhöhung der Spannung ( eine zweite Batterie wird zusätzlich in Reihe geschaltet ) auch die Stromstärke ( die Glühbirne leuchtet wieder heller ) zunimmt. Einführung des Ohmschen Gesetzes.
6	Ohmsches Gesetz	Die Schüler und Schülerinnen sollen das in der letzten Stunde eingeführte Ohmsche Gesetz anwenden, um einen unbekannten Widerstand zu bestimmen.
7	Vorstellung anderer Widerstände	Die Schüler und Schülerinnen sollen temperaturabhängige, lichtabhängige, und regelbare Widerstände und deren Nutzung kennenlernen.

4. Didaktische Überlegungen

• Legitimation
Der schulinterne Lehrplan sieht für die Klasse 8 verschiedene Themen aus der Bereich der Elektrizitätslehre vor. Eines dieser Themen ist der elektrische Widerstand, als Grundlage für das Thema Sensoren, welches in der Klasse 9 eingeführt und vertieft wird. Gemäß der vorläufigen Fassung der Kernlehrpläne für die Fächer Physik, Biologie und Chemie für die Hauptschule kommt den Schülerversuchen eine entscheidende Bedeutung zu. In den geplanten Versuchen sollen die Schüler und Schülerinnen selbst Spannung und Stromstärke messen.

Fachwissenschaftliche Relevanz:
In der Elektronik spielen Widerstände ein große Rolle. Sie haben in elektrischen Schaltungen im Allgemeinen die Aufgabe den Stromfluss zu begrenzen, um zum Beispiel andere Bauelemente zu schützen. Mit mehreren Widerständen können Spannungen auch geteilt werden.
Die genaue Kenntnis der Eigenschaften und der Gesetzmäßigkeiten sind unumgänglich, um Widerstände richtig einsetzen zu können.

Relevanz für die Schüler:
Die Schüler und Schülerinnen der 8c werden im nächsten Schuljahr ein Berufspraktikum durchführen. Einige werden ihr Praktikum in Berufen absolvieren, die ein gewisses Grundverständnis in Bezug auf Widerstände voraussetzen.

• Schwerpunktsetzung in Bezug auf Ziele
Der Schwerpunkt der Stunde liegt in der Durchführung und Auswertung der Schülerversuche. Die Schüler und Schülerinnen messen die Stromstärke und die Spannung in einem Stromkreis mit einem unbekannten Widerstand und bestimmen in der Auswertung mit Hilfe des eingeführten Ohmschen Gesetzes den Wert des Widerstandes.

• Reduktionsentscheidung
In der Elektronik werden eine Vielfalt von elektrischen Widerständen eingesetzt. Im Rahmen dieser Stunde wird jedoch nur die Klasse der Ohmschen Widerstände behandelt, da nur für sie das Ohmsche Gesetz gilt.
R = U / I = const.
Für diese Art der Widerstände gilt, dass der Widerstand konstant bleibt bei Erhöhung der Spannung U, bzw. der Stromstärke I.

• Schwierigkeitsanalyse
Da die Schüler und Schülerinnen mit unterschiedlichen Messgeräten arbeiten werden, ist es möglich, dass Messungenauigkeiten, Bedienungsfehler oder Ablesefehler entstehen können.
Ein anderes Problem wird sein, dass die nominellen Werte der Widerstände (nach Farbcodierung) von den gemessenen Werten abweichen werden. Somit ist es sehr wahrscheinlich, dass die einzelnen Gruppen leicht unterschiedliche Ergebnisse erhalten werden. Dies kann am Ende der Stunde, wenn die Ergebnisse gesammelt werden, in einer Diskussion geklärt werden.

5. Ziele

5.1. Stundenziel

Die Schüler und Schülerinnen sollen mit Hilfe der Messergebnisse erkennen, dass ein Ohmscher Widerstand konstant bleibt, wenn die Spannung und die Stromstärke zunehmen.

5.2. Teilziele

Die Schüler und Schülerinnen sollen ...
- anhand der Schaltskizzen den Versuch selbständig aufbauen.
- die Messungen selbst durchführen.
- die Messwerte in die Tabelle eintragen und die Auswertung ausführen.

6. Literaturangaben

- Geiger, W./ Hampel, U. et al.: Natur und Technik 7/8, Physik und Chemie für Hauptschule, NRW, Cornelsen 1991
- Stöcker, H.: Taschenbuch der Physik, Harri Deutsch, 2000
- Entwurfsfassung der Kernlehrpläne für die Fächer Physik, Biologie und Chemie für die Jahrgangsstufen 5 - 10 der Hauptschulen in NRW

7. Verlaufsplan

Phase/Zeit	Geschehen im Unterrichtn	Methodischer Kommentar

8.00 Begrüßung und Einstieg	Begrüßung und Vorstellung der Gäste Kurze Wiederholung der letzten Stunde Der Verlauf der aktuellen Stunde wird mitgeteilt	Es wird noch einmal kurz ein Überblick ( OHP ) über die letzten Versuche gegeben. Das Ohmsche Gesetz wird noch einmal kurz erläutert. Die Schüler und Schülerinnen erfahren den weiteren Verlauf der Stunde .
8.10 Versuchs- vorbereitung	Austeilen der Arbeitsblätter Besprechung des Arbeitsauftrags Austeilen der Elektronikbaukästen	Die Gruppensprecher holen die Arbeitsblätter für ihre Gruppen. Das Arbeitsblatt und somit der Arbeitsauftrag wird der Klasse erläutert. Die Gruppensprecher holen das notwendige Material.
8.15 Erarbeitungs- phase	Durchführung und Auswertung des Versuchs in den Gruppen	Die einzelnen Gruppen messen die Spannung und die Stromstärke zuerst für eine Batterie, dann für zwei Batterien und evtl. noch für eine dritte. Die gemessenen Werte werden in die Tabelle auf dem Arbeitsblatt eingetragen. Anschließend sollen die Werte für den Widerstand errechnet und ebenfalls in die Tabelle eingetragen werden. Die Schüler und Schülerinnen können auch versuchen die Werte in ein Diagramm einzuzeichnen.
8.25 Eventualphase	Durchführung des Versuchs an einem zweiten Widerstand	Falls einige Gruppen schon fertig sind, können sie einen zweiten Widerstand erhalten und den Versuch noch einmal durchführen.
8.35 Ergebnis- sicherung	Sammlung der Ergebnisse aus den einzelnen Gruppen	Die Ergebnisse der einzelnen Gruppen werden auf eine OHP-Folie gesammelt und diskutiert. ( mögliche Fehler bei der Messung, mögliche Rundungsfehler bei der Berechnung, Ungenauigkeiten der Messgeräte, ...).

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