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Selbstinduktion Einschaltvorgang Spule

2017-10-17T14:04:58Z

10.9.226.43: /* Sicherheitshinweise */

==Materialbedarf==
* Kleinspannungsquelle (ideal regelbar mit Gleichspannung und Wechselspannung, Amperezahl ist kaum relevant)
* 2 gleichartige Birnchen mit Widerstand deutlich über 100 Ohm(z.B. 6V 0,05A)
* Steckbrett
* Schalter
Hauptversuch
* Spule mit hoher Induktivität (100H)
* Widerstand 470 Ohm
* zwei mA Multimeter
Nebenversuch
* viele Schülerübungsspulen mit rausnehmbaren Einsenkern
* fein einstellbares Potentiometer

==Sicherheitshinweise==
Die offizielle Gefärdungsbeurteilung findet man hier [https://www.isb.bayern.de/gymnasium/materialien/sicher-experimentieren-in-physik im Internet]

Achtung Spannungsspitzen beim Ausschaltvorgang; generelle Schutzmaßnahmen bei Berührungsgefährlichen Spannungen beachten.

Hierbei ist zu berücksichtigen, dass der magnetische Energieinhalt der Spule bei Verwendung obiger Materialien deutlich größer als der Grenzwert 350 mJ ist:

E = ½ ∙L∙I² = 0,5 ∙ 630 H ∙ (0,1 A)² = 3 J

-> maximal etwa 30 mA durch große Spule (630 H)

==Versuchsaufbau==
<gallery widths="320" heights="350" caption="Bilder zum Versuch">

File:Selbstinduktion (3).JPG | Nebenversuch
File:Selbstinduktion (2).JPG |qualitativer Hauptversuch
File:Selbstinduktion (1).JPG | quantitativer Nebenversuch

</gallery>

== Durchführung==
Der Hauptversuch besteht darin den Schülern zu zeigen, dass das Lämpchen im Zweig der Spule viel später angeht als das Lämpchen im Zweig mit dem Widerstand. Das bekommt man mit den oben genannten Bauteilen gut gezeigt

Anschließend kann man die Lämpchen durch Multimeter ersetzen und dann zeigen, wie beim Ein- und Ausschalten der "Spulenstrom" deutlich verzögert wird. Beim Ausschalten sieht man sehr schön, dass der Strom im Parallelkreis in die Gegenrichtung fließt.

Ein didaktisches Problem besteht darin, dass die Spule mit hoher Induktivität nicht wie eine Spule aussieht. (Man kann mit der Dokukamera die Seite projizieren und sieht dann die Windungen).
Außerdem kann man mit dieser Spule nicht zweigen, dass es nicht an der Kabellänge liegt, sondern an der Induktivität.=> Nebenversuch (siehe Tipps und Tricks)

==Tipps und Tricks==
Wer die Zeit hat, kann so verfahren:

Schritt 1: zwei Lämpchen parallel, sonst nichts => beide leuchten gleichhell. Wiederholung, das an beiden die gleiche Spannung abfällt, da Parallelschaltung.

Schritt 2: man baut eine selbstgebaute Spule ein, bei der man so viele Spulen in Reihe schaltet und mit Eisenkernen verbindet wie möglich => ein Lämpchen leuchtet schwächer (Spannungsabfall an der Spule)

Schritt 3: man baut ein Potentiometer in den oberen Zweig und regelt, bis beide gleich hell leuchten

Jetzt ist der Aufbau des Versuchs und die Notwendigkeit des Widerstands klar- jetzt schaltet man ein

Schritt 4: wenn man genug Spulen gekoppelt hat, sieht man eine minimale Verzögerung ( am besten, wenn das Ganze filmt und in Slowmotion abspielt)

Schritt 5: Jetzt ersetzen wir die Selbstbauspule durch die "richtige Spule", passen den Widerstand an und sehen
die deutliche Verzögerung.

Nun bleibt die Fehlvorstelllung, dass es an der Kabellänge liegen könnte => zurück zur Selbstbauspule

Schritt 6: Versuch wie in Schritt 4 aber ohne Eisenkerne (Kabellänge aber weiterhin gleich) => Verzögerung ist nicht mehr sichtbar=> es lag nicht an der Kabellänge

Schritt 7: Aufbau wie in Schritt 5 aber diesmal mit Multimetern

Ob man tatsächlich zwei Mal umbaut, hängt vom Unterrichtsgespräch und der Zeit ab.

==Arbeitsblattvorlage==

Selbstinduktion Einschaltvorgang Spule

2017-10-17T14:04:58Z

10.9.226.43: /* Sicherheitshinweise */

Akustische Interferenz

2017-10-17T13:58:47Z

10.9.226.43:

==Bestandteile==
*2 Lautsprecher
*[[Funktionsgenerator P 52256]]

==Einsatzmöglichkeiten==
Klasse 10
==Versuchsaufbau==
<gallery widths="300" heights="200" caption="Bilder zum Versuch">
File:Akutische Interferenz (1).jpg| Gesamtaufbau
File:Akutische Interferenz (3).jpg
File:Akutische Interferenz (2).jpg

</gallery>
===Ablauf===
Die Schüler laufen durch die Bankreihen und halten sich dabei das abgewandte Ohr zu.

Man hört Stellen im Raum die lauter und leiser sind.

Laut Leifi geht es besser draussen. Evtl. hilft Fenster öffnen und viele Schüler im Raum, um Reflexionen zu verhindern.

Bei Leifi werden die Lautsprecher bewegt, statt der Schüler

Kundt`sches Rohr: Achtung, auf Lautstärke achten -> Gehörschutz für Schüler und Lehrer!

== Tipps und Tricks==

==Links==
[https://www.leifiphysik.de/akustik/akustische-wellen/versuche/zweiquelleninterferenz-von-schall Link zu Leifi]

Akustische Interferenz

2017-10-17T13:58:47Z

10.9.226.43:

Zentrifugalregulator Modell des Fliehkraftreglers

2017-10-17T13:51:04Z

10.9.226.43:

==Einsatzmöglichkeiten==
Kreisbewegungen in der 10. Klasse

==Versuchsaufbau==
Dies ist ein Fliehkraftregler-Funktionsmodell nach Watt für die Schwungmaschine.
Selbstregulierender, historischer Drehzahlregler

Lässt sich schön mit [[Rotaionsspielzeug Spinner und Münztresor]] kombinieren
<gallery widths="420" heights="350" >
Rotationsversuche (4).JPG

</gallery>
Kann sehr schön ergänzt werden mit dem Dampfmaschinenmodell im Oberschrank der Thermodynamiksammlung.

[https://de.wikipedia.org/wiki/Fliehkraftregler Weiterführende Hinweise bei Wikipedia]

==weitere Versuche zur Drehbewegung==

*[[Messung der Zentripetalkraft]]
*[[Zentrifugenmodell]]
*[[Drehstuhlexperiment]]
*[[Kugelschwebe]]
*[[Rotaionsspielzeug Spinner und Münztresor]]
*[[Abplattungsring]]
*[[Künstliches Blut in der Zentrifuge]]

Messung der Zentripetalkraft

2017-10-17T13:49:51Z

10.9.226.43:

==Bestandteile==
*Radialkraftgerät 34722
*Motor
*Lampe Bitte keinen Laser einsetzen. Zusammen mit der Rotationsbewegung ist der Strahlgang nicht kontrollierbar 
* 1N Kraftmesser
*Stoppuhr

==Einsatzmöglichkeiten==
Kreisbewegungen 10 .Klasse
==Versuchsaufbau==
<gallery widths="350" heights="350" caption="Bilder zum Versuch">
File:Rotationsgeschwindigkeit (2).JPG
File:Rotationsgeschwindigkeit (3).JPG

</gallery>

Besser rein mechanisches, neueres Gerät verwenden!

==Sicherheitshinweise==
Die offizielle Gefärdungsbeurteilung findet man hier [https://www.isb.bayern.de/gymnasium/materialien/sicher-experimentieren-in-physik im Internet]

Kontrollieren ob alle Teile des Radialkraftgeräts fest montiert sind.

Schutzscheibe aufbauen

Bei Einsatz einer Lampe geht vom Licht keine Gefährdung aus. Der Einsatz eines Lasers erfordert eine eigene Gefährdungsbeurteilung und ist nur zulässig, wenn die Lampenlösung technisch nicht realisierbar ist.

Gefährdung durch rotierende Teile Drehteller ausreichend fixieren;
den stabilen Aufbau vor der Inbetriebnahme nochmals kontrollieren; ggf. einen separaten griffbereiten Schalter
(z. B. schaltbare Mehrfachsteckdose) vorsehen;
ein Hineingreifen bei laufendem Motor vermeiden

Gefährdung durch wegfliegende Teile Massehalter vor dem Versuch kontrollieren;
mit kleinen Bahngeschwindigkeiten beginnen;
einen Versuchsaufbau in Kopfhöhe der Schüler vermeiden;
Sicherheitsabstand einhalten (Flugbahn grob abschätzen);
ggf. Schutzscheibe verwenden

== Tipps und Tricks==

[https://www.ld-didactic.de/documents/de-DE/EXP/P/P1/P1431_d.pdf?_ga=2.38881765.792668392.1507749947-1918686662.1454449601 Versuchsanleitung Leybold]

==weitere Versuche zur Drehbewegung==
*[[Zentrifugenmodell]]
*[[Drehstuhlexperiment]]
*[[Kugelschwebe]]
*[[Zentrifugalregulator Modell des Fliehkraftreglers]]
*[[Rotaionsspielzeug Spinner und Münztresor]]
*[[Abplattungsring]]
*[[Künstliches Blut in der Zentrifuge]]

Messung der Zentripetalkraft

2017-10-17T13:49:51Z

10.9.226.43:

Actio- Reactio Schüler ziehen mit Seil

2017-10-17T13:38:15Z

10.9.226.43:

Schüler auf Skateboards oder Versuchstische setzen und Seilziehen lassen
Bei Versuchstischen auf geringe Rollreibung achten!

==Versuchsaufbau==
<gallery widths="300" heights="350" caption="">
File:Skateboard.jpg
</gallery>

==Sicherheitshinweise==
Die offizielle Gefärdungsbeurteilung findet man hier [https://www.isb.bayern.de/gymnasium/materialien/sicher-experimentieren-in-physik im Internet]

Der Versuch ist mit geübten Skateboard-Fahrern im Stehen möglich. In diesem Fall sollten weitere Schüler hinter den Versuchspersonen für Hilfestellungen bereitstehen.

[[category:Versuche mit Selbsttätigkeit]]

Actio- Reactio Schüler ziehen mit Seil

2017-10-17T13:38:15Z

10.9.226.43:

Ballistisches Pendel

2017-10-17T13:34:19Z

10.9.226.43:

==Einsatzmöglichkeiten==
10.Klasse Impuls

== Bestandteile==
Ballistisches Pendel (Mechanik Oberschrank), Luftpistole, Boy, μs- Uhr (Selbstbau von Herbert Siebler, Lichtschranke

==Versuchsaufbau==
<gallery widths="320"caption="Bilder zum Versuch">

datei:Ballistisches_Pendel.jpg
</gallery>

== Tipps und Tricks==
Unbedingt die μs- Uhr verwenden und damit die Verdunkelungszeits messen. Achtung die Tasten der Uhr prellen manchmal.
Für die Pistole am besten einen Anschlag bauen.
Mit Boy Kasten auf Augenhöhe justieren, um besser Zielen zu können.

==Sicherheitshinweise==
Die offizielle Gefärdungsbeurteilung findet man hier [https://www.isb.bayern.de/gymnasium/materialien/sicher-experimentieren-in-physik im Internet]

Pistole nie unbeaufsichtigt liegen lassen- immer wegsperren.

Gewehr erst unmittelbar vor der Versuchsdurchführung laden;
Lauf direkt an die Öffnung halten (oder eine Schutzscheibe zwischen dem Aufbau und den Schülerinnen und Schülern positionieren);
in den Pendelkörper eingedrungene Projektile regelmäßig entfernen, Pfeile sofort entfernen

Lärm unproblematisch

Fadenstrahlrohr

2017-10-17T13:29:22Z

10.9.226.43:

*[[Röhrennetzgerät 500V 52165]]
*zusätzliche Heizspannung
* Fadenstrahlrohr 55557

==Einsatzmöglichkeiten==
Klasse 9 und Q11

'''Der Elektronenstrahl ist nur bei völliger Dunkelheit und nach ca. 10 Minuten Wartezeit sichtbar.'''

In Ruhe und Helligkeit Schritt für Schritt aufbauen (siehe Bilder) - dann verdunkeln- Kaffeetrinken und nach 10 Minuten sieht man den Strahl"

<gallery widths="350" heights="350" caption="Schritt für Schritt Anleitung">

File:Tmp 27340-IMG 20171016 060326-2040670293.jpg|Heizspannung
File:Tmp 27961-Fadenstrahlrohr1-1778515770.jpg
File:Tmp 27961-Fadenstrahlrohr82067124362.jpg|Anodenspannung und Wehneltzylinder
File:Tmp 27961-Fadenstrahlrohr5977287190.jpg
File:Tmp 27961-Fadenstrahlrohr6-892561149.jpg|Helmholtzspulen
File:Tmp 27961-Fadenstrahlrohr71253274447.jpg
</gallery>
<gallery widths="600" heights="200" caption="">
File:Fadenstrahl.jpg
</gallery>
==Sicherheitshinweise==
Die offizielle Gefärdungsbeurteilung findet man hier [https://www.isb.bayern.de/gymnasium/materialien/sicher-experimentieren-in-physik im Internet]

Ersatzprüfung:
Falls zur Beschleunigung der Elektronen ein Netzgerät eingesetzt wird, das eine nicht berührungs-gefährliche Spannung (Strombegrenzung auf 12 mA) bereitstellt, so kann auf die nachfolgenden Schutzmaßnahmen zur elektrischen Gefährdung verzichtet werden.

== Tipps und Tricks==
Unbedingt verdunkeln. Elektronenstrahl ist inzwischen sehr schwach.
Um die Spirale zu zeigen, vorsichtig drehen. Schüler rauskommen lassen und von oben anschauen lassen.

[https://www.ld-didactic.de/documents/de-DE/GA/GA/5/555/555571d.pdf Anleitung]

[http://www.didaktik.physik.uni-muenchen.de/elektronenbahnen/b-feld/B-Feld/experiment.php Guter digitaler Versuch] insbesondere zur Abiturvorbereitung (mit Abituraufgaben und Lösungen)

Fadenstrahlrohr

2017-10-17T13:29:22Z

10.9.226.43:

Aufladen und Entladen eines Elektrolytkondensators

2017-10-17T13:25:18Z

10.9.226.43:

Dieser Versuch kann mit einem Rechtecksgenerator und dem Oszi durchgeführt werden.
Sicherheitshinweise beachten.

Bald wird es auch die Möglichkeit geben den Versuch mit den LabQuestgeräten durchzu führen

==Sicherheitshinweise==
Die offizielle Gefärdungsbeurteilung findet man hier [https://www.isb.bayern.de/gymnasium/materialien/sicher-experimentieren-in-physik im Internet]

Die am Kondensator anliegende maximale Spannung wird deutlich kleiner als 60 V gewählt (z. B. 10 V). Wird dies nicht realisiert, so ist bei der Wahl der Kapazität des Kondensators und der angelegten Spannung in jedem Fall darauf zu achten, dass die Entladeenergie des Kondensators höchstens 350 mJ beträgt (und somit keine berührungsgefährliche Spannung vorliegt).

Sorgsamer Umgang mit dem geladenen Kondensator;
ggf. die Entladeenergie des Kondensators (auch für den Fall, dass U < 60 V gilt) kleiner als 350 mJ wählen; den Kondensator vor dem Versuchsabbau und seiner Aufbewahrung in der Sammlung kontrolliert entladen.

Bei Schülerversuchen keine Elkos oder bipolare Elkos (P3-Schülermaterial) verwenden.

Optische Interferenz

2017-10-17T13:08:32Z

10.9.226.43:

==Bestandteile==
Laser,Schirm, optische Bank, Gitter oder Doppeltspalt
Laserwarnschild
und evtl. Tafeltuch mit Kreide

<gallery widths="350" heights="350" caption="">
Interferenz.jpg
File:Interferenz am Gitter (1).jpg
File:Interferenz am Gitter (3).jpg
File:Interferenz am Gitter (4).jpg

</gallery>

[https://www.ld-didactic.de/literatur/hb/d/p5/p5312_d.pdf Leybold Versuchsbeschreibung]

==Sicherheitshinweise==
Die offizielle Gefärdungsbeurteilung findet man hier [https://www.isb.bayern.de/gymnasium/materialien/sicher-experimentieren-in-physik im Internet]

[[Umgang mit Lasern]] beachten!

==Tipps und Tricks==
Bei einer kleineren Schülergruppe kann man die optischen Bank auch auf dem Boden vor das Pult stellen und dann mit dem Tafelschwamm die Interferenzstreifen in Durchlassrichtung und in Reflexion demonstrieren.

Optische Interferenz

2017-10-17T13:08:32Z

10.9.226.43:

Umgang mit Lasern

2017-10-17T13:07:36Z

10.9.226.43:

Zitat aus der [http://www.km.bayern.de/download/1561_risu.pdf RISU]

'''Umgang mit Lasern'''

Für Laser gelten die Bestimmungen der Unfallverhütungsvorschrift Laserstrahlung (BGV/GUV-V B2). Die schulrelevanten Bestimmungen dieser UVV sind im folgenden ausgeführt. In Schulen dürfen nur Laser der Klassen 1, 1M, 2 und 2M nach DIN EN 60 8258 oder 3A nach DIN EN 60 825-1 bis Ausgabe März 1997 eingesetzt werden. Zur Definition der Laserklassen siehe III – 5. Laser der Klassen 1M, 2, 2M und 3A dürfen nur unter Verschluss aufbewahrt werden.

Vor Aufbau und Durchführung von Experimenten mit Lasern der Klasse 1M, 2, 2M und 3A sind die beteiligten und die beobachtenden Schülerinnen und Schüler über die Gefährdung der Augen durch das Laserlicht zu unterrichten. Diese Laser dürfen nur unter Aufsicht der Lehrerin oder des Lehrers betrieben werden.

Der Versuchsbereich, in dem mit Lasern der Klassen 1M, 2, 2M und 3A experimentiert wird, ist während des Betriebs mit einem Laserwarnschild zu kennzeichnen. Der Laserbereich von Versuchsaufbauten ist durch Abgrenzung gegen unbeabsichtigtes Betreten zu sichern.

'''Aufbau und Durchführung von Experimenten mit Lasern der Klasse 1M, 210, 2M und 3A sind so zu gestalten, dass der Blick in den direkten Laserstrahl bzw. in den reflektierten Strahl vermieden wird, z. B. durch Abschirmung. Beim Einsatz der Laser der Klassen 1M, 2M und 3A darf der Strahlenquerschnitt nicht verkleinert werden, d. h. sie dürfen nicht mit optisch sammelnden Komponenten (z. B. Lupen, Sammellinsen) verwendet werden.'''

'''Gefährdungsbeurteilung'''

Vor Aufnahme einer Tätigkeit mit künstlicher optischer Strahlung ist eine Gefährdungsbeurteilung durchzuführen (siehe auch I – 0). Entsprechend dem Ergebnis der Gefährdungsbeurteilung hat die Schulleiterin oder der Schulleiter die erforderlichen Schutzmaßnahmen nach dem Stand der Technik festzulegen (siehe I – 0). Die Gefährdungsbeurteilung ist regelmäßig zu überprüfen und gegebenenfalls zu aktualisieren. Diese Forderung gilt insbesondere bei maßgeblichen Veränderungen der Arbeitsbedingungen. Die entsprechenden Schutzmaßnahmen sind gegebenenfalls anzupassen.

• Laser fixieren; 
• Aufbau nicht auf Augenhöhe; 
• ggf. Abschirmung des Laserlichts, das am Gitter reflektiert wird, und in Richtung der Schülerinnen und Schüler fallen könnte (z.B. Pappschachtel über Laser und Gitter); 
• Vermeidung von weiterem reflektiertem Licht durch Beachtung örtlicher Gegebenheiten (z. B. Befestigungsschienen der Tafel); 
• matte Oberfläche (z. B. Wand) als Schirm verwenden; 
• Türen berücksichtigen (ggf. Warnschild von außen an die entsprechende Tür hängen); 
• Warnschild Laser im Unterrichtsraum aufstellen 

Instruktion der Schülerinnen und Schüler: 
• Hinweis auf die von Laserstrahlung ausgehende Gesundheitsgefährdung bei unkontrolliertem Lichteinfall ins Auge; 
• sofort „bewusst wegschauen“, falls Laserlicht im Auge wahrgenommen wird 

[[category:Sicherheit]]