In diesem Kurzprotokoll wird ein Experiment beschrieben, bei dem die Schülerinnen und Schüler (SuS) die elektrischen Widerstände von Konstantan messen sollen. Das Experiment umfasst das Zeichnen von Schaltplänen, den Aufbau von Stromkreisen und die Messung der Widerstände. Ziel ist es, die Proportionalität zwischen Länge und Widerstand zu ermitteln.

Experimenteller Aufbau und Durchführung:

Zeichnen der Schaltpläne: Die SuS zeichnen zunächst Schaltpläne für zwei Stromkreise:

Ein Stromkreis mit einem einzelnen Konstantan-Widerstand.

Ein Stromkreis mit zwei in Reihe geschalteten Konstantan-Widerständen.

Aufbau der Stromkreise: Die SuS bauen die gezeichneten Stromkreise gemäß den Schaltplänen auf. Dabei verwenden sie Konstantan-Drähte unterschiedlicher Längen für die Widerstände und verbinden diese mit einer Spannungsquelle, einem Amperemeter zur Strommessung und einem Voltmeter zur Spannungsmessung.

Durchführung der Messungen:

Einzelner Widerstand: Die SuS messen die Spannung (U) und den Strom (I) für einen einzelnen Konstantan-Widerstand und berechnen den Widerstand (R).

Zwei in Reihe geschaltete Widerstände: Für die in Reihe geschalteten Widerstände wiederholen sie die Messung der Spannung und des Stroms und berechnen den Gesamtwiderstand.

Auswertung der Messungen: Die SuS tragen die gemessenen Werte in eine Tabelle ein und berechnen die Widerstände für unterschiedliche Längen des Konstantan-Drahts. Sie untersuchen die Proportionalität zwischen der Länge des Drahts und dem gemessenen Widerstand.

Feststellung der Proportionalität: Die SuS stellen fest, dass der elektrische Widerstand proportional zur Länge des Konstantan-Drahts ist. 

Ziel des Experiments:

Das Experiment zielt darauf ab, dass die SuS ein tiefes Verständnis für die Beziehung zwischen der Länge eines Leiters und dessen Widerstand entwickeln. Es hilft ihnen, das Widerstandsgesetz praktisch anzuwenden und die physikalischen Prinzipien hinter elektrischen Leitungsvorgängen zu verstehen.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen:

Durch die Messung und Analyse der Widerstände können die SuS die Proportionalität zwischen der Länge des Konstantan-Drahts und dem Widerstand bestätigen. Sie lernen, wie der Widerstand in einem elektrischen Stromkreis durch verschiedene physikalische Parameter beeinflusst wird und wie diese Prinzipien in der Praxis angewendet werden können.

Fazit:

Dieses Experiment fördert die praktischen Fähigkeiten der SuS im Umgang mit elektrischen Schaltkreisen und Messgeräten. Es vermittelt grundlegendes Wissen über elektrische Leitungsvorgänge und die Abhängigkeit des Widerstands von der Drahtlänge und unterstützt die SuS dabei, theoretische Konzepte im Bereich der Elektrizität zu verstehen und anzuwenden.

Klassenstufe:

Das Experiment wurde in der Klasse 8 zum Thema elektrische Leitungsvorgänge durchgeführt und passt hervorragend zum Widerstandsgesetz.