Elektrische Energieversorgung - PHYSIK - Materialpaket / Unterrichtsreihe

MIT LÖSUNGEN:Transformator und Stromnetz verständlich erarbeiten – vom Kraftwerk über Hochspannung bis zur Steckdose.Warum wird elektrische Energie nicht einfach mit 230 Volt über ganz Deutschland transportiert? Welche Aufgabe haben Transformatoren? Und welchen Weg legt Strom eigentlich zurück, bevor er aus unserer Steckdose kommt?Das Material verbindet die Funktionsweise des Transformators mit dem Aufbau des deutschen Stromnetzes. Die Schülerinnen und Schüler lernen Primärspule, Sekundärspule und Eisenkern kennen und erfahren, wie Wechselspannung hoch- und heruntertransformiert wird. Anschließend verfolgen sie den Weg des Stroms über Kraftwerk, Übertragungsnetz, Verteilnetz und Haushalt und beschäftigen sich mit Hochspannung, Leitungsverlusten und Netzstabilität. Das Material enthält:ausführlichen Infotext zum TransformatorAufbau mit Primär- und SekundärspuleEisenkern und MagnetfeldHochtransformieren und HeruntertransformierenHochspannung bis 380.000 VGründe für Hochspannung beim StromtransportAufbau des StromnetzesKraftwerk → Übertragungsnetz → Verteilnetz → Haushalt230 Volt im HaushaltStromtrassenNetzstabilität und StromausfälleLückentextZuordnungsaufgabe zum Weg des StromsRichtig-/Falsch-AufgabenErklär- und Transferaufgabenvollständige LösungenDie Schülerinnen und Schüler müssen dabei unter anderem die einzelnen Teile des Stromnetzes in die richtige Reihenfolge bringen und erklären, warum alle Bestandteile zusammenarbeiten müssen. Ideal für:Transformator, Stromnetz, Hochspannung, Stromtransport, Übertragungsnetz, Verteilnetz, Primärspule, Sekundärspule, Netzstabilität.

Klassenstufen: 9-10. Klasse

MIT LÖSUNGEN:Erneuerbare und fossile Energien vergleichen, Atomkraft einordnen und die Energiewende verständlich diskutieren.Welche Energiequellen können unsere Zukunft sichern? Was unterscheidet Kohle, Erdöl und Erdgas von Wind, Sonne, Wasser und Biomasse? Und welche Rolle spielt die Atomkraft?Das Material bietet einen strukturierten Einstieg in unterschiedliche Energiequellen und Energieträger. Die Schülerinnen und Schüler lernen zunächst die Eigenschaften fossiler Energien kennen und beschäftigen sich mit ihrer Entstehung, Nutzung und dem dabei entstehenden CO₂. Anschließend werden erneuerbare Energien und Atomkraft gegenübergestellt. Dabei bleibt das Material nicht beim reinen Faktenwissen: Die Lernenden vergleichen Vor- und Nachteile, bewerten verschiedene Energieformen und beziehen die Energiewende in Deutschland mit ein.Das Material enthält:ausführlichen Infotext zu fossilen EnergienKohle, Erdöl und Erdgaserneuerbare Energien: Sonne, Wind, Wasser und BiomasseGrundlagen der Atomkraft und KernspaltungAtommüll, Unfallrisiko und AtomausstiegCO₂ und Klimawandelaktuelle Bezüge zur EnergiewendeLückentext mit zentralen FachbegriffenVergleichstabelle zu fossilen Energien, Atomkraft und erneuerbaren EnergienBewertungsaufgabe: Welche Energiequelle ist besser für die Zukunft?Aufgaben zu Chancen und Risiken der AtomkraftCO₂-Vergleich mit RechenaufgabenTransfer- und Begründungsaufgabenvollständige LösungenDie Aufgaben verlangen damit nicht nur Reproduktion, sondern ausdrücklich Vergleich und Bewertung verschiedener Energieformen. Auch konkrete CO₂-Einsparungen werden in den Lösungen berechnet. Ideal für:erneuerbare Energien, fossile Energien, Energiequellen, Energieträger, Atomkraft, Energiewende, CO₂, Klimawandel.

Klassenstufen: 9-10. Klasse

MIT LÖSUNGEN:Elektromagnetische Induktion und Generator verständlich erklären – vom bewegten Magneten bis zum Stromnetz.Wie kann durch Bewegung elektrische Spannung entstehen? Was passiert, wenn ein Magnet in der Nähe einer Spule bewegt wird? Und warum ist dieses Prinzip für nahezu unsere gesamte Stromversorgung so wichtig?Das Material führt schülergerecht in das Prinzip der Induktion ein. Die Schülerinnen und Schüler erkennen den Zusammenhang zwischen Magnetfeld, Bewegung und elektrischer Spannung und übertragen dieses Wissen anschließend auf die Funktionsweise eines Generators. Zusätzlich werden Wechselstrom und Gleichstrom miteinander verglichen und anhand eines Diagramms analysiert. Das Material enthält:Infotext zur elektromagnetischen InduktionMagnet, Spule und MagnetfeldEntstehung elektrischer SpannungAufbau und Funktionsprinzip eines GeneratorsEnergieumwandlung: Bewegung → elektrische EnergieBeispiele Windrad und FahrraddynamoZusammenhang zwischen Windungszahl, Magnetfeld und SpannungWechselstrom (AC) und Gleichstrom (DC)Diagrammvergleich AC ↔ DCLückentextZuordnungs- und ReihenfolgeaufgabeRichtig-/Falsch-AufgabenAnalyseaufgabenBewertungsaufgabe zur Bedeutung der Induktionvollständige LösungenEine weiterführende Aufgabe fordert die Schülerinnen und Schüler beispielsweise dazu auf, Gleich- und Wechselstrom im Diagramm zu vergleichen und zu beurteilen, welche Stromart sich für den Transport über große Strecken eignet. Ideal für:elektromagnetische Induktion, Induktion Physik, Generator, Stromerzeugung, Magnet und Spule, Wechselstrom, Gleichstrom, Dynamo.

Klassenstufen: 9-10. Klasse

MIT LÖSUNGEN: Den Weg vom Kraftwerk bis zur Steckdose verstehen – mit Energieumwandlung, Hochspannung und Wirkungsgrad.Wie wird aus Wind, Kohle oder Sonnenlicht eigentlich elektrische Energie? Warum transportiert man Strom mit hoher Spannung? Und was bedeutet der Wirkungsgrad eines Kraftwerks?Das Unterrichtsmaterial verfolgt den Weg der Energie von der ursprünglichen Energiequelle bis zum elektrischen Strom. Dabei lernen die Schülerinnen und Schüler verschiedene Energieumwandlungsketten kennen und vergleichen beispielsweise Windkraft und Kohlekraftwerk miteinander. Zusätzlich werden Primärenergie und Sekundärenergie, Hochspannungsleitungen, Energieverluste, Effizienz und dezentrale Energieerzeugung behandelt.Das Material enthält:Infotext zur StromerzeugungEnergieerhaltung und EnergieumwandlungPrimärenergie und SekundärenergieEnergieumwandlungskette eines WindradsEnergieumwandlungskette eines KohlekraftwerksGenerator und TurbineStromtransport über HochspannungsleitungenEnergieverlusteWirkungsgrad ηdezentrale Stromerzeugung durch Photovoltaik und WindenergieLückentextSortier- und ZuordnungsaufgabenVergleich Windkraftwerk ↔ KohlekraftwerkRichtig-/Falsch-AufgabenBerechnung des WirkungsgradsBewertungsaufgabe zur dezentralen Energieversorgungvollständige LösungenDie Schülerinnen und Schüler berechnen beispielsweise aus zugeführter und nutzbarer Energie selbst einen Wirkungsgrad und interpretieren das Ergebnis. Ideal für:Stromerzeugung, Kraftwerk, Energieumwandlung, Energieumwandlungskette, Wirkungsgrad, Hochspannung, Generator, Primärenergie.

Klassenstufen: 9-10. Klasse