8. – 10. Schuljahr

Christoph Holz und Susanne Heinicke

Einflüsse des Aufbaus auf Messungen in Stromkreisen

Den Einfluss von Bauteilen bei einfachen Schaltungen experimentell untersuchen und in einer interaktiven Infografik erkunden

Die Messung von Stromstärke und Spannung in einem elektrischen Stromkreis ist eine übliche messtechnische Praxis. Beispielsweise kommt sie beim Ohmschen Gesetz oder bei der Knoten- und Maschenregel in Reihen- und Parallelschaltungen zum Einsatz. Wie in vielen anderen Experimenten, kann der Messaufbau dabei sehr unterschiedlich realisiert werden. Eine Messung zur Maschenregel beispielsweise kann mithilfe von günstigen Lämpchen, Kabeln mit Krokodilklemmen und einfachen Multimetern realisiert werden oder auch anhand von teureren und präziseren Stecksystemen und Messgeräten.
Förderung unterschiedlicher Kompetenzen
Die unterschiedliche Verlässlichkeit der eingesetzten Materialien und die Genauigkeit der Messgeräte hat immer auch einen Einfluss auf die realisierten Messwerte. In welcher Form ein Experiment umgesetzt werden sollte, ist daher neben organisatorischen und ökonomischen Aspekten auch eine Frage des angestrebten Lernziels. Welcher Aufbau der geeignetste ist, lässt sich daher nur mit Gegenfragen nach dem jeweiligen unterrichtlichen Ziel des Experiments beantworten, etwa: Liegt der Fokus auf der Vermittlung der Fachinhalte oder sollen Fachmethoden erlernt und experimentelle Kompetenz aufgebaut werden? Soll ein möglichst stabiles Ergebnis gefunden werden, das nach Möglichkeit nicht vom theoretischen Wert abweicht (Fachwissen) oder soll eine fachmethodische Auseinandersetzung mit dem Experiment stattfinden (Bewertung und Erkenntnisgewinnung)? Soll das Experiment von Lernenden durchgeführt oder von der Lehrkraft demonstriert werden? Je nach Schwerpunkt kann dann der geeignete Aufbau gewählt werden.
In diesem Artikel werden zwei solcher Aufbauten zum Kontext „einfache Stromkreise gegenübergestellt (benötigte Materialien s. Tab. 1 ; zur vertiefenden Visualisierung s. Kasten 1): ein einfacher Aufbau, wie er günstig und als Schülerexperiment realisiert werden kann, gegenüber einem komplexeren Aufbau, wie er mit hochwertigen Geräten als Demonstrationsexperiment eingesetzt werden könnte.
Kasten 1: MS-PowerPoint-Präsentation als interaktive Infografik
Kasten 1: MS-PowerPoint-Präsentation als interaktive Infografik
Eine Möglichkeit, die Störeinflüsse bei Messungen in Stromkreisen gezielt im Unterricht zu thematisieren, ist durch die unter http://physikkommunizieren.de/einfluesse-bei-einfachen-stromkreisen/ verfügbare MS-PowerPoint-Präsentation (s. Abb. 2 ) gegeben. Hier ist der im Beitrag beschriebene „einfache Aufbau abgebildet (s.a. Tab. 1 links).
Verlinkte Formen (hellblau) über einzelnen Bau- und Bestandteilen öffnen bei einem Klick darauf zusätzliche Folien, die Einflüsse erklären und mit weiteren Informationen untermauern. So entsteht durch die einfache Nutzung von MS-PowerPoint-Funktionen eine interaktive Infografik (s. dazu Kasten 2).
Einsatz der interaktiven Infografik im Unterricht
Diese digitale Ergänzung zum Experiment dient der Verdeutlichung der verschiedenen Einflussfaktoren auf einfache Stromkreise. Im Rahmen einer Unterrichtsreihe zu elektrischen Stromkreisen kann die Infografik eingesetzt werden, um Schülerinnen und Schüler diese Einflüsse eigenständig erarbeiten zu lassen. Dabei bietet sich die Nutzung in einer freien Gruppenarbeitsphase an, da der Vorteil des Mediums gerade darin liegt, dass der Lernpfad selbst gewählt werden kann.
Neben der exemplarischen Behandlung der Einflussfaktoren auf die Messergebnisse bei einem einfachen Experiment bietet sich diese MS-PowerPoint-Präsentation zusätzlich zur Wiederholung und Vertiefung bereits behandelter Inhalte der Elektrizitätslehre an. Entsprechende Inhalte werden in den Erklärungen der Einflüsse aufgegriffen.
Durch die Nutzung der interaktiven Infografik ergänzend zu den dort vorgestellten Experimenten kann die...

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