5. – 10. Schuljahr

Ulf Konrad

Elektrizitätslehre

Geräte und Materialien für den Unterricht in der Sekundarstufe I

Im Rahmen der Elektrizitätslehre in der Mittelstufe ergeben sich einige, zur Planung relevante, Fragen:
  • Welche Experimente müssen, sollten und können durchgeführt werden?
  • Sind diese Experimente besser als Schüler- oder besser als Demonstrationsexperiment geeignet?
  • Welche Geräte sollte ich nutzen?
  • Ist das alles eigentlich RiSU-konform?
  • Wie kann ich Schülerexperimente einfacher organisieren?
Neben der didaktischen Intention entscheidet sich die Frage nach den Experimenten maßgeblich an der Ausstattung der Sammlung. Letzteres kann und sollte im schulinternen Curriculum Berücksichtigung finden. Dadurch wird gerade neuen Kolleginnen und Kollegen der Einstieg in eigene Planungen erleichtert. Ob ein Experiment als Schüler- oder Demonstrationsexperiment durchgeführt wird, hängt neben der didaktischen Intention und der Ausstattung auch von den Sicherheitsvorschriften ab.
RiSU und Gefährdungsbeurteilung
Die „Richtlinien zur Sicherheit im Unterricht (kurz: RiSU; s. [1]) regeln den Einsatz von Geräten und Experimenten u.a. in der Physik. Sie sind eine bundeseinheitliche Empfehlung der KMK. Die gesetzliche Verpflichtung unterscheidet sich in den Bundesländern und muss daher am aktuellen Standort erfragt werden: „Die einzelnen Länder können die Inhalte der Richtlinie konkretisieren und ggfs. andere Vorgaben an Schulen formulieren. [7]
In den RiSU (in Abschnitt I-0/2, S. 11ff.) sind neben der sicherheitsrelevanten Ausstattung der Fachräume auch die Anforderungen an die experimentellen Gerätschaften und die Gefährdungsbeurteilungen geregelt. Dabei ist es nicht erforderlich, für jedes einzelne Experiment eine separate Gefährdungsbeurteilung anzufertigen (s.a. Kasten 1).
Kasten 1: Sicherheitsbeurteilungen von Experimenten in der Elektrizitätslehre
Kasten 1: Sicherheitsbeurteilungen von Experimenten in der Elektrizitätslehre
Gemäß den RiSU ist vor der Durchführung eines Experiments eine Sicherheitsbeurteilung vorzunehmen.
Werden bei Schülerexperimenten die üblichen, für die Schule konzipierten, Netzgeräte verwendet, kann das relativ schnell und problemlos erfolgen. Sind die folgenden Bedingungen erfüllt, handelt es sich um Spannungen, die nicht berührungsgefährlich sind:
  • Es stehen nur Kleinspannungen (DC: U < 60 V bzw. AC: Ueff ≤ 25 V) zur Verfügung (vgl. [1], S. 65 und S. 227ff.).
  • Schutzebene Basis- und Fehlerschutz: Bauteile, die höhere Spannungen führen (wie die Netzspannung am verbauten Trafo), sind vor direkter und indirekter Berührung abgesichert (vgl. [1], S. 65 und S. 227ff.).
  • Das Netzgerät verfügt über eine galvanische Trennung von Netz- und Kleinspannung. Das ist u.a. am Typenschild (s. Abb. 1 ) zu erkennen (Sicherheitstransformator nach EN 61558-2-6).
Eine einfache und schnell handhabbare Vorlage für eine Gefährdungsbeurteilung im Umgang mit elektrischen Geräten bietet die Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung e.V. ([2], S. 39).
Experimente können auch in einer Gruppe für eine gemeinsame Gefährdungsbeurteilung zusammengefasst werden.
Neben den gesetzlichen Regelungen sollte ein kritisches Augenmerk auf den Umgang mit Elektrizität gelegt werden. Dazu bietet die in Kasten 1 genannte Broschüre eine 10-Punkte-Anleitung ([2], S. 40).
Im Folgenden werden die beiden Bereiche
  • Spannungsversorgung und
  • Messgeräte
näher betrachtet und auf die eingangs gestellten Fragen hin untersucht. Es wird davon ausgegangen, dass alle verwendeten Geräte den RiSU genügen.
Ersatzschaltbilder
Da im Folgenden das Konzept der Ersatzschaltbilder stärker genutzt wird, soll dieses hier kurz für den Bereich der Sekundarstufe I zusammengefasst werden: Ein idealer Leiter hat den Widerstand 0 Ω und keine weiteren elektrischen Eigenschaften. Für viele Versuche kann das angenommen werden, aber eben nicht für alle. In Ersatzschaltbildern werden den Bauelementen versuchsrelevante Eigenschaften zugeordnet, die über die...

Weiterlesen im Heft

Vorteile im Abo

Exklusiver Online-Zugriff auf die digitalen Ausgaben der abonnierten Zeitschrift
Print-Ausgabe der abonnierten Zeitschrift bequem nach Hause
Zusatzvorteile für Abonnenten im Online-Shop genießen