11. – 11. Schuljahr

Ralph Hepp

Der elektromagnetische Schwingkreis

Ein interessantes Stoffgebiet zum Einüben kooperativer Lernformen

Das Thema „elektromagnetischer Schwingkreis mit seinen Anwendungen ist in den Lehrplänen der Bundesländer mit unterschiedlichem Umfang und in unterschiedlicher fachlicher Tiefe verankert. Während es im Realschulbereich kaum noch zu finden ist, gehört es vielfach zu den Standardthemen der gymnasialen Oberstufe. Letzteres liegt wohl vor allem daran, dass bei diesem Thema vorher erworbenes physikalisches Wissen angewendet und komplex gefestigt werden kann.
Lehrplan- und Alltagsbezüge
Vorkenntnisse
Voraussetzungen für eine Beschäftigung mit dem Schwingkreis sind Kenntnisse sowohl über Auflade- und Entladevorgänge bei Kondensatoren als auch über elektromagnetische Induktion und die Lenzsche Regel. Darüber hinaus werden Grundkenntnisse zu (mechanischen) Schwingungen (periodische Energieumwandlungen, Eigenfrequenz, Resonanz usw.) und zu den Gesetzmäßigkeiten bei Wechselstromwiderständen benötigt.
In Thüringen ist dieses Thema zeitlich am Ende der Klassenstufe 11 angeordnet und dient der komplexen Wiederholung und Anwendung des in dieser Kursstufe erworbenen physikalischen Wissens.
Der Schwingkreis im Alltag
Da der elektromagnetische Schwingkreis auch mit der Lebenswelt der Jugendlichen verbunden ist es dürfte kaum einen Jugendlichen geben, der nicht täglich sein Handy benutzt und es im Alltag viele weitere und wichtige Anwendungen gibt (Erzeugung elektronischer Musik, Stauwarn- und Ampelanlagen, Schrankensteuerung auf Parkplätzen, Diebstahlsicherung in Kaufhäusern usw.), bieten sich dem Unterricht hier vielfältige Möglichkeiten des Praxisbezuges. Mit der möglichen Erweiterung bis hin zum offenen Schwingkreis und den Hertzschen Wellen finden auch Anwendungen wie die Senderwahl im Radio bzw. das Einwählen ins Handynetz ihren Platz.
Zwar betrachtet die überwiegende Mehrzahl der Schülerinnen und Schüler z.B. ihr Handy nur als Blackbox mit Ein- und Ausschalter. Ich habe aber die Erfahrung gemacht, dass bei näherer Beschäftigung mit diesem Thema das Interesse an den Zusammenhängen wächst und es auch ein durchaus erfolgreiches Thema der mündlichen Abiturprüfungen darstellt.
Unterricht zum Schwingkreis
In diesem Artikel wird ein seit vielen Jahren erprobter Unterrichtsgang vorgestellt, der gleichzeitig viele Möglichkeiten für das kooperative Lernen bietet. Dabei werden auch verschiedene methodische Ideen anhand von Materialien beschrieben. Den kompletten Unterrichtsgang zeigt Tabelle 1; in dieser prinzipiellen Anordnung wird er schon viele Jahre immer wieder realisiert. Je nach den spezifischen Interessen der Schülerinnen und Schüler und der zur Verfügung stehenden Zeit, variiert dieser Unterrichtsgang, z. B. bei Auswahl der konkreten Anwendungen.
Im Folgenden werden vier Elemente aus diesem Unterrichtsgang näher beschrieben:
  • der Einstieg und das erste Kennenlernen der Wirkungsweise,
  • das Schülerexperiment zum Nachweis der Resonanz der elektromagnetischen Schwingungen mit der Netzfrequenz,
  • Anwendungen und
  • differenzierend angelegte Aufgaben für den abschließenden Test zu diesem Stoffgebiet.
Einführung: ein Textpuzzle zur Erklärung der Wirkungsweise
In [1], S. 35ff., und [2], S. 22ff., wurde das Textpuzzle als ein wichtiges Methoden-Werkzeug vorgestellt. Dabei versteht man unter Textpuzzles eine Methode zur Förderung und Unterstützung des Selbstlernens und der fachsprachlichen Ausdrucksweise. Worte, Sätze oder ganze Textteile, die in einem sachlogischen Zusammenhang stehen, werden durch Zerschneiden bewusst in Unordnung gebracht und sollen von den Schülerinnen und Schülern wieder sinnvoll zusammengefügt werden.
Im Unterricht setze ich dieses Methoden-Werkzeug häufig ein, vor allem, wenn es um umfangreichere Versuchsbeschreibungen, Wirkungsabläufe und komplexe Merksätze geht, hier also zur Beschreibung der Wirkungsweise eines elektromagnetischen Schwingkreises.
Da ein...

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