Elektrische Felder und Kondensatoren - Teil 2

Elektrische Felder und Kondensatoren

Gymnasium

Physik

12. Klasse

4 - 8 Unterrichtsstunden

Beschreibung

Kondensatoren findet man in vielen elektronischen Schaltungen. Dort speichern sie kleine Mengen Energie, sorgen für zeitlich verzögerte Signalweiterleitung, bestimmen die Frequenz von Schwingkreisen und filtern Gleichspannungsanteile aus überlagerten Gleich- und Wechselspannungen heraus. Rundfunk, Fernsehen, Mobilfunk, Computer, das Internet und vieles andere wären ohne Kondensatoren nicht möglich. Im ersten Teil dieses Beitrags wurden die physikalischen Grundlagen erläutert. Dieser zweite Teil widmet sich nun der technischen Anwendung.
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Kompetenzen

Klassenstufe:12
Dauer:4–8 Unterrichtsstunden
Kompetenzen:1. Physikalische Zusammenhänge erkennen; 2. einfache elektronische Schaltung verstehen; 3. Messdaten erheben; 4. mathematische Beschreibungen finden; 5. Daten auswerten
Medien:Arbeitsblätter, Mediathek, Tabellenkalkulationsprogramm
Thematische Bereiche:elektrostatische Kräfte, elektrische Felder, elektronische Schaltungen, Energiespeicherung im Kondensator, Hochspannung

Inhaltsangabe

SV = Schülerversuch, LV = Lehrerversuch, LEK = Lernerfolgskontrolle

1.–4. Stunde

Thema:Kondensatoren in der technischen Anwendung
M 1Bauformen von Kondensatoren
M 2 (SV)Kondensatoren in elektronischen Schaltungen
Benötigt:
  • Widerstände je min. 1/8 W: 1 kΩ – 4,7 kΩ –10 kΩ
  • Elektrolytkondensatoren je min. 16 V: 1000 μF – 2 x 2200 μF – 4700 μF
  • Dioden je min. 1 A: z. B. 2 x 1N4004
  • Schalter oder Taster: 2 Stück (alternativ eine steckbare Drahtbrücke)
  • 9-V-Batterie mit Batterieclip
  • Steckboard für die elektronischen Bauteile oder ein anderes geeignetes System zum Schaltungsaufbau
  • Schaltdraht
  • Voltmeter
  • Stoppuhren (ggf. Smartphone-Apps)
  • Papier und Bleistift
  • Taschenrechner
  • PC mit Tabellenkalkulationsprogramm
M 3Es geht auch „von Hand“ – Teil 1

5./6. Stunde (optional)

Thema:Vertiefendes
M 4Es geht auch „von Hand“ – Teil 2
M 5 (SV)Technische Anwendungen
Benötigt:
  • 2 Elektrolytkondensatoren je 2200 μF (mindestens 25 V)
  • 2 Dioden je min 1 A
  • 9-V-Spannungsquelle

7./8. Stunde

Thema:Bau eines Kondensators und Lernerfolgskontrolle
M 6 (SV)Selbstbau und Test eines Kondensators
Benötigt:
  • Aluminium- und Kunststofffolie
  • Klebeband und Schere
  • Kapazitätsmessgerät
  • Widerstände je min. 1/8 W: 1 kΩ – 10 kΩ – 2 x 100 kΩ – 1 MΩ
  • Folienkondensatoren je min. 400 V: 1 nF – 2,2 nF – 4,7 nF – 10 nF – 20 nF
  • npn-Transistoren je min. 100 mA Kollektorstrom: z. B. 2 x BC547C
  • Lautsprecher oder Ohrhörer: 32 Ω
  • Schalter oder Taster: 1 Stück (alternativ eine steckbare Drahtbrücke)
  • 9-V-Batterie mit Batterieclip
  • Steckboard für die elektronischen Bauteile oder ein anderes geeignetes System zum Schaltungsaufbau
  • Schaltdraht
M 7 (LEK)Kennen Sie wichtige Begriffe? – Ein kleines Ratespiel

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