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Lernsoftware

Wie funktioniert ein elektrischer Stromkreis und was ist unter den Begriffen "Spannung", "Stärke" und "Widerstand" genau zu verstehen? Die interaktive Lernsoftware beantwortet  diese und viele weitere Fragen.

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Woher kommt unser Strom 1

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Woher kommt unser Strom 2

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Magnet und Elektromagnet

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Widerstand in einem Kabel

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Strom- und Spannungsmessung mit dem Multimeter in Schaltungen

 

Bei diesem Trainingsprogramm handelt es sich ebenfalls um ein Step-by-Step-Lehr­programm, welches dem Schüler ermöglicht, den Umgang und das Messen mit dem Multimeter zu üben.

Im ersten Schritt dieses Programms ist jeweils das Bild eines digitalen und eines ana­logen Multimeters zu sehen, das an markanten Stellen mit roten Punkten versehen ist. Wenn man mit dem Mauszeiger über eben diese roten Punkte gleitet, öffnen sich per Mouseover-Befehl Fenster, in denen man nähere Informationen zur Bedienung und Funktionsweise eines Multimeters erhält. In den beiden folgenden Schritten werden dem Schüler die Grundlagen zur Spannungs- und Strommessung erläutert. An­schließend werden dem Schüler drei Aufgaben gestellt, bei denen er sein erlerntes Wis­sen anwenden muss. Der Schüler erhält an dieser Stelle vom Programm konkrete Hin­weise wie der Einbau der Messgeräte erfolgt. Durch Klicken auf die Schaltfläche „OK" wird die Aufgabe überprüft und bei falscher Lösung durchgestrichen. Das Ziel der Übung in Schritt 6 ist es die Spannung durch Variation des Messbereichs so genau wie möglich zu bestimmen. Dabei ist es wichtig eine Überschreitung des Messbereichs zu vermeiden. Die Überprüfung des Er­gebnisses erfolgt wiederum mit der Schaltfläche „OK".

 

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Multimeterbedienung

Im Trainingsprogramm Multimeterbedienung sollen Schülerinnen und Schüler die korrekte Bedienung eines digitalen Multimeters anhand von Spannungs- und Strommessaufgaben üben. Der kleine virtuelle Experimentierplatz stellt dazu ein digitales Multimeter, eine schwarze und eine rote Messleitung mit Messspitzen sowie verschiedenfarbige Kabelenden bereit, an denen wechselnde Spannungen anliegen.

Das Programm bietet in zufälliger Reihenfolge konkrete Aufgabenstellungen an, zwischen welchen Kabelenden bzw. Drähten eine Messung durchgeführt werden soll. Gemessen werden soll entweder die Spannung, die zwischen zwei verschiedenen Drähten abfällt, oder der Strom, der bei Verbinden zweier Drähte fließt. Die Aufgabe des Benutzers besteht nun darin, die Messleitungen per „Drag&Drop" in die jeweils richtige Buchse des Multimeters zu stecken und die Messspitzen mit den richtigen Drähten leitend zu verbinden. Ehe das Multimeter durch Drücken der „Power"-Taste eingeschaltet wird, sollte dar­auf geachtet werden, dass die richtige Messfunktion und der richtige Messbereich ge­wählt worden ist.

Ist die Messung nach Meinung des Benutzers erfolgreich ausgeführt, kann das Ergebnis durch Drücken der Schaltfläche <neue Aufgabe> überprüft werden. Nach einer korrekten Messung wird der Richtig-Zähler um 1 inkrementiert und es erscheint eine neue Aufgabe. Im Falle einer falschen Messung wird eine de­taillierte Fehlerliste mit zwei Auswahlbuttons eingeblendet. Der Benutzer hat nun entweder die Möglichkeit seine Messung zu wiederholen oder alternativ eine neue Aufgabe zu wählen. Die Gesamtzahl aller erfolgten Lösungsversuche wird ebenfalls eingeblendet.

 

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Schaltkreis konstruieren Gleichstrom

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Schaltkreise konstruieren Gleich- und Wechselstrom

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Experiment zum Widerstand eines ohmschen Drahtes

Das virtuelle Experiment Der Widerstand eines ohmschen Drahtes ermöglicht bei vorgegebener Spannung, den Stromfluss durch einen ohmschen Draht zu messen. Metalldrähte haben bei nicht zu langer Messdauer und Luftkühlung diese Eigenschaft. Dabei können Material, Länge und Durchmesser des Drahtes sowie die angelegte Spannung variiert werden. Ein in die Schaltung integriertes Multimeter dient zur Messung der Stromstärke.

Die virtuellen Messungen erlauben neben der  Einführung oder Vertiefung des Widerstandsbegriffs, auch Untersuchungen zum spezifischen Widerstand.

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Serienschaltung von Widerständen

Das virtuelle Experiment Serienschaltung von Widerständen ermöglicht in einem einfachen Stromkreis (eine Schleife) bei vorgegebener Gesamtspannung, die an zwei ohmschen Widerständen jeweils abfallenden Teilspannungen sowie den Strom im Stromkreis mit virtuellen Multimetern zu messen. Widerstände aus der E24-Normreihe können per Drag-and-Drop in die Schaltung eingebaut werden.

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Parallelschaltung von Widerständen

Das virtuelle Experiment Parallelschaltung von Widerständen ermöglicht in einem einfachen Stromkreis (zwei Zweige) bei vorgegebener Gesamtspannung, die durch zwei parallel geschaltete ohmsche Widerständen jeweils fließende Stromstärke sowie die Gesamtstromstärke im Stromkreis mit virtuellen Multimetern zu messen. Widerstände aus der E24-Normreihe können per Drag-and-Drop in die Schaltung eingebaut werden.
Parallelschaltung von Widerständen

 

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Einführung der elektrischen Spannung

Mit dem virtuellen Experiment zur „Einführung der elektrischen Spannung" kann der Begriff der elektrischen Spannung als abgeleitete Größe eingeführt werden.

In diesem virtuellen Experiment wird in einem Kalorimeter eine bestimmte Menge Wasser durch einen elektrischen Strom erwärmt. Dabei kann die Änderung der Tem­peratur in Abhängigkeit von der Zeit ermittelt werden. Dazu sind ein digitales Thermo­meter zur Messung der Temperatur und eine Stoppuhr zur Messung des Zeitintervalls in das virtuelle Experiment integriert.

 


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Bedienung von Oszilloskop und Funktionsgenerator

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Schaltsymbole

Elektrische Schaltsymbole

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Omsches Gesetz

Übung 1

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Übung 2

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Ohmsches Gesetz

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