3.2.3 Leistungs- und Energieabschätzungen in überfachlichen Fragestellungen vornehmen
Unterrichtsmaterial zum Lernziel: Die Maturandinnen und Maturanden können Leistungs- und Energieabschätzungen in überfachlichen Fragestellungen vornehmen.
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Skript GF4: Materie, Wärme, Energie – Wärmelehre und der Energiesatz
Umfangreiches, ausgearbeitetes Unterrichtsskript zur Wärmelehre für das Grundlagenfach Physik: von der historischen Atomismus-Debatte (Aristoteles vs. Demokrit, Brownsche Bewegung, Ölfleckversuch) über Aggregatzustände, thermische Ausdehnung und Dichte bis zum Energieerhaltungssatz, Wirkungsgrad und Stromkosten. Enthält viele Rechenaufgaben mit Lösungen, Experimenten und einer Zusammenfassung.
Skript SF2: Mechanik – Kinematik und Dynamik (Reibung, Impuls, Kreisbewegung)
Umfangreiches Schwerpunktfach-Skript zu Bewegung mit Reibung, Impuls und Impulserhaltung, Kraftstoss, Raketenantrieb und Kreisbewegung von Fahrzeugen. Es kombiniert formale Herleitungen mit zahlreichen Übungen, Experimenten (Luftkissenbahn, Papierkegel, Kraftplatte) und Alltagsbezügen wie Curling, Hornussen, Velofahren und Autobahnfahren. Lösungen und eine Zusammenfassung sind vorgesehen, der Zugang ist teilweise forschend (Formeln lesen und deuten statt nur anwenden).
Skript SF3: Warum gibt es Kraftwerke mit Kühltürmen? (Thermodynamik)
Umfangreiches Schwerpunktfach-Skript zur Thermodynamik: von Wiederholungen zum atomaren Aufbau der Materie über die universelle Gasgleichung und den Luftdruck bis zu Entropie, Wärmepumpen, Wärmetransport und der Leitfrage «Warum haben Kraftwerke Kühltürme?». Enthält viele Aufgaben (inkl. Fermi-Aufgaben), Experimente, eine Tabellenkalkulations-Aufgabe zur barometrischen Höhenformel sowie Lösungen und Zusammenfassung.
Positronen-Emissions-Tomographie – β⁺-Zerfall und Massendefekt (Abituraufgabe mit Lösung)
Umfassende Physikaufgabe zum bayerischen Abitur 2017 über die PET: Zerfallsgleichung, Q-Wert über Massendefekt, Zerstrahlung von Positron und Elektron, Ortsbestimmung mit Detektorring, Aktivität/Masse-Berechnung und Äquivalentdosis. Der Text enthält komplette, nachvollziehbar hergeleitete Lösungen mit Formeln und Zahlenwerten sowie einen realen medizinischen Kontext.
Aufgaben des 3. International Young Physicists' Tournament (IYPT) 1990
Dieses Dokument enthält die 17 Aufgaben des 3. IYPT (1990) in einer kommentierten kritischen Edition mit ausführlichen Anmerkungen zur Textüberlieferung. Die offenen Forschungsaufgaben (Ball auf oszillierendem Kolben, Wolkengrenzen, Fraktale, Segnersches Rad u.a.) verlangen eigenständige Modellbildung, Experimente und quantitative Abschätzungen. Der grosse philologische Apparat dient der historischen Dokumentation, nicht dem Unterricht.
Superkondensatoren: Doppelschicht, Energieinhalt und Einsatz im Elektroauto (Aufgabe mit Lösung)
Ausführliche Abituraufgabe mit vollständigem Lösungsweg, die Superkondensatoren über das Plattenkondensator-Modell quantitativ untersucht: Kapazität, gespeicherte Energie, Abschätzungen zum Platzbedarf und eine offene Stellungnahme zum Bremsenergie-Rekuperieren im Elektroauto. Der Lebensweltbezug (Elektroautos) und die Abschätz- und Plausibilisierungs-Runden machen das Material lebendig; die Musterlösung ist sauber strukturiert, aber eher als Prüfungsmaterial denn als Lernmaterial gestaltet.
Umlaufdauer und Rotationsfrequenz am Hochrad
Eine leichte Physikaufgabe zum Hochrad, bei der Umlaufdauer und Frequenz von Ventilen berechnet und verglichen werden. Mit vollständig ausgearbeiteten, formelgeführten Lösungen und einem Transfervergleich zum normalen Fahrrad. Kurz, konkret und mit Realweltbezug.
Thermodynamik – Unterrichtsplanung Wärmelehre mit Experimenten und Newtonschem Abkühlungsgesetz
Umfangreiche Unterrichtsplanung zur Wärmelehre mit zahlreichen Experimenten, Videos, Alltagsbezügen und Formelblatt sowie einem Skript mit Beispielaufgaben und Lösungen. Den Höhepunkt bildet das anspruchsvolle Dokument zum Newtonschen Abkühlungsgesetz, das die Differentialgleichung vollständig herleitet und damit die klassische Kaffee-Milch-Frage mathematisch beantwortet. Didaktisch lebendig (Denksportaufgaben, Bier im Kühlschrank, Wasserfall-Schätzung), aber als Mitschrift/Ablaufplan ohne durchgängige Lösungen.
Glas Milch für die Bergwanderung
Aufgabenblatt mit vollständigen Lösungen zur Hubarbeit und Energiebilanz am Beispiel einer Bergwanderung: Wie viel Milch braucht man für 1000 Höhenmeter, und warum erscheint das Ergebnis unglaubwürdig? Über den Wirkungsgrad des Körpers und einen abschliessenden Obelix-Beispiel mit Bezug zur Lebenswelt der Schüler:innen werden Energiebedarf und Grundumsatz erschlossen.
Ralf auf dem Schulweg – Leistung, Wirkungsgrad und CO2-Bilanz
Mehrgliedrige Übungsaufgabe mit vollständigen Lösungen: Vom Gang von Ralf zur Schule werden Geschwindigkeit, Hubleistung, Vorwärtsleistung, Wirkungsgrad des «Menschen als Maschine» und spezifischer Energiebedarf berechnet. Ergänzt durch Alltagsbezug (Banane, Schokolade) und eine kritische Diskussion zur CO2-Bilanz beim Vergleich mit dem Auto.
Neuburg: Drei Tage als Energiemanager
Die Lernenden übernehmen die Rolle der Energieverantwortlichen der fiktiven Stadt Neuburg (100'000 Einwohner) und müssen über drei Tage die Stromversorgung mit Wasserkraft, Wind, PV, Speicher und Gaskraftwerk sicherstellen. Das Szenario verlangt Leistungsbilanzen, den Umgang mit wetterabhängigen Erzeugern und eine sinnvolle Speicherstrategie. Es ist ein rollenspielartiges Planszenario mit starkem Bezug zur Energiewende, das von den Lernenden eigenständige Abschätzungen des Stadtverbrauchs verlangt.
Duschen vs. Baden – Energieabschätzung für die eigene Dusche
Eine schwere Alltagsaufgabe, bei der Schüler:innen den Energieumsatz ihres eigenen Duschbads grob abschätzen und mit einem Vollbad vergleichen. Der Lösungsweg inkludiert eine einfache Eigennmessung (Eimer statt Duschkopf), Wärmekapazität, Heizleistung, Wirkungsgrad und Kostenberechnung in kWh. Die Musterlösung ist vollständig durchgerechnet und plausibilisiert.
Superkondensator als Energiespeicher (Abitur Aufgabe mit Lösung)
Eine ausführlich gelöste Abituraufgabe (Bayern 2025) zum Vergleich eines Plattenkondensators mit einem neuartigen Superkondensator aus Zement. Die Lösung kombiniert Grössenabschätzungen, Kapazitätsberechnungen und eine Bewertung der Energiedichte für eine reale Entscheidungssituation (Energiespeicher fürs Einfamilienhaus).
Elektrische Energie: Formelumformung ΔE = P·Δt mit Aufgaben zu Balkonkraftwerk, E-Auto und Smartphone
Ein Arbeitsblatt/Übungsmaterial, das Schritt für Schritt zeigt, wie die Formel ΔE_el = P_el·Δt nach den verschiedenen Größen umgeformt wird, und dann drei Anwendungsaufgaben (Balkonkraftwerk, E-Auto, Smartphone-Akku) mit ausführlichen Lösungen stellt. Die Aufgaben nutzen realitätsnahe Bezüge aus der Lebenswelt der Schüler:innen.
Solarzellen in der Sahara – Abschätzung des weltweiten Energiebedarfs
Übungsblatt mit Musterlösung, das den weltweiten Energiebedarf in Joule umrechnet und die dafür nötige Solarzellenfläche in der Sahara abschätzt. Ergänzt werden reflektierende Fragen zu Transportverlusten und zur Elektrisierung des Energiesystems. Eine anschauliche Grössenordnungsaufgabe mit Bezug zu aktuellen energiepolitischen Fragen.
Niedrigenergiehäuser – Gruppenarbeit am Beispiel Sunny Woods
Gruppenarbeit zu realen Schweizer Niedrigenergie- bzw. Passivhäusern, am ausführlichen Beispiel des Mehrfamilienhauses «Sunny Woods» in Zürich. Anhand geführter Fragen (passive und aktive Energietechniken, energetische Unabhängigkeit, Kosten und Komfort) analysieren die Gruppen ihr zugewiesenes Haus und erstellen einen Zusammenstellung der Energiesparmassnahmen.
Niedrigenergiehäuser – Gruppenarbeit zu Energiespartechniken am Beispiel Haus Herterberg
Gruppenarbeits-Auftrag, bei dem Schüler:innen ein reales Schweizer Niedrigenergiehaus (Haus auf dem Herterberg, Frauenfeld) analysieren. Der ausführliche Artikeltext beschreibt Dämmung, Fenster, Solarkollektoren, Holzvergaserofen und Lüftungsanlage konkret mit Zahlen. Die Leitfragen lenken die Analyse auf passive/aktive Energietechniken, energetische Unabhängigkeit und Kosten-Nutzen-Abwägung.
Niedrigenergiehäuser – Gruppenarbeit am Beispiel Nullenergiehaus Brunnadern
Gruppenarbeits-Auftrag zur Analyse realer Schweizer Niedrig- und Nullenergiehäuser, ergänzt durch einen ausführlichen Projektbeschrieb des Nullenergiehauses Brunnadern mit Energiekonzept, Wärmedämmung, Lüftungsanlage und Kostenvergleich. Die Lernenden untersuchen echte Häuser auf passive Spartechniken, aktive Energieerzeugung und energetische Autarkie. Es fehlen Lösungen und Betreuungshinweise, aber der Fallbeispieltext ist konkret und lebensweltnah.
Golf 7: Fahrwiderstand, Leistung und Benzinverbrauch
Reale Aufgabe zum Golf 7, bei der Strömungs- und Rollreibungswiderstand, Antriebsleistung und Benzinverbrauch bei verschiedenen Geschwindigkeiten berechnet werden. Vollständige Musterlösung mit Einsetzen realer Werte und anschliessender physikalischer Deutung (geringe Leistungen reichen aus). Mit Alltagsbezug, aber ohne weiterführende Erklärtexte oder Aufgabenvielfalt.
Leistung eines Hundeschlittens
Kurze, alltagsnahe Rechenaufgabe zur Leistung: Aus Reibungskraft und Geschwindigkeit wird die Zugleistung der Schlittenhunde berechnet und mit der Dauerleistung eines Menschen verglichen. Mit Musterlösung und Plausibilisierung, aber ohne Einstieg oder Herleitung.
Abschätzung: Reicht das Schuldach für die Solarbeleuchtung?
Eine geführte Abschätzaufgabe mit vollständiger Musterlösung: Die Schüler:innen schätzen die Anzahl Lampen, Betriebszeiten und den Energiebedarf der Schulbeleuchtung ab und vergleichen den Bedarf mit der Solarertragsfläche des Schuldachs. Die realistische Fragestellung («reicht unser Dach?») macht Grössenordnungsabschätzungen mit Leistung und Energie greifbar.
Eine Reise von München nach Verona – Energiebedarf und CO2-Emissionen von Verkehrsmitteln im Vergleich
Eine anspruchsvolle Rechenaufgabe (mit Musterlösung) zur vergleichenden Bewertung von Pkw, Bahn und Flugzeug auf der Strecke München–Verona. Die Schüler:innen recherchieren Reisezeiten, rechnen End- und Primärenergiebedarf in unterschiedlichen Einheiten um, bestimmen Wirkungsgrade und CO2-Emissionen und bewerten die Ergebnisse. Die lebensnahe Fragestellung und die abschliessende Bewertung geben der Übung echten Alltagsbezug.
Solarstrom für einen Mars-Rover
Kurzes Übungsblatt mit Lösungen: Aus der Solarkonstante der Erde und dem Marsbahn-Radius wird die Sonneneinstrahlung auf dem Mars bestimmt und daraus die maximale Leistung der Solarpanels eines Mars-Rovers berechnet. Zwei Schrittaufgaben mit ausführlichem Musterlösungsweg im realen Raumfahrt-Kontext.
Abituraufgabe HUYGENS – Raumfahrt zum Saturn mit Musterlösung
Mehrteilige Abituraufgabe (Bayern 2006) zur Weltraumfahrt zur Saturnsonde Huygens: siderische Umlaufzeit, Hohmann-Bahn, Doppler-Effekt, Saturnmasse, gebundene Rotation und Solarzellenabschätzung. Enthält eine vollständige, sauber gerechnete Musterlösung mit Zwischenschritten. Die reale Sonde Huygens bietet einen authentischen, motivierenden Bezug, ohne dass didaktische Einstiege oder Erklärungen vorhanden sind.
Hubarbeit und Hubleistung: Sherpa am Everest, Zugspitze und Willis Tower
Kompaktes Übungsblatt mit Lösungen zur Hubarbeit und Hubleistung anhand drei echter, erstaunlicher Beispiele: Sherpa-Rekord am Everest, Faustregel des Bergsteigens und der Treppenlauf im Willis Tower. Die Aufgaben fordern selbstständige Annahmen und Recherche fehlender Größen, die Musterlösungen sind ausführlich und mit Plausibilisierungen versehen.
Strömungswiderstand und cw-Wert
Kompakte Theorie-Seite zum Strömungswiderstand: Definition und physikalische Erklärung über Verwirbelungen und Druckdifferenz, die Formel F_w = ½·cw·ρ·A·v² mit dem Widerstandsbeiwert cw sowie die Strömungsleistung P_w ~ v³. Anschauliche Bezüge zu Autos, Flugzeugen und Verbrauch machen den Stoff greifbar, es fehlen aber Beispielaufgaben und Lösungen.
Luftkissenscheiben: Elastische und inelastische Stösse selbst untersuchen
Anleitung für offene Schülerexperimente zu elastischen und inelastischen Stössen mit selbst gebastelten oder 3D-gedruckten Luftkissenscheiben, inklusive optionaler quantitativer Videoanalyse. Die Aufgaben regeln zu Beobachtung, Systemvariation, Fehlerdiskussion und Energiebetrachtung an. Es ist eine praxisorientierte Experimentiersequenz ohne formalen Theorieteil oder Lösungen.
Speicherkapazität einer CD-ROM mit Lineal und Laserpointer bestimmen
Praktikumsaufgabe: Studierende bestimmen mit Laserpointer und Beugungsbild die Spurbreite (Gitterkonstante) einer CD und berechnen daraus die Speicherkapazität samt Messunsicherheit. Dazu ein anschaulicher Hintergrundtext zu optischer Datenspeicherung, Strukturfarben und Grössenvergleichen. Abgabe als Protokoll/Bericht bis Ende der Doppellektion.
Abschätzung des Landflächenbedarfs für Pumpspeicherwerke (Energie 2050)
Aufgabenblatt mit vollständigen Lösungen zur realitätsnahen Abschätzung, wie viel Landfläche für Pumpspeicherwerke nötig wäre, um 10% des weltweiten Primärenergiebedarfs 2050 zu speichern. Es werden Wirkungsgrade, potentielle Energie, Fallhöhe, Wasservolumen und Flächenverbrauch berechnet. Die Aufgabe fördert Grössenordnungsabschätzungen und Plausibilisierung im Kontext der Energiewende.
Wirkungsgrad der Diesellok Baureihe 218
Aufgabenblatt mit vollständigen Musterlösungen zur Berechnung von Getriebe-, Gesamt- und Teillast-Wirkungsgrad einer Diesellokomotive (BR 218) anhand realer Leistungsdaten. Zusätzlich eine qualitative Teilaufgabe zur Zusammenschaltung von Generatoren für erhöhten Strombedarf (Klimaanlage). Der Alltagbezug Eisenbahn macht die Wirkungsgradrechnung anschaulich.
Niedrigenergiehäuser – Gruppenarbeit zur Analyse realer Solarhäuser
Gruppenarbeits-Auftrag, bei dem Schüler:innen reale Schweizer Niedrigenergiehäuser anhand von Beschreibungen untersuchen und Energiespartechniken, Erzeugungsmethoden und Wirtschaftlichkeit analysieren. Beigefügt ist ein ausführlicher Fallbericht über ein Solarhaus mit Fensterkollektor und Holzofen inklusive Messdaten. Das Material ist praxisnah und motivierend, enthält aber keine Lösungen und keine formale Aufbereitung.
Niedrigenergiehäuser – Gruppenarbeit zu den «Erdhäusern» in Zollikofen
Gruppenarbeit, in der Lernende anhand eines realen Schweizer Solar-Energiesparhauses (1995) untersuchen, mit welchen passiven und aktiven Techniken der tiefe Energieverbrauch realisiert wurde. Ein ausführlicher Falltext zu Architektur, Sonnenheizung, Lüftung und Kosten dient als Grundlage für geleitete Analysefragen zu Energiesparen, Energieerzeugung und energetischer Unabhängigkeit. Der Text ist authentisch und konkret, enthält jedoch keine Lösungen und ist mit Stand 1995 technisch veraltet.
Wasserstoff als Energieträger – Energieinhalte und Reichweiten berechnen
Aufgabenblatt mit Lösungen zum Thema Wasserstoff als Sekundärenergieträger: Energieinhalte von Benzin, Diesel und Wasserstoff bei verschiedenen Drücken werden verglichen und daraus Reichweiten von Fahrzeugen berechnet. Die Aufgaben kombinieren konzeptuelle Verständnisfragen (Heizwert bezogen auf Volumen vs. Masse) mit quantitativen Rechnungen im aktuellen Kontext der Mobilitätswende.
Elektroauto: Leistung, Reichweite und Kosten
Aufgabenserie mit vollständigen Lösungen rund um ein Elektroauto: mechanische Leistung, Energiespeicherung in Batterien, Reichweite mit Wirkungsgrad sowie Kostenvergleich mit dem Benzinauto. Realitätsnaher Kontext mit anschlussfähiger Abschlussdiskussion, wobei Teilaufgabe c (Reichweite) ohne Lösung bleibt und die Herleitung der Leistungsgleichung etwas knapp gerät.
Kartoffeln kochen – Erwärmung, Sieden und Wirkungsgrad
Aufgabenblatt mit Lösungen zum Kochen von Kartoffeln: Temperaurverlauf im Diagramm deuten, Erwärmungsenergie berechnen, den Wirkungsgrad eines Gasherdens abschätzen und alltagsbezogen argumentieren. Enthält gestufte Aufgaben (Diagrammbeschreibung, Erklärung, Rechnung) mit vollständigen Musterlösungen.
Notstromversorgung mit Akkus – Abschätzung des Energiebedarfs
Eine durchgängig durchgerechnete Abschätzaufgabe im Rahmen einer Rahmenerzählung (Figur «Flexon»): Aus der Spannung und Kapazität von Autobatterien wird der Energieinhalt berechnet und mit dem Energiebedarf einer haushaltsnahen Notversorgung verglichen. Beispielhaft wird gezeigt, wie man mit Grössenordnungen, Einheiten und gültigen Ziffern arbeitet.
Standby-Betrieb von Fernsehgeräten – Energie- und Leistungsbilanz
Aufgabenblatt mit vollständigen Lösungen zur Berechnung von Leistung, Jahresenergie, Kosten und CO2-Emissionen des Standby-Betriebs von Fernsehern. Die Aufgaben bauen sinnvoll aufeinander auf und nutzen reale Vergleichswerte (Hamburger Jahresbedarf, Kohlekraftwerk), was Grössenordnungen erfahrbar macht. Didaktisch solide und alltagsnah, aber formal-rechnerisch ohne anschauliche Einführung; zudem enthält die Musterlösung einen Fehler bei Teil b) (0,030 statt 0,30 €/kWh).
Wie hoch kann der Weltrekord im Stabhochsprung werden? – Eine energetische Abschätzung
Ein Aufgabenblatt zur energetischen Abschätzung des theoretisch maximalen Weltrekords im Stabhochsprung. Aus der Anlaufgeschwindigkeit wird über den Energieerhaltungssatz die erreichbare Sprunghöhe hergeleitet und mit dem realen Weltrekord verglichen. Musterlösung enthalten.
Stromversorgung auf der ISS
Schülerinnen und Schüler untersuchen die Stromversorgung der ISS anhand von Echtzeit-Telemetriedaten oder Archivdaten und berechnen die von den Solarzellen gelieferte elektrische Leistung. Die Aktivität verbindet physikalische Energie- und Leistungsbetrachtungen mit einem authentischen, faszinierenden Kontext.
Wärmetransport – Wärmeleitung, Konvektion und Strahlung am Sonnenhaus
Materialpaket zum Wärmetransport mit einem Foliensatz zum Sonnenhaus (Kollektorkreise, Dämmung, Treibhauseffekt), einer Übersichtstabelle zu den Formen der Wärmeübertragung und mehreren offenen Kurzexperimenten (Vakuumröhrenkollektor, Pyranometer, Solarstrahlungsgerät) sowie Schätzaufgaben zur Verlustleistung. Die Experimente und Abschätzaufgaben sind realitätsnah und zum Teil mit echten Messdaten verknüpft, Lösungen fehlen jedoch.
Leistung, kWh, Stromkosten, Wirkungsgrad – Selbstarbeit mit Tauchsieder-Experiment
Ein Unterrichtskapitel zur Selbstarbeit: Schülerinnen und Schüler erarbeiten Leistung, Wirkungsgrad und Stromkosten aus Online-Texten, verfassen in Gruppen eigene Kontrollfragen und Aufgaben und messen im Praktikum den Wirkungsgrad eines Tauchsieders. Enthalten sind die von der Klasse erarbeiteten Aufgaben und echten Resultate sowie eine Reflexion über den Unterrichtsstil.
Tankstellenstreik: Reicht das Benzin bis zur nächsten Tankstelle?
Aufgabenserie zur Energiebilanz: Der Autofahrer Flexon hat nur noch 5,0 ℓ Benzin und muss prüfen, ob er die 40 km entfernte Tankstelle erreicht. Aus Heizwert, Dichte und zweistufigem Wirkungsgrad wird die Nutzarbeit berechnet und daraus über W = F·s die mögliche Fahrstrecke bestimmt. Eine vollständige, sauber dokumentierte Musterlösung mit allen Umformungen liegt bei.
Vergleich verschiedener Autotypen – Energiebedarf von Mittelklassewagen und SUV
Eine mehrteilige, schwer eingestufte Physikaufgabe vergleicht einen Mittelklassewagen und einen SUV hinsichtlich Rollreibung, Luftwiderstand, Nutzenergiebedarf und Dieselverbrauch, inklusive Kräftebild und Plausibilisierung mit Realwerten. Die ausführliche Musterlösung mit allen Formeln und Rechenschritten ist enthalten. Alltagstauglicher Kontext (Autoverbrauch), aber klassische rechnerische Aufgabe ohne ausgearbeitete Aufgabenlösungsschiene für Lernende.
Blockheizkraftwerk am Flughafen München – Energiebedarf berechnen
Aufgabenblatt mit Musterlösung zum realen BHKW des Flughafens München: Teil a) erklärt den hohen Wirkungsgrad durch Kraft-Wärme-Kopplung, Teil b) verlangt die Berechnung des täglichen Erdgasverbrauchs aus elektrischer und thermischer Leistung, Wirkungsgrad, Heizwert und Dichte. Kontextbezogener Anwendungsaufgabe mit vollständig durchgerechneter Lösung.
Übungsblatt: Energieverbrauch und CO2-Bilanz eines Kühlschranks
Rein rechnerisches Übungsblatt rund um den Stromverbrauch eines Kühlschranks: Widerstand, Jahresenergie, Kosten, CO2- und Plutoniumausstoss sowie Kompensation durch Bäume. Alle Aufgabenteile sind vollständig mit Formeln, Rechnung und Einheiten gelöst, abschliessend ein kurzer Rechercheteil zu effizienten Kühlschränken. Didaktisch solide mit Alltagsbezug, aber ohne Einstieg, Visualisierung oder spannende Aufgaben — reine Routinerechnung.
Quiz zur Fernübertragung von elektrischer Energie (LEIFIphysik)
Ein Quiz von LEIFIphysik zur Fernübertragung elektrischer Energie im Kontext von Induktion, Generator und Transformator. Es fragt das Grundwissen zur Hochspannungsübertragung (u.a. Verlustleistung) ab und enthält eine einblendbare Lösung. Auf derselben Seite verlinkte Nachbaraufgaben behandeln die Verlustleistung in der Hochspannungsleitung rechnerisch.
Gezeitenkraftwerk La Rance – Übungsblatt mit Lösungen
Aufgabenblatt zum Gezeitenkraftwerk La Rance mit vollständigen Lösungen: Funktionsweise erklären, Wasserhöhe aus Volumen und Fläche berechnen sowie die tägliche Betriebsdauer aus Jahresenergie und Maximalleistung bestimmen. Ein reales, anschauliches Beispiel für Leistungs- und Energieabschätzungen.
Wasserkraftwerk: Leistung, Fernleitung und Verluste
Mehrschrittige Rechenaufgabe zu einem Wasserkraftwerk: Von der mechanischen Leistung des fallenden Wassers über die elektrische Leistung bis zu Übertragungsverlusten und deren Kosten. Vollständige, nachvollziehbar formale Lösungen inklusive Erläuterung der Hochspannungsübertragung und Transformationsstufen.
Niedrigenergiehäuser – Gruppenarbeit mit Fallstudie
Eine Gruppenarbeit zur Untersuchung von Niedrigenergiehäusern in der Schweiz, ergänzt durch einen ausführlichen Fallstudienbericht über ein Solarhaus im Kanton St. Gallen (Fensterkollektor, Holzofen, Betonspeicher, Messdaten). Die Schüler:innen analysieren passive und aktive Energiespartechniken, energetische Unabhängigkeit und Kosten. Die Fallstudie liefert reale Messwerte als Arbeitsgrundlage.
Niedrigenergiehäuser – Gruppenarbeit zu Sonnenhäusern in der Schweiz
Arbeitsauftrag für Gruppenarbeit: Schüler:innen untersuchen reale Schweizer Niedrigenergie- bzw. Passivhäuser (ausführlich dargestellt am Beispiel Sunny Woods in Zürich) und analysieren passive und aktive Energietechniken, Energetik und Kosten. Der Text liefert reichhaltiges Fachmaterial zu Dämmung, Solararchitektur, Fotovoltaik und Lüftung, enthält aber kaum Lösungsanteile oder didaktische Aufbereitung.