4.1.4 Gefahren im Umgang mit Elektrizität einschätzen

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Atome sehen mit dem Raster-Tunnel-Mikroskop – ETH-Leitprogramm Additum 1

Sehr ausführliche Anleitung für ein reales Schülerexperiment: Mit dem Raster-Tunnel-Mikroskop easyScan werden Graphit- und Goldoberflächen mit atomarer Auflösung aufgenommen. Das Material erklärt Aufbau und Funktionsweise anschaulich (z.B. Schwingungsdämpfung, Reibungsmotor), führt Schritt für Schritt durch Präparation, Messung und Bildinterpretation und enthält Aufgaben mit vollständigen Lösungen.

Ohmsches Gesetz — Simulation eines Stromkreises mit Messgeräten

Ein interaktiver Simulator für einen einfachen Stromkreis mit Widerstand, Voltmeter (parallel) und Amperemeter (in Serie). Lernende variieren Spannung und Widerstand, wählen Messbereiche der Messgeräte und lesen die Messwerte U und I ab, um das Ohmsche Gesetz zu erkunden.

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.

Skript SF4: Ergänzungen Ströme und Magnete (Induktion, Selbstinduktion, Transformator)

Umfangreiches Schwerpunktfach-Skript zum Induktionsgesetz, zur Selbstinduktion und zum Transformator. Es kombiniert klare Zielformulierungen und Formeln mit vielen anspruchsvollen Aufgaben (Gedankenexperimente, Diagramm-Aufgaben, Abschätzungen) und enthält Lösungen zu ausgewählten Aufgaben. Der Bezug zu Alltagsanwendungen (Zündkerze, Dynamo, Induktionsherd, Tesla) macht den Stoff lebendig.

Menschlicher Körper als Leiter für Musik

Ein Experimentieranleitung-Blatt, in dem der menschliche Körper als elektrischer Leiter für Audiosignale untersucht wird. Mit einer einfachen Schaltung aus Aktivlautsprecher und Klinkenkabel werden Lautstärkeveränderungen durch Hautwiderstand, Anfeuchten und technische Widerstände beobachtet. Die Auswertung schliesst auf den hohen Widerstand des Körpers und warnt vor Stromfluss durch den Körper.

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.

Hochspannungsübertragung: Warum wird elektrische Energie mit Hochspannung übertragen?

Rechnerisch geführte Aufgabe zur Übertragung elektrischer Energie: In vier Teilschritten (ein bis zehn Glühlampen plus Motor, mit Niederspannung, dann Hochspannung) berechnen Schüler:innen Leitungsverluste und Wirkungsgrade. Mit vollständig ausformulierten Lösungen zeigt das Material eindrücklich, warum Hochspannung nötig ist.

Messgeräte im Stromkreis – KI-Aussage prüfen

Aufgabenblatt zu einer Schaltung mit Batterie, zwei Glühlampen und drei Messgeräten. Die Schüler:innen bestimmen Art und Anzeige der Messgeräte und prüfen eine falsche Aussage einer künstlichen Intelligenz zur Stromverteilung. Mit ausführlichen Lösungen.

Globaler atmosphärischer elektrischer Kreislauf – Physik-Aufgabe mit Lösung (LEIFIphysik)

Umfangreiche Aufgabe zum globalen elektrischen Kreislauf zwischen Gewitterwolken und Erdboden, mit Kondensatormodell, Energieabschätzung, Normblitz-Diagramm und Induktion. Die vollständige Musterlösung ist didaktisch sauber strukturiert, bleibt aber reine Rechenaufgaben ohne eigene Erklärung. Der reale Weltbezug (Gewitter, Blitze) macht das Thema dennoch anschaulich.

Innenwiderstand einer Auto-Batterie: Klemmenspannung und Startfähigkeit

Aufgabenserie mit vollständigen Musterlösungen zum Innenwiderstand einer Spannungsquelle am realen Beispiel eines Autobatterie-Anlassers. Die Aufgaben steigen vom Leerlauf bis zur Beurteilung, ob ein kalter Akku mit eingeschalteter Lichtanlage den Anlasser noch versorgen kann. Solide, mit echtem Alltagsbezug und einer Bewertungsaufgabe am Schluss.

Gleichrichterschaltung mit Gleichstrommotor — Schaltungsaufgaben mit Lösungen

Aufgabenblatt zur Zweiweggleichrichtung: Die Schüler:innen analysieren eine Diodenschaltung mit Gleichstrommotor, berechnen einen Schutzwiderstand und prüfen, ob der Motor anläuft. Die ausführlichen Lösungen inklusive Schaltskizze sind enthalten.

Ohmsche Wärme beim Elektromotor

Ein Rechenaufgabenblatt zum Elektromotor: Stromstärke beim Einschalten und im normalen Lauf, Wärmeleistungsverlust, Wirkungsgrad und Induktionsspannung werden berechnet. Die vollständigen Lösungen sind mit Formeln und Zahlenwerten angegeben, wobei eine Temperaturformel im Rahmen eines Engineeringsproblems angewendet wird.

Blitze – Interaktive Simulation zum elektrischen Feld

Eine interaktive Simulation, in der Lernende mit Schiebereglern Wolkenhöhe und Ladungstrennung variieren und beobachten, wann ein Blitz einschlägt. Die Einführung erklärt qualitativ Ladungstrennung, elektrisches Feld und Potential am Beispiel des Blitzes. Drei explorative Aufgaben lassen das Zusammenwirken von Feldstärke, Abstand und Ladung entdecken.

Influenz – Ladungstrennung im Leiter und Polarisation im Isolator

Erklärender Fachtext zur Influenz, der anschaulich die Ladungsverschiebung in Leitern und die Polarisation in Isolatoren beschreibt. Enthält ein konkretes Experiment (Metallplatten am Bandgenerator). Klar strukturiert, aber ohne Übungsaufgaben oder Lösungen.

LEIFI Physik: Elektrischer Strom – Grundwissen, Kennlinien und Aufgaben

Kompakte Grundwissen-Seite zum elektrischen Strom mit den zentralen Formeln (Ohmsches Gesetz, Kennlinien, spezifischer Widerstand, Innenwiderstand) sowie Übungsaufgaben mit Musterlösungen und Quizzen. Die Darstellung ist schülerfreundlich und praxisnah, bleibt aber weitgehend beim Zusammenfassen von Ergebnissen ohne ausführliche Erklärungen oder Beispiele im Text selbst.

Gefahren im Umgang mit elektrischem Strom

Umfassender Informationstext über die physiologischen Wirkungen elektrischen Stroms auf den Menschen, typische Gefahrenquellen im Haushalt, im Freien und bei Bahnanlagen sowie Erste-Hilfe-Massnahmen. Ein authentischer Zeitungsbericht über zwei Badewannen-Stromunfälle mit Fachkommentaren und FI-Schalter-Erklärung verankert das Thema im Alltag der Schüler:innen.

Dosenbatterie – Aluminium-Luft-Batterie selbst bauen

Experimentieranleitung zum Bau einer funktionierenden Aluminium-Luft-Batterie aus einer Getränkedose, einer Kohleelektrode und Salzwasser, die einen kleinen Motor antreibt. Inklusive Reaktionsgleichungen und einer Transferaufgabe. Die Abschnitte zur Beobachtung sind leer, Lösungen fehlen.

Einfache Stromkreise selbst erkunden – Versuche mit Lämpchen, Schaltern und leitender Knete

Eine umfangreiche Sammlung hands-on Experimente zur Elektrizitätslehre: Stromkreise, Reihen- und Parallelschaltung, Leiter/Isolatoren, Fahrradbeleuchtung und eine Kochanleitung für leitende und nichtleitende Knete mit eigenen Versuchsideen. Stark explorativ und spielerisch, aber ohne Erklärtexte und ohne Lösungen.

Skript GF5: Ströme und Magnete (Elektrizität und Magnetismus)

Umfangreiches Skript für das Grundlagenfach Physik (GF 5) zu Elektrostatik, Magnetismus und Stromkreisen mit historischem Einstieg, Merkkästen, Demonstrations-Experimenten und zahlreichen Übungsaufgaben (inkl. Lösungsverweis). Die Aufgaben reichen von Routineanwendungen des Coulombgesetzes bis zu originellen Knobelaufgaben (z.B. Mond mit 1000 kg Elektronen zu wenig, Millikan-Tröpfchen).

Heizlüfter am Haushaltsnetz: Widerstand, Strom und Verlängerungskabel

Aufgabenblatt mit vollständigen Musterlösungen zur Berechnung von Widerstand, Stromstärke und Verlustleistung eines Heizlüfters samt Zuleitung und Verlängerungskabel. Es verbindet Anwendung von P=U·I, R=ρ·l/A und P=I²·R mit einer sicherheitsbezogenen Fragestellung zur maximalen Kabelbelastung.

Stromleitung in Flüssigkeiten – Leitfähigkeit von Wasser untersuchen

Ein geführtes Experimentalprogramm in drei Teilen zur Leitfähigkeit von Flüssigkeiten: Zuerst werden verschiedene Testleiter mit Lämpchen geprüft, dann wird mit Amperemeter und steigendem Salzgehalt die Leitfähigkeit von Wasser genauer untersucht. Ein abschliessender Demonstrationsexperiment mit höherer Spannung und ein Sicherheitshinweis zur Gefahr von Strom und Wasser runden das Material ab.

Sicherheit im Umgang mit Elektrizität: Das Schuko-System

Ein informativer Text, der Gefahren des elektrischen Stroms erklärt und die Funktionsweise des Schutzkontakt-Systems (Schuko) mit Schutzleiter, Sicherungen und FI-Schalter darstellt. Weiter werden Schutzklasse II und Sicherheitskleinspannung als Alternativen behandelt. Der Text ist anschaulich mit Abbildungen aufgebaut, enthält aber keine Aufgaben.

Stromkreis mit vier Schaltern und drei Glühlampen

Ein Arbeitsblatt mit einer Schalter-Knobelaufgabe zu einem Stromkreis mit drei baugleichen Lampen und vier Schaltern. Die Lernenden prüfen Aussagen zu Kurzschluss, Reihen- und Parallelschaltung und beurteilen die Helligkeit der Lampen; Lösungsangaben sind enthalten.

Stromkreise schalten: Lampen in der Küche und im Haus

Aufgabenblatt mit zwei praxisnahen Problemstellungen (Küchenlampen, Hauptschalter im Haus), die mit der PhET-Simulation «Virtuelles Gleichstrom-Labor» gelöst werden. Die Schüler:innen entwerfen Schaltpläne mit Reihen- und Parallelschaltungen; zu Teil b) ist eine ausführliche Musterlösung mit Begründung enthalten. Der Alltagsbezug (Küche, Hausbeleuchtung) macht die Anwendung von Reihen-/Parallelschaltung anschaulich.

Waschmaschine: Stromkreis, Leistung und Energiebilanz

Aufgabenblatt mit Lösungen zu Stromkreis, elektrischer Leistung, Heizenergie und Energieumwandlung am realen Beispiel einer Waschmaschine. Die Aufgaben sind teilweise mehrstufig (Wirkungsgrad, Systemanalyse der Verbrauchswerte) und formal gelöst.

Energieversorgung einer Berghütte mit Batterien und Solaranlage

Ein mehrteiliges Aufgabenblatt zur energetischen Planung einer abgelegenen Berghütte: Tagesenergiebedarf, Batterieanzahl und Solarmodulfläche werden berechnet, inklusive vollständiger Musterlösung und Kostenschätzung. Der authentische Kontext (Melkmaschine, Kuhstall, Alpwirtschaft) und die Kostenbetrachtung geben der Routineaufgabe echten Weltbezug; kleine Rechenfehler (Kühlschrank 220 W statt 200 W) trüben das Bild etwas.

Gewitterwolke als Plattenkondensator (Abitur BY 1998, mit Lösung)

Musterlösung einer Abituraufgabe zur Gewitterwolke als Plattenkondensator: Berechnung von Spannung, Kapazität, Ladung, schwebendem Tröpfchen und Entladezeit, plus qualitative Argumentation zur Feldstärke. Sorgfältig formell aufgebaut, mit Einheitenbetrachtung, aber reinen Rechenroutinen ohne Einstieg oder Anregung.

Spannungsüberwachung eines Solarmoduls mit Zenerdiode und LED

Anspruchsvolle Übungsaufgabe mit vollständiger Musterlösung zur Funktionsweise einer Kontrollschaltung aus Zenerdiode, LED und Vorwiderstand. Die Lernenden erklären die Schaltungslogik und dimensionieren den Strombegrenzungswiderstand rechnerisch unter Berücksichtigung der maximalen Verlustleistungen. Der Bezug zum Solarmodul gibt der Aufgabe einen realen Kontext, die Lösung ist aber klassisch formal gehalten.

Der FI-Schalter: Funktionsweise des Fehlerstromschutzschalters

Erklärender Lehrtext zur Funktionsweise des FI-Schalters: vom Stromunfall über die Kompensation der Magnetfelder (Kompassversuch) bis zur induktiven Auslösung bei Wechselstrom. Schrittweise didaktisch aufgebaut mit Skizzen und einer Abschlussaufgabe.

Jacob's Leiter – Hochspannungsversuch mit Transformator

Versuchsanleitung für eine Jacob's Leiter: Mit einem Hochspannungstransformator (500 auf 23'000 Windungen) wird ein periodisch aufsteigender Lichtbogen zwischen zwei Hörnern erzeugt. Das Material umfasst Sicherheits- und Aufbauhinweise, eine physikalische Erklärung sowie zwei Berechnungsaufgaben (Sekundärspannung, Funkenüberschlagsabstand) ohne Lösungen.

Gleichrichtung von Wechselspannung mit einer Diode

Experimentieranleitung zur Halbwellengleichrichtung: Mit Diode bzw. Leuchtdiode wird sinusförmige Wechselspannung in pulsierende Gleichspannung umgewandelt, gezeigt sowohl bei niederfrequenten Spannungen mit Messinstrumenten als auch bei hohen Frequenzen mit dem Oszilloskop. Die Beobachtungen werden über die Polung der Diode erklärt, am Ende wird die Doppelweggleichrichtung erwähnt.

Potentiometer-Schaltung: Überlastungsschutz durch Festwiderstand (Musterlösung)

Musterlösung zu einer Schaltungsaufgabe mit Schiebewiderstand (Potentiometer): Es wird erklärt, in welcher Schieberstellung das Potentiometer überlastet werden kann, wo ein Schutz-Festwiderstand sinnvoll einzubauen ist, und dieser Wert (4 Ω) wird über das Ohmsche Gesetz berechnet. Abschliessend wird der Nachteil des Festwiderstands (verringerte maximale Helligkeit) erläutert.

Körperwiderstand und Stromgefahr - Reihenschaltung und Ohmsches Gesetz

Aufgabenset zum elektrischen Widerstand des menschlichen Körpers als Reihenschaltung: Berechnung des Körperwiderstands von Hand zu Fuss, der maximalen Gefahrenspannung und der Erhöhung der Gefahr bei Stromweg über beide Arme. Mit Lösungen und Kontrollergebnissen sowie einem praxisrelevanten Hinweis zur Schülerversuchsspannung.

Schiebewiderstand: maximale Spannung und Einstellung eines Widerstandswerts

Kurzübung zum Ohmschen Gesetz mit einem Schiebewiderstand: Teilaufgabe a) verlangt die Berechnung der maximal zulässigen Spannung, Teilaufgabe b) die Entwicklung eines sinnvollen Messverfahrens zur Einstellung von 80 Ω mit 6-V-Quelle und begrenztem Amperemeter. Die Musterlösung zeigt die Rechnungen und das Überlastungsschutz-Argument.

Ladungen im Luftballon – Einführung in die Elektrostatik

Anschauliche Einführung in elektrische Ladungen und deren Wechselwirkungen, illustriert mit Luftballon-Modellen. Enthält zwei einfache Selbsterfahrungsexperimente (abstossende Luftballons, tanzende Papierschnipsel) und erklärt Influenz und Erdung inkl. Blitzableiter. Didaktisch klar aufgebaut, aber ohne Übungsaufgaben oder formale Vertiefung.

Versuchsanleitung Ringentladungsröhre: Elektrisches Wirbelfeld sichtbar machen

Anleitung für einen Demonstrationsexperiment zur elektromagnetischen Induktion: In einer mit Neon gefüllten Glaskugel wird durch ein hochfrequentes Magnetfeld ein Ringstrom erzeugt, der das Gas zum Leuchten anregt. Materialliste, Aufbau, Durchführung mit Sicherheitshinweisen sowie eine qualitative Erklärung über das elektrische Wirbelfeld sind enthalten, alternativ auch ein Aufbau mit Hochfrequenzgenerator.

Elektrosmog im Alltag

Eine Broschüre des Amtes für Umwelt und Energie St.Gallen mit praktischen Tipps zur Verminderung von Elektrosmog im Alltag (Schlafen, Wohnen, Arbeiten, Verkehr, Sendeanlagen) sowie kompakte Grundlagen zu Feldern, Gesundheit und Recht. gut verständlich mit Alltagssituationen, aber ohne Übungen oder Aufgaben für Lernende — eher Orientierungs-/Aufklärungsmaterial.

Nebelkammer – Betriebsanleitung und Beobachtungsexperimente

Detaillierte, aus einem Schülerprojekt hervorgegangene Betriebsanleitung für die Schul-Nebelkammer: Inbetriebnahme, Sicherheitsmassnahmen, Abschaltung sowie Vorschläge für offene Beobachtungsaufgaben (Pechblende, Radongas, Hintergrundstrahlung, Ablenkung im Magnetfeld). Erklärende Theorie zur Funktionsweise fehlt weitgehend; der Wert liegt im praktischen, explorativen Umgang mit dem Gerät.

Geschichte der elektrischen Fernübertragung: von Miesbach nach Lauffen

Ein gut lesbarer historisch-didaktischer Text über die Pionierzeit der elektrischen Energieversorgung, von Edison und Siemens über die Fernübertragungen Miesbach-München (1882) und Lauffen-Frankfurt (1891). Er erklärt anschaulich, warum sich Drehstrom gegen Gleichstrom durchsetzte, mit der Verlustformel und Wirkungsgradvergleichen als Quantifizierung. Das Edison-Zitat mit ironischem Kommentar («grosser Erfinder täuschen sich») gibt dem Text Charme, doch es fehlen eigene Aufgaben und Lösungen — eine verlinkte Aufgabe wird nur angekündigt.

Elektroskop, Influenz und Ladungsverteilung

Eine leichte Aufgabenseite von LEIFIphysik zum Elektroskop mit Influenz und Ladungsverteilung, inklusive einblendbarer Lösung. Vor allem ein Navigationsgerüst mit kurzer Aufgabendarstellung; didaktisch solide Routine-Aufgabe ohne besondere Begeisterung.

Serien- und Parallelschaltung von Lampen mit Schaltern

Übungsblatt zu Reihen- und Parallelschaltung: Zwei Lampen mit unterschiedlichen Nennwerten werden an eine 230-V-Steckdose geschaltet, und es wird berechnet, welche Lampe beschädigt wird. Musterlösung mit Widerstandsberechnung, Spannungsteilung und Kurzschlussfällen über Schalter.

Geräteschluss beim Schukosystem

Eine mittelschwere Einzelaufgabe zur Prüfung einer Animation zum Geräteschluss (Kontakt des Nullleiters mit dem metallischen Gehäuse) bei einem Kocher. Die Schüler:innen sollen überlegen, ob und warum die Sicherung auslöst, und eine Musterlösung vergleicht die Stromkreise vor und nach dem Geräteschluss über ihre Widerstände.

Schweißtransformator am Haushaltsnetz

Kurze Aufgabe mit Lösung zur Frage, ob ein Schweißtransformator (100 A auf der Sekundärseite) am 16-A-Haushaltsnetz betrieben werden kann. Rechnet über Leistungsbilanz und Wirkungsgrad den nötigen Primärstrom aus und begründet, warum ein Direktanschluss an die Steckdose scheitert.

Sicherungen im Haushalt: Der Leitungsschutzschalter

Erklärender Fachtext zu Sicherungsautomaten im Haushalt: Nennströme, Sicherungstypen sowie die Funktionsweise des Leitungsschutzschalters mit Elektromagnet (Kurzschluss) und Bimetall (Überlastung), veranschaulicht durch einen Modellversuch mit Stricknadel. Enthält Sicherheitshinweise zum Umgang mit Sicherungen und einen Link zu einer Animation, aber keine Aufgaben.

Verlustleistung im Verlängerungskabel

Kurze Physikaufgabe (mit Lösung) zur Verlustleistung P = R·I² an einem Leitungswiderstand: Wie ändert sich die Verlustleistung, wenn die Stromstärke verdoppelt bzw. verdreifacht wird? Die Musterlösung zeigt das quadratische Verhalten anschaulich am Alltagsbeispiel Kabeltrommel. Sehr knapp, eine einzelne Routineaufgabe ohne weiteren Kontext.

Anwendungen von Transformatoren

Ein Überblick über typische Anwendungen von Transformatoren, von Kraftwerkstransformatoren über Netzgeräte und Trenntransformatoren bis zu variablen Ausgangsspannungen. Der Text ist rein informativ, ohne Beispiele, Aufgaben oder Experimente. Für den Physikunterricht taugt er als Begleitlektüre, bleibt aber didaktisch schlicht.

LED an 6 V: Vorwiderstand berechnen

Kurze Übungsaufgabe zum Schutz einer Leuchtdiode mit einem Vorwiderstand an einer 6-V-Quelle. Teil a) verlangt eine Erläuterung mit Schaltskizze, Teil b) die Berechnung des Widerstands; die Musterlösung zeigt die Rechnung mit Ohmschem Gesetz und Maschensatz Schritt für Schritt. Solides, klassisches Übungsblatt ohne zusätzlichen Erklär- oder Kontextteil.

Stromstärkeberechnung: Knotenregel anwenden

Kurze Rechenaufgabe zur Bestimmung unbekannter Stromstärken in einer Teilschaltung mit Knotenregel. Musterlösung mit Begründung vorhanden, aber ohne anschaulichen Einstieg oder Vertiefung.

Luka und das Licht der Zukunft, Band 1 – LED-Broschüre für Kinder

Eine Broschüre rund um das Thema Licht mit Fokus auf LED, inklusive Unterrichtsprojekten wie dem Bau einfacher LED-Lichter. Sie richtet sich an Kinder bis 13 Jahren und steht als PDF zum Download bereit.