Arbeitsblätter für Physik: Dipol
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Die SuS beschäftigen sich mit der Entstehung elektromagnetischer Wellen und deren Nutzen für die weltweiten Kommunikationssysteme. Unter anderem führen sie Experimente zur Verteilung der Feldstärken an einem Dipol durch und untersuchen die Amplitudenmodulation. Fachliche sowie didaktisch-methodische Hinweise, eine Materialübersicht und die Lösungen werden mitgeliefert.
Die Schüler lernen den periodisch wiederkehrenden zeitlichen Verlauf des elektrischen Feldstärke-Signals eines rotierenden elektrischen Dipols mit einfachen Hilfsmitteln aus der Vektorgeometrie zu berechnen. Sie gewinnen dabei das Verständnis für die „Form“ dieses Signals und seine Abhängigkeit von charakteristischen Größen des Dipols wie Länge, Ladung und Rotationsgeschwindigkeit.
Einigen SuS ist bekannt, dass es elektromagnetische Wellen gibt und Licht eine solche Welle ist. Sie lernen über diese Welle, wie man sie experimentell nachweist, und theoretisch begründet und wie man sich die Erzeugung und Ausbreitung von solchen Wellen vorzustellen hat. Das Material dient der Information der Lehrkraft.
Das Feld eines elektrischen Dipols - Aufgaben
Die hier vorgestellten Inhalte stammen aus einem Unterrichtskonzept zur Einführung des Magnetismus im Anfangsunterricht für Grundschule und Sekundarstufe. Das Unterrichtskonzept zielt auf die Einführung einer Modellvorstellung, um beobachtbare Phänomene zu erklären.
Die Schüler lernen den periodisch wiederkehrenden zeitlichen Verlauf des elektrischen Feldstärke-Signals eines rotierenden elektrischen Dipols mit einfachen Hilfsmitteln aus der Vektorgeometrie zu berechnen. Sie gewinnen dabei das Verständnis für die „Form“ dieses Signals und seine Abhängigkeit von charakteristischen Größen des Dipols wie Länge, Ladung und Rotationsgeschwindigkeit.
Die SuS führen Experimente mit elektromagnetischen Wellen durch, beobachten und dokumentieren die Ergebnisse. Sie nutzen verschiedene Apparaturen, um Dipole zu erzeugen oder Wellenlängen zu bestimmen. Das Material dient der fachlichen und didaktischen Vorbereitung der Lehrkraft.
Die SuS forschen in Gruppen zum Thema magnetische Monopole und tauschen sich untereinander über ihre Erkenntnisse aus. Da sich kein magnetischer Monopol herstellen lässt, entwickeln sie das Elementarmagnetmodell.
Die SuS beobachten Demonstrationsexperimente und führen selbstständig Schülerversuche durch, um elektromagnetische Wellen zu erzeugen und nachzuweisen. Das Material dient der fachlichen und didaktischen Vorbereitung der Unterrichtseinheit für die Lehrkraft.
Die SuS lesen Informationstexte zum historischen Hintergrund des Magnetismus und im Labortagebuch von William Gilbert. Sie führen selbstständig Versuche durch, um die Erkenntnisse der Forscher nachzuvollziehen.
Die Lehrkraft hält einen Vortrag entlang einer Powerpoint-Präsentation, die man herunterladen kann. Die vorzuführenden Experimente sind beschrieben und es werden Möglichkeiten zur Vertiefung und Inszenierung vorgeschlagen.
Dieser Beitrag zeigt anknüpfend an den Artikel auf S. 24 – 26 anhand eines Beispiels zur magnetischen Kraftwirkung, wie experimentelle Aufgabenstellungen systematisch geöffnet werden können.
Im Rahmen einer Unterrichtseinheit „Magnetismus“ kann das Thema „Magnetsinn bei Vögeln“ fachübergreifend integriert werden. Notwendige Vorkenntnisse sind Kenntnisse über die Wirkung von Magneten. Die SuS sollten erläutern können, dass Körper ohne direkten Kontakt eine anziehende oder abstoßende Wirkung aufeinander ausüben können.
Die SuS verwenden die Computersoftware "DIPOLST", um elektrische Feldlinien eines Hertz'schen Dipols dreidimensional und dynamisch darzustellen. Es sind didaktische Hinweise und Beispielaufnahmen aus dem Programm für die Lehrkraft enthalten.
Das Material bereitet die Unterrichtseinheit zu elektromagnetischen Wellen inhaltlich vor. Der Informationstext erläutert den technischen Kontext des Energie- und Informationstransports.