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TextaufgabenAufbau

Zwei Sachaufgaben zum einfachen Stromkreis: die streikende Taschenlampe und ein selbst gebautes Nachtlicht für die Hütte im Garten.

1

Die Taschenlampe streikt

AFB I–II

Ben will im Zeltlager seine Taschenlampe benutzen — sie bleibt dunkel. Zusammen mit seiner Gruppe schraubt er sie auf und schreibt auf, was zu sehen ist (Material M1). Ein Gruppenmitglied sagt: „Die Batterie ist bestimmt leer, eine andere Ursache gibt es bei einer Taschenlampe gar nicht.“

M1Befunde beim Aufschrauben
Nr.Befund
1Die Batterien sind eingelegt, beide mit dem Pluspol in dieselbe Richtung.
2Der Glühfaden im Lämpchen ist sichtbar durchgerissen.
3Der Schalter lässt sich hin- und herschieben und rastet ein.
4Die Metallfeder am hinteren Ende ist verbogen und berührt die Batterie nicht mehr.
5Das Gehäuse aus Kunststoff hat einen Kratzer.

Die Taschenlampe enthält zwei Batterien, ein Lämpchen, einen Schalter und Metallkontakte.

  1. Nenne die vier Bestandteile eines einfachen Stromkreises und ordne jedem Bestandteil das passende Teil der Taschenlampe zu.
  2. Entscheide für jeden Befund aus M1, ob er erklärt, dass die Lampe dunkel bleibt.
  3. Widerlege die Behauptung des Gruppenmitglieds.
Tipp zu Aufgabe a)
Die vier Bestandteile heißen Stromquelle, Schalter, Leitung und Verbraucher. In der Taschenlampe übernehmen auch Metallfeder und Gehäusekontakte eine dieser Aufgaben.
Tipp zu Aufgabe b)
Frage bei jedem Befund: Ist der Kreis dadurch unterbrochen? Zwei Befunde sind harmlos, einer ist sogar richtig so.„Entscheide“ heißt: zu jeder Zeile ein klares Ja oder Nein mit kurzer Begründung.
Tipp zu Aufgabe c)
Ein einziges Gegenbeispiel aus M1 genügt, um die Behauptung zu Fall zu bringen.
Lösung zu Aufgabe a)

Stromquelle: die beiden Batterien. Schalter: der Schiebeschalter am Gehäuse. Leitung: die Metallfeder, die Metallstreifen und Kontakte im Inneren. Verbraucher: das Lämpchen mit dem Glühfaden.

Nur wenn alle vier Teile verbunden sind und der Kreis geschlossen ist, kann Strom fließen.

Lösung zu Aufgabe b)

1: Nein — so gehören zwei Batterien hintereinander eingelegt, Pluspol an Minuspol des Nachbarn. Das ist richtig.

2: Ja — der gerissene Glühfaden unterbricht den Kreis im Verbraucher.

3: Nein — ein einrastender Schalter arbeitet normal.

4: Ja — die verbogene Feder hat keinen Kontakt mehr, der Kreis ist unterbrochen.

5: Nein — ein Kratzer im Kunststoff hat mit dem Stromweg nichts zu tun; Kunststoff ist ohnehin ein Isolator.

Lösung zu Aufgabe c)

Die Behauptung ist falsch. In M1 finden sich gleich zwei Ursachen, die nichts mit der Ladung der Batterie zu tun haben: der gerissene Glühfaden (Befund 2) und die verbogene Feder ohne Kontakt (Befund 4).

Allgemein gilt: Der Strom kann nur fließen, wenn der Kreis an jeder Stelle geschlossen ist. Eine einzige Unterbrechung — egal an welcher Stelle — lässt die Lampe dunkel bleiben. Eine leere Batterie ist also nur eine von mehreren möglichen Ursachen.

2

Das Nachtlicht für die Gartenhütte

AFB II–III

Mia baut für die Gartenhütte ein kleines Nachtlicht: eine Batterie, ein Lämpchen, ein Schalter und zwei Kabel. In ihrer ersten Skizze (Material M2, links) hat sie nur ein einziges Kabel von der Batterie zum Lämpchen gezeichnet. Sie sagt: „Das reicht doch — die Batterie schiebt den Strom durch das Kabel in die Lampe hinein.“

M2Mias erste Skizze und der fertige Aufbau
Skizze von MiaFertiger Aufbaubleibt dunkelnur ein Kabel — kein Kreisleuchtet

Beide Aufbauten verwenden dieselbe Batterie und dasselbe Lämpchen.

  1. Beschreibe beim rechten Aufbau den Weg des Stroms vom Pluspol bis zurück zum Minuspol.
  2. Widerlege Mias Aussage mithilfe der beiden Aufbauten in M2.
  3. Mia möchte, dass das Licht sowohl an der Tür als auch am Fenster ausgeschaltet werden kann. Plane, wie sie die beiden Schalter einbauen muss, und begründe deine Wahl.
Tipp zu Aufgabe a)
Nenne die Bauteile in der Reihenfolge, in der der Strom sie durchläuft. Die technische Stromrichtung führt von Plus nach Minus.
Tipp zu Aufgabe b)
Vergleiche, was im linken Bild fehlt. Ein Vergleich hilft: Wasser fließt in einem Bach nur, wenn es auch abfließen kann.„Widerlege“ heißt: zeigen, warum die Aussage nicht stimmen kann.
Tipp zu Aufgabe c)
Überlege: Reicht es, wenn ein einziger Schalter offen ist, damit der Kreis unterbrochen ist? Zeichne die beiden Möglichkeiten (hintereinander oder nebeneinander) und probiere sie gedanklich durch.
Lösung zu Aufgabe a)

Vom Pluspol der Batterie fließt der Strom durch das Kabel zum Schalter. Ist dieser geschlossen, geht es weiter durch das Kabel zum Lämpchen, wo elektrische Energie in Licht und Wärme umgewandelt wird. Vom Lämpchen führt das zweite Kabel zurück zum Minuspol der Batterie.

Damit ist der Kreis geschlossen — nur so leuchtet das Lämpchen.

Lösung zu Aufgabe b)

Die Aussage stimmt nicht. Im linken Bild fehlt die Rückleitung zum Minuspol, deshalb ist der Kreis offen und das Lämpchen bleibt dunkel — obwohl Batterie, Kabel und Lampe vorhanden sind.

Strom wird nicht „in die Lampe hineingeschoben“ und dort verbraucht. Er fließt in einem geschlossenen Kreis: Es muss ebenso viel Ladung zurückkommen, wie losgeschickt wird. Genau das zeigt der rechte Aufbau mit dem zweiten Kabel.

Lösung zu Aufgabe c)

Mia baut beide Schalter hintereinander in denselben Stromkreis (in Reihe) ein — zum Beispiel einen im Kabel vor dem Lämpchen und einen im Rückkabel.

Begründung: Der Kreis ist schon dann unterbrochen, wenn ein einziger Schalter offen ist. Damit kann das Licht sowohl an der Tür als auch am Fenster ausgeschaltet werden.

Baut sie die Schalter nebeneinander als zwei getrennte Wege ein, fließt der Strom über den noch geschlossenen Schalter weiter — dann müsste man immer beide ausschalten.