| Erstellt am 23.07.2007 Geändert am 28.01.2012 |
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Handy |
Versuche mit dem Handy Das Handy ist längst zum Alltagsgegenstand und zugleich zum Statussymbol und Kultobjekt geworden. Wohl kaum jemand hat aber eine Ahnung, wie ein Handy auch nur ansatzweise funktioniert. Es ist voll gepackt mit moderner Digitaltechnik. Und die Funktionen nehmen immer mehr zu. Selbstverständlich sind längst SMS-, Foto-, Video- und Musikplayer-Funktion. Smartphones lassen sich zum Beschleunigungsmesser, zum Oszillographen oder zur Sternkarte aufrüsten. Die Schulbehörden und andere öffentliche Einrichtungen reagieren meist mit Verboten, weil Handys die internen Abläufe erheblich stören können und man mit ihnen Informationen nach draußen tragen kann, die besser nicht publik werden sollten. Nichts desto trotz sind die Physiklehrer gefordert, sich mit dem Thema zu befassen, um nicht als vergraut zu gelten. Einige Aspekte des Handys lassen sich problemlos in die bestehenden Richtlinien integrieren und zwar in den Themenbereich elektromagnetische Wellen. Dazu werden in diesem Skript ein paar kleine Versuche vorgestellt. |
CD und |
Versuche zur Optik Bestrahlt man eine CD oder DVD mit einer LED-Lampe, so schillert sie in vielen bunten Farben. Auch andere optische Phänomene lassen sich mit einer LED-Lampe ohne großen Aufwand zeigen, da moderne LED's nahezu punktförmig und sehr lichtstark sind. Sie sind von Natur aus fast perfekte kohärente Lichtquellen. In der Beleuchtungstechnik sind sie inzwischen mit riesigen Schritten auf dem Vormarsch, weil sie eine höhere Lichtausbeute als Energiesparlampen haben. Und sie können in allen Regenbogenfarben hergestellt werden. Auch für Schulversuche zum Thema Optik sind sie meiner Meinung nach die Lichtquellen der Zukunft. |
 LED-Konverter |
Spannungsregler/Schaltregler Der Siegeszug der Elektronik schreitet unaufhaltsam voran. Leider schlägt sich diese Tatsache noch nicht in den Richtlinien für das Fach Physik nieder. Hier dominiert nach wie vor die Mechanik. Aber im Zuge der neuen Medien wachsen die Erwartungen der Kolleginnen und Kollegen an die Physiklehrer. Sie sollen Computer, elektronische Tafeln, Beamer und andere Errungenschaften der modernen Elektronik betreuen und warten. Viele dieser Geräte benötigen sehr konstante und gut geregelte Spannungen. Daher kommen ständig neue Spannungsregler und Schaltregler auf den Markt. Vor allem die LED-Beleuchtungstechnik ist auf diese Entwicklung angewiesen, damit die bessere Lichtausbeute der LED's nicht durch schlechte Treiber gleich wieder zunichte gemacht wird. Der Aufbau, die Funktionsweise und die Eigenschaften beider Reglerarten werden anhand einiger gängiger Vertreter im Artikel vorgestellt. |
 Transistorradio |
NF-Verstärker Ein Verstärker für die Sprachfrequenzen findet sich in jedem Audiogerät, in Radios, in MP3-Playern oder in Megaphonen. Die Liste ließe sich fast beliebig fortführen. Sie haben im Laufe der Zeit die Entwicklung der Elektronik mitgemacht und teilweise mitbestimmt. Angefangen hat es mit Röhrenverstärker in alten Volksempfängern. Sie wurden abgelöst von Transistorverstärkern, den derzeitigen Stand der Technik stellen Verstärker auf IC-Basis dar. Anhand von vier Schaltungen wird die Entwicklung vom Verstärker mit einfacher Transistorstufe bis zum Verstärker aus einem integrierten IC, der nur noch wenige externe Bauteile erfordert, nachvollzogen. Die Vor- und Nachteile dieser Schaltungen werden untersucht und diskutiert. |
Wechselrichter |
Gleichrichter/Wechselrichter Wechsel- und Gleichstrom sind zwei Stromarten mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften. Wechselstrom erzeugt man mit Generatoren, Gleichstrom mit Batterien oder Solarzellen. Normale Glühlampen, Energiesparlampen und Motoren können prinzipiell mit beiden Stromarten betrieben werden, elektronische Geräte und moderne Leuchtmittel mit LED’s dagegen nur mit Gleichstrom. Die Umwandlung beider Stromarten ineinander gewinnt daher zunehmend an Bedeutung. Gleich- und Wechselrichter sind die elektronischen Geräte, die das leisten können. |
Leybold- |
Transformator Transformatoren werden auf vielfältige Weise eingesetzt, um Spannungen zu erhöhen oder zu erniedrigen. Ohne sie wäre eine flächendeckende Stromversorgung, wie sie für uns heute selbstverständlich ist, nicht möglich. Aber auch die ganzen elektronischen Medien und Geräte, die uns das Leben erleichtern oder verschönen, können nur mit Hilfe von Kleintrafos kostengünstig betrieben werden. Batterien und Akkus liefern die gleiche elektrische Energie nur zu einem viel höheren Preis. In der Unterhaltungselektronik bilden sie das Herzstück vieler Schaltungen, mit denen Signale empfangen bzw. als Schall abgestrahlt werden können. |
RGB-Lampe |
Licht und Schatten Schattenspiele sind bei Schülerinnen und Schülern der Klasse 6 sehr beliebt, da sie ihrer Kreativität freien Lauf lassen können. Scharfe Schattenbilder erzeugt man mit nahezu punktförmigen, hellen Lichtquellen. Moderne LED's erfüllen diese Bedingung in fast idealer Weise. Die Begeisterung lässt sich steigern, wenn man Schatten in allen erdenklichen Farben auf die Leinwand zaubert. In der Mittelstufe sind die Schülerinnen und Schüler sehr angetan von den Themen subjektive und additive Farbmischungen, z.B. in der Malerei oder beim Farbfernseher. Mit etwas Bastelerfahrung kann man die benötigten Lampen aus verschieden farbigen, superhellen LED's selbst herstellen. |
Feld eines |
Elementarer Beweis für die Feldfreiheit in einem
kugelförmigen Faradaykäfig Ausgehend vom Superpositionsprinzip und dem Coulombgesetz wird mit einfachen mathematischen Mitteln gezeigt, dass im Innern einer geladenen Hohlkugel keine Kraft auf eine elektrische Ladung wirkt und daher dort auch kein elektrisches Feld existieren kann. |
erforderlicher |
Bau eines einfachen Trübungsanzeigers In der Reaktionskinetik spielt die Zersetzung von Fixiersalz im sauren Milieu eine wichtige Rolle. Im Artikel wird eine kleine elektronische Schaltung vorgestellt, mit der sich das Geschwindigkeitsgesetz dieser Reaktion sehr genau bestimmen lässt. Die Schaltung kann auch dazu benutzt werden, die Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von der Temperatur genauer zu untersuchen. |
erforderlicher |
Schallgeschwindigkeitsmessung mit einem Digitalzähler Die Schallgeschwindigkeit ist eine der wichtigsten Signalgeschwindigkeiten in der Natur. Leider kann man an moderne Digitalzähler nicht einfach zwei Mikrofone anschließen, um sie auf möglichst einfache Art und Weise zu messen. Eine kleine Elektronik schafft Abhilfe. Sie liefert an ihrem Ausgang TTL-kompatible Signale, sodass man mit ihr einen Digitalzähler oder Computer direkt ansteuern kann. |
