Fachwissenschaftlicher Bezug 1
Unter einem Strom- oder Schaltkreis versteht man die Zusammen-schaltung von Stromquellen und verschiedenen elektronischen Einheiten.
Bei einem geschlossenen Stromkreis fließt der Strom von der Stromquelle aus durch alle angeschlossenen Einheiten (z.B. Transistoren, Widerstände, Schalter...) zurück zum Ausgangspunkt.
In einem offenen Stromkreis ist demgegenüber kein Stromfluss möglich. Schalter dienen dazu, den Stromkreis zu unterbrechen.
Einfacher Stromkreis mit Stromquelle (Batterie), Schalter und Widerstand (Glühlampe)
Elektrische Schaltungen können mit Schaltplänen oder -skizzen übersichtlich dargestellt werden. Dazu werden u.a. folgende Symbole verwendet:
Der oben dargestellte Stromkreis würde also als Schaltskizze so aussehen, wobei der Schalter geschlossen ist:
Elektrischer Strom wird von verschiedenen Stoffen unterschiedlich gut geleitet. Man unterscheidet zwischen Leitern, Nichtleitern (Isolatoren) und Halbleitern.
Leiter
Leiter sind Stoffe oder Körper, die elektrischen Strom leiten. Hierzu zählen u.a. die meisten Metalle, aber auch Kohle bzw. Graphit. Bei diesen guten Leitern erfolgt der Ladungstransport durch frei bewegliche Elektronen.
Auch Salzlösungen, Laugen und Säuren leiten, allerdings spricht man hier von schlechten Leitern.
Nichtleiter (Isolatoren)
Hierzu gehören u.a. Kunststoffe, textile Stoffe, Keramik, Glas und trockenes Holz. Unter den Isolatoren spielen Keramik (z.B. bei Überlandleitungen) und vor allem Kunststoffe eine besondere Bedeutung. Sie ermöglichen die gefahrlose Berührung von strom-führenden Kabeln und verhindern das Überfließen der Elektrizität von einer Leitung auf eine andere.
Halbleiter
Halbleiter sind kristalline Stoffe, deren Leitfähigkeit erst durch Wärme- oder Lichteinwirkung aktiviert wird. Ansonsten verhalten sie sich wie Isolatoren. Diese nützlichen Eigenschaften erfahren vielerlei Anwendungen, die in der Grundschule noch nicht thematisiert werden.
Prüfung der Leitfähigkeit
Die Leitfähigkeit von Materialien überprüfen Grundschulkinder i.d.R. mit einer einfachen Prüfschaltung aus Batterie, Verbindungsdrähten, Prüfstelle und einer Glühlampe als Stromanzeiger (Bausteine der Umsetzung: Materialien, die als Leiter geeignet sind und Stromkäfer).
Hiermit können Kinder einfache Zuordnungen "leitet den Strom" / "leitet den Strom nicht" vornehmen, allerdings werden schlecht leitende Stoffe nicht als Leiter erkannt.
Ein Problem stellt Wasser dar. Die darin gelösten Salze machen es leitend, auch wenn die Glühlampe nicht leuchtet. Den Kindern muss dennoch deutlich gemacht werden, dass elektrische Geräte niemals in der Nähe von offenem Wasser betrieben werden dürfen. Es droht Lebensgefahr! |
