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1 Stellung der Unterrichtsstunde innerhalb der Unterrichtseinheit

2 Einordnung der Unterrichtsstunde in das Kerncurriculum

Die Schülerinnen und Schüler können ausgewählte Naturphänomene beschreiben und beispielhaft erklären. Kenntnisse und Fertigkeiten:

Kenntnisse über Elektrizität erwerben (Leitfähigkeit, Schaltungen, Stromquellen, Stromerzeugung, Stromverbrauch, Wirkungen, Bedeutung und Sicherheit) Mögliche Aufgaben zur Überprüfung: Versuche selbstständig planen, durchführen und auswerten (NK, 2006, S.25)

3 Zielsetzung der Unterrichtsstunde

Die Schülerinnen und Schüler können die Leitfähigkeit verschiedener Gegenstände untersuchen und leitende und nicht-leitende Materialien benennen.

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4 Aspekte zur Lerngruppe

Lernvorrausetzungen

Den Schülerinnen und Schülern ist der sachgerechte Umgang mit den Materialien: Batterie, Draht, Glühlampe und Fassung bekannt. Sie haben bereits Verbindungen in Partnerarbeit erprobt und besitzen Grundkenntnisse über einen geschlossenen Stromkreis. Ebenso ist ihnen in Grundzügen bekannt, was Strom ist und sie kennen bereits einige seiner Fähigkeiten und Eigenschaften.

5 Aspekte zur Sache

5.1. Elektrischer Strom

Verbindet man zwei Körper, deren Ladung entgegensetzt und gleich stark ist, mit einem metallischen Leiter, neutralisieren sich die Ladungen gegenseitig. Es kommt zu einem Elektronenfluss im Leiter. Dieser erfolgt vom negativ zum positiv geladenen Körper. In einem zusammenhängenden Leitersystem fließen Elektronen von der Stelle mit dem geringsten Potential zu der Stelle mit dem höchsten Potential. Man bezeichnet diesen Vorgang als elektrischen Strom. ¹ Kurz gesagt ist elektrischer Strom sich in eine bestimmte Richtung bewegende Elektronen. Elektronen sind sehr kleine elektrisch geladene Elementarteilchen, die alle die gleiche negative Ladung besitzen. 2

5.2. Der Stromkreis

Werden die Pole der Batterie leitend miteinander verbunden, treten die überschüssigen Elektronen am Minuspol aus, fließen durch den Leitungsdraht und treten am Pluspol wieder in die Spannungsquelle ein. Man spricht dann von einem elektrischen Stromkreis. ³ Als Leitungskabel wird wegen der guten Leitfähigkeit in der Regel ein Kupferdraht verwendet. Der Stromkreis muss geschlossen sein, damit der Strom fließen kann.

¹ Heyden, K.-H.; Falk, J.: Elektrizität. Fachwissenschaftlicher Bezug. In URL: http://www.learnline.nrw.de/angebote/gssachunterricht/FW_strom.htm (Stand: 23.11.2008)

² Vgl. Caspari, C.: Was ist elektrischer Strom? In URL: http://www.elektronikinfo.de/strom/strom.htm#Grundlagen (Stand: 23.11.2008)

³ Deisler, S.: Der Strom macht`s! - Vorstellungen 9-11 jähriger Kinder zum Thema Strom, University Press Kassel, 2003, S.19

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5.3. Leiter und Nicht-Leiter

Es gibt Materialien, die den Strom sehr gut leiten bis hin zu Materialien, die den Strom gar nicht leiten. Man kann die Materialien daher in 3 Gruppen einteilen: Leiter, Halbleiter und Nichtleiter. ⁴ Nichtleiter werden auch Isolatoren genannt. Für die Arbeit in der Grundschule sind nur die Gruppen Leiter und Nichtleiter von Bedeutung. Zu den Leitern zählen die meisten Metalle sowie Kohle und Graphit. Diese Stoffe sind gute Leiter. Der Ladungstransport erfolgt durch frei bewegliche Elektronen. Salzlösungen, Laugen und Säuren können Strom ebenfalls leiten. Sie sind jedoch eher schlechte Leiter und kommen für den Einsatz in der Grundschule nicht in Frage. Je höher die Leitfähigkeit eines Stoffes desto geringer ist der spezifische Widerstand. Nach dem Ohmschen Gesetz ist bei gleich bleibender Spannung die Stromstärke umso geringer je höher der Widerstand des leitenden Stoffes ist. ⁵ Zu den Nichtleitern gehören Kunststoffe, textile Stoffe, Glas, Holz und Keramik. Als Isolatoren spielen Kunststoffe und Keramik eine besondere Rolle (zum Beispiel bei Haushaltskabeln oder Überlandleitungen).

Für das Arbeitsblatt ergab sich daraus, dass ich einen Stein, eine Murmel, einen Kupferring, eine Aluminiumschraube, ein Holzstück, eine Hanffaser, ein Gummiröhrchen, eine Messingschraube, einen Eisennagel, ein Porzellanstück, ein Kohlestück und ein Kunststoffkästchen als Gegenstände für die Überprüfung der Leitfähigkeit ausgewählt habe. Es befinden sich darunter mehrere Metalle und das Stück Kohle als Leiter. Die anderen Materialien sind die wichtigsten Repräsentanten für Nichtleiter.

5.4. Überprüfung der Leitfähigkeit

Grundschulkinder überprüfen die Leitfähigkeit ausgewählter Stoffe am besten mit einer Batterie, Leitungsdrähten, einer Prüfstelle und einer Glühlampe mit Fassung als Stromanzeiger. Eine eindeutige Zuordnung kann auf diesem Wege nur bei guten Leitern erfolgen, da bei schlechten Leitern die Glühlampe nicht leuchtet. 6

⁴ Vgl. ebd. S.18

⁵ Stromkreise - Lehrerheft zur Experimentierbox, Cornelsen: Berlin, 2004, S.9

⁶ Heyden, K.-H.; Falk, J.: Elektrizität. Fachwissenschaftlicher Bezug. In URL: http://www.learn- line.nrw.de/angebote/gssachunterricht/FW_strom.htm (Stand: 23.11.2008)