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<a href="http://elektrobaukasten.blogspot.com/">Ein Elektrobaukasten für Kinder</a>


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Versuche mit dem Potentiometer

Mit dem Potentiometer und dem Multimeter können Kinder Versuche zum Einstellen eines bestimmten Widerstandes machen. Hier wurde mit dem 240 Ohm Potentiometer der Maximal- und Minimalwert eingestellt.





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Der Generator betreibt einen Motor

Der schon beschriebene Generator, der per Kurbel von Hand betrieben wird, kann leicht einen kleinen Motor antreiben. Dazu einfach beide Bausteine verbinden, die Polarität spielt keine Rolle.




Interessante Fragestellungen können hier sein:

* Was passiert, wenn ich schneller oder langsamer drehe?
* Was passiert, wenn ich die Drehrichtung der Kurbel ändere?

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2 Lämpchen in Reihe oder parallel - was ist heller?

Mit 2 Glühbirnen werden gemäß den folgenden Schaltplänen eine Reihen- und eine Parallelschaltung aufgebaut.




Die Frage ist nun, bei welcher Schaltung die Lämpchen heller brennen. Ein ideale Gelegenheit, sich gemeinsam mit den Kindern noch einmal über elektrischen Strom Gedanken zu machen. Der Strom fließt in einem geschlossenen Stromkreis durch alle Elemente, er hat an allen Stellen die gleiche Stromstärke. Der Vergleich mit einem richtigen Fluß ist hier tatsächlich angebracht. Der Strom trifft dabei auf eine "Verengung", einen Widerstand. Das Glühlämpchen ist dieser Widerstand. Nun kommt er aus dem Glühlämpchen wieder heraus und trifft auf das zweite Glühlämpchen, ein neuer Widerstand, eine weitere "Verengung". Das er dabei nicht stärker oder eben "schneller" wird, ist leicht zu vermuten. Die Reihenschaltung müßte also dazu führen, daß die Glühbirnen dunkler sind als bei der Parallelschaltung. Was passiert bei der Parallelschaltung?

Zunächst mal die Reihenschaltung:




Und so sieht die Parallelschaltung aus:



Man erkennt sehr schön, daß bei der Parallelschaltung die Glühbirnen deutlich heller sind als bei der Reihenschaltung.

Einige Eigenschaften dieser Schaltungen sind: Fällt bei der Reihenschaltung ein Glühbirnchen aus, weil es kapuut geht, dann erlischt sofort auch das zweite Glühbirnchen. Bei der Parallelschaltung gilt dies nicht. Der Strom in der Reihenschaltung ist an allen Stellen stets gleich. In der Parallelschaltung ist die anliegende Spannung an jedem Glühbirnchen stets gleich.

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Ein Relais als Summer

Ein Relais kann als Summer eingesetzt werden, gemäß folgender Schaltung:




In dem Moment, indem der Stromkreis geschlossen wird, geschieht folgendes: Das Relais zieht an, unterbricht aber damit Stromkreis. Es geht in die Ausgangsstellung zurück, schließt den Stromkreis erneut, zieht wieder an und unterbricht wieder und so weiter. Je nach Bauform des Relais', seiner Größe und auch der angelegten Spanunng wird der Vorgang mehr oder weniger schnell sein, ein kleines Relais wird eher einen hohen Ton erzeugen, ein großes eher einen tiefen.

So sieht der Versuchsaufbau mit dem Elektrobaukasten aus:




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Klingel und Glühbirne in Reihe schalten

Was passiert, wenn man eine Klingel und eine Glühbirne in Reihe schaltet? Da bei der Klingel durch den Unterbrecher der Strom kurzzeitig nicht fließen kann, müßte die Glühbirne flackern (vorausgesetzt die Klingel ist nicht zu schnell und die Glühbirne ist nicht zu träge).

Der Versuch ist schnell aufgebaut:



Tatsächlich beginnt die Glühbirne zu flackern.

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Versuche mit dem Elektrolytkondensator

Nachdem in unserem Elektrobaukasten nun auch ein Elektrolytkondensatorbaustein existiert, liegt es nahe, damit ein wenig zu experimentieren. Was ist eigentlich ein solcher Kondensator? Ein Elektrolytkondensator (man sagt auch oft abgekürzt Elko) ist ein gepolter Kondensator, dessen Anoden-Elektrode aus einem Metall besteht, auf dem durch Elektrolyse eine nichtleitende Isolierschicht erzeugt wird. Dadurch wird das Dielektrikum des Kondensators gebildet. Der Elektrolyt (zum Beispiel eine elektrisch leitende Flüssigkeit) ist die Kathode des Elektrolytkondensators.

Elektrolytkondenastoren haben höhere Kapazitäten als konventionelle Kondensatoren.

Hauptvorteil von Elektrolytkondensatoren ist die, bezogen auf das Bauvolumen, relativ hohe Kapazität im Vergleich zu den beiden anderen wichtigen Kondensatorfamilien, den Keramik- und den Kunststoff-Folienkondensatoren.

Bei Elektrolytkondensatoren ist unbedingt auf die Polarität zu achten. Im folgenden Versuch wird unser Kondensator zuäachst geladen. Das geschieht in Sekundenbruchteilen, d.h. man braucht ihn nur ganz kurz an die Spannungsquelle anzuschließen.



Nun beginnt das eigentliche Experiment: es werden nach dem jeweilhen Aufladen verschiedene Bausteine angeschlossen. Als erstes der Motorbaustein:



Der Motor beginnt sich für ein bis zwei Sekunden zu drehen. Die Dauer hängt von der Kapazität des Kondensators ab. Wir können im Prinzip beliebig viele Kondensatoren parallel schalten, die Kapazitäten addieren sich dabei. Die Kapazität wird in Farad (F) angegeben, üblicherweise haben kleine Elektrolytkondensatoren bis zu 100 µF. Ein Kondensator hat die Kapazität von einem Farad, wenn er beim Aufladen mit einer Spannung von einem Volt genau ein Coulomb Ladung speichert.


Nun probieren wir es mit dem Summerbaustein:



Erstaunlicherweise summt er auch 1- 2 Sekunden. Jetzt wird noch die LED (Leuchtdiode) getestet.



Diese leuchtet etwas länger, was natürlich dem deutlich geringeren Stromverbrauch geschuldet ist. Wie bereits erwähnt bitte sowohl beim Aufladen als auch beim Experimentieren immer auf die Polarität achten, wichtig bei LED und Summer. Beim Motor ist es natürlich egal. Interessant wären weitere Versuche, z.B. mit einem Glühlämpchen.

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Ein Versuch zur Stromstärke

Der folgende Versuch ist eine einfache Reihenschaltung aus Batterie, Motor und Summer. Alle 3 Elemente werden in Reihe geschaltet. Je nach Motor eine genügend hohe Spannzng wählen.

Nun werden alle Teile verbunden. Der Summer ertönt nun.



Jetzt kommt die entscheidende Handlung: Ein Kind soll nun den Motor von Hand anhalten. Der Strombedarf des Motors steigt schlagartig an. Dadurch ändert sich der Strom in diesem Kreislauf und der Summer verändert seine Tonhöhe.



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Die elektrische Klingel

Die elektrische Klingel, die ich hier vorstelle, stammt wieder aus dem bereits erwähntem Lidl-Baukasten und wurde einfach auf einen der Grundbausteine aufgeklebt:






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Versuch zu unterschiedlichen Spannungen

Ein einfacher, aber wirkungsvoller Versuch verdeutlicht die Wirkung einer unterschiedlichen Spannung am selben Verbraucher, in diesem Fall einer kleinen Glühbirne. Es wurden 1.5V , 3V und schließlich 4V angelegt. Man erkennt deutlich die Wirkung, man kann die Kinder auch ermuntern, mit der Hand die unterschiedliche Temperatur zu erfühlen

1.5V:


3V:


4.5V:


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Ein neuer Baustein: Der Kondensator

Nach langer Zeit ist nun wieder ein neuer Baustein fertig geworden: Ein Elektrolytkondensatorbaustein. Dieser ist nicht unbedingt ein Bestandteil eines reinen Elektrobaukastens, wird er doch eher im Bereich der Elektronik verwendet. Diese Zuordnung ist aber nicht genau zu trennen. Jedenfalls man kann mit ihm eine Reihe interessanter Versuche machen. Dazu später mehr.

Hier ein Bild es Kondensatorbausteins:



Von oben sieht der Kondensatorbaustein so aus:



Hier ein Bild vom Innenleben des Bausteins: Es wurden "ausgeschlachtete" Elkos (Elektrolytkondensatoren) von weggeworfenen Platinen parallel geschaltet, also einfach zusammen gelötet und dann eingeklebt. Je mehr, desto besser!



Wichtig beim Elko ist es, auf die Polarität zu achten. Die ist auf handesüblichen Elkos immer angegeben.

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