Meine Kinder haben so oft zu mir gesagt "Papa wir wollen was mit Strom bauen", dass ich mich entschieden haben, dem ganzen etwas System zu geben. So muss ich mir nicht jedesmal etwas schnell und spontan ausdenken sondern kann sagen :"schaut mal her" heute bauen wir eine Reihenschaltung, nach dem bau haben wir uns das ganz dann angeschaut und manchmal auch gemessen. Meist haben wir die Schaltung dann in ein Lampe oder ähnlichen verbaut. Sei es die Krippe zu Weihnachten, eine Lampe für den Leuchtturm, das Puppenhaus oder die Feuerwache. 

Zuerst habe ich einen Plan gemacht, wie die Bauteile heißen und wie sie aussehen. So konnte ich immer gleich sagen: "Nimm einen Öffner als Schalter" und "verbinde das ganze mit einer Leitung". Auf dem Bild sind die Schaltsymbole einer Schaltung zu sehen, daneben haben wir die passenden Bauteile in "echt" hin geklebt.

1 bauteile einfache schaltung mit kindern

- Wer keine Elektrogrundschaltungen sondern Elektronikgrundschaltungen sucht, der kann hier auf meiner Seite weiterlesen.

- Für den bau meiner Schaltungen habe ich das OPITEC Elektro-Materialset für 10 Stromkreise verwendet, weil mir die Lampenfassungen so gefallen, die Bauteile Schraubklemmen haben und sich der Draht gut verarbeiten lässt. Zudem sind in dem Set Schalter, die Batterien halten lange und man sieht an den Lampen sehr schön welche hell und welche dunkel leuchten. Alle Bauteile gibt es bei Opitec aber auch einzeln zu kaufen. Wer lieber LEDs für seine Schaltung verwenden möchte könnte dieses Set hier OPITEC Elektroset II Niedervolt mit LED verwenden. Zu dem elektro Set habe ich noch die Krokodilklemme gekauft. Ich habe das Kabel abgezwickt und so die Kabel an der Batterie angeschlossen. Wobei das Kabel auch um den Anschluss der Batterie gewickelt werden kann. 

Der Schalter 

Ein Schalter kennt zwei "Zustände". Geschlossen (AUS) oder geöffnet (EIN). Entweder der Strom kann durch den Schalter fließen (er hat Durchgang) oder der Strom kann nicht fließen (er hat keinen Durchgang). Nach dem drücken behält ein Schalter immer seinen Zustand, er bleibt geschlossen oder geöffnet. Ein Taster dagegen "springt" in seinen ursprüngliche Position zurück. Ein Taster ist also nur so lange "ein" oder "aus" wie man ihn gedrückt hält. Wir haben für unsere Schaltungen -Schalter- verwendet, da diese beiden Zustände "EIN" und "AUS" nach dem schalten behalten, wie man unten sieht. 

Im ersten Bild ist die Lampe aus, weil der Schalter geöffnet ist. Der Strom kann nicht fließen und die Lampe kann nicht leuchten. Der Schaltet wartet darauf geschlossen zu werden und den Stromkreis zu schließen, deshalb heißt der Schalter in diesem Zustand "Schließer". 

2 einfacher stromkreis schalter kinder

Im zweiten Bild ist die Lampe an, weil der Schalter zu ist und der Stromkreis damit geschlossen ist. Der Schalter wartet nun darauf geöffnet zu werden und den Stromkreis zu unterbrechen, deshalb heißt dieser Schalter Öffner.   

3 kinder entdecken strom experimente

Schalter Kombinationen 

 Schalter kann man auch kombinieren, sie nacheinander oder nebeneinander einbauen. Dann spricht man von einer "und" bzw. einer "oder" Schaltung. Dies kommt in unserem Haus öfters vor als wird denken. 

Oder Schaltung:

4 kinder basteln mit strom schaltung

Frage: Warum heißt das "oder" Schaltung? 

Antwort: Weil Schalter eins oder Schalter zwei oder Schalter drei gedrückt oder....... werden kann um die Lampe zum Leuchter zu bringen. Egal welcher Schalter gedrückt wird, das Licht geht immer an. 

Versuch: Baue die Schaltung nach und erstelle eine Tabelle wann die Lampe an ist und wann nicht. 

Frage: Wo kommt das vor? --> Im Treppenhaus oder bei der Innenraumbeleuchtung im Auto. Egal wo man auf den Taster im Treppenhaus drückt oder die Türe im Auto aufmacht, das Licht geht immer an. 

A parallelschaltung mit kindern bauen

 

Arbeitsblatt für die Kinder zum ausfüllen:

arbeitsblatt stromkreis oder schaltung

 

Und Schaltung:
5 den stromkreis mit kindern endecken

 Frage: Warum heißt das "und" Schaltung?

Antwort: Weil Schalter eins und Schalter zwei und Schalter drei und schalter ...... gedrückt werden müssen, damit die Lampe leuchtet. Erst wenn alle Schalter gedrückt sind, kann die Lampe leuchten. 

Versuch: Baue die Schaltung nach und erstelle eine Tabelle wann die Lampe an ist und wann nicht. 

 Frage: Wo kommt das vor? Heckenschere oder Kettensäge. Aber auch vom Sicherungskasten bis zur Lampe ist ein und Schaltung, erst wenn die Sicherung "drin" ist und das Kabel eingesteckt und der Schalter an ist und die Lampe "ganz (also nicht kaputt)" ist, dann wird es hell im Zimmer.  

B reihenschaltung mit kindern bauen

Arbeitsblatt für die Kinder zum ausfüllen:

 arbeitsblatt stromkreis und schaltung

Lampen 

 Die Lampen können so wie die Schalter auf verschiedenen weißen in einer Schaltung eingebaut werden. Grundsätzlich gibt es es die Reihenschaltung, die Parallelschaltung  und die kombinierte Schaltung. Die Schalter haben den Stromkreis "nur" geschlossen oder geöffnet, die Lampen machen noch mehr im Stromkreis. Sie verändern ihn. Die Spannung und der Strom verändern sich. 

Deshalb zuerst immer eine Schaltung mit einer Lampe bauen, als Referenz und dann die Versuchsschaltung parallel dazu bauen. Um die Schaltungen genauer zu betrachten gibt es rechts immer ein Feld wo die Beobachtungen eingetragen werden können.  

Reihenschaltung: 

Werden die Lampen in einer Reihe eingebaut, also hintereinander spricht man von einer Reihenschaltung. 

Aufgabe: Baue die Schaltungen wie im Bild dargestellt nach. Was beobachtest du an den beiden Lampen 1 und 2 im Gegensatz zu der Lampe oben. 

 6 1 reihenschaltung e10 lampen mit kindern

Paralleschaltung: 

Werden die Lampen parallel, als übereinander zu der nächsten eingebaut sind, spricht man von einer Parallelschaltung. 

Aufgabe: Baue die Schaltungen wie im Bild dargestellt nach. Was beobachtest du an den beiden Lampen 1 und 2 im Gegensatz zu der Lampe oben.  

6 2 parallelschaltung mit kindern basteln

Was beobachtest du wenn du die Parallel- und Wechselschaltung kombinierst, also ein kombinierte Schaltung baust. 

6 3 einfache schaltungen mit kindern basteln

 

Strom und Spannung in einer Schaltung mit Kindern messen

Dass sich Strom und Spannung in einer Schaltung verändern kann man aber nicht nur an einer Lampe sehen. Man kann es zwei verschiedenen Messgeräten auch messen. 

Einfach gesagt kann man Strom und Spannung in einem Kabel mit einem Wasserschlauch, in dem Wasser fließt vergleichen.

 Strom:

Dabei ist die Menge (5 Liter oder 10 Liter in der Stunde) des Wasser der Strom.Man könnte also Fragen: "Wie viel Strom fließt durch das Kabel". Gemessen wird diese Strommenge in Ampere. Deshalb ist auch ein A auf dem Messgerät. 

 Spannung: 

 Dabei ist der Druck in der Wasserleitung (2 Bar oder 6 Bar) des Wasser die Spannung. Man könnte also auch Fragen: " Wo hoch ist die Spannung im Kabel". Gemessen wird die Spannung in Volt. Deshalb ist auch V auf dem Messgerät. 

Um die Veränderung von Strom und Spannung zu messen, verwenden wir nun keine Lampen mehr, sondern Widerstände. Diese leuchten nicht, somit kann man das Messgerät leicht ablesen und vor allem sind die Widerstände genauer. Wenn auf einem Widerstand 1 Kilo Ohm drauf steht dann hat er das auch. Zwei gleiche Lampen können sehr unterschiedliche Widerstände haben. 

So sieht eine Reihenschaltung mit Widerständen aus.

Aufgabe: Baue die Schaltung zuerst ohne Widerstände, dann mit einem und dann mit beiden Widerständen auf. Was beobachtest du? 

7 1 basteln mit 9 volt batterien

So sieht eine Parallelschaltung mit Widerständen aus.

Aufgabe: Baue die Schaltung zuerst ohne Widerstände, dann mit einem und dann mit beiden Widerständen auf. Was beobachtest du? 

7 2 e10 lampen basteln kindern

Der Strom (oberes Bild A)ist immer etwas schwieriger oder zumindest aufwendiger zu messen als die Spannung. Weil das Strommesgerät immer in den Stromkreis eingebaut werden muss. Also direkt zwischen die Kabel geklemmt werden muss. Ist ja auch klar wie soll man sonst die Menge an Strom messen, die durch das Kabel fließt.  

Die Spannung kann einfach dem Kabel direkt gemessen werden. Dazu die Klemmen oder die Spitzen des Messgerät (Achtung muss auf Gleichspannung DC stehen) an die Kabel anlegen und ablesen. Klar den um zu wiesen wie hoch der Druck der Spannung ist, muss man nur am Kabel muss. 

8 spannung und strom kinder basteln

 Wo kann man Strom in einer Schaltung messen? 

Auf den Bildern unten kannst du sehen wo du überall Strom und Spannung messen kannst. Messe an all diesen Punken und trage die Messungen in die Liste rechts ein.

Kannst du für Strom und Spannung feststellen wie sie sich verändern?. Kannst du das in je einem Satz formulieren?

 Spannung messen:7 4 spannung messen mit kindern stromkreis basteln

 Strom messen:

7 5 stromkreis mit kindern basteln e10

 

  


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