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SUPRA Universtiy of Munich/Germany LMU

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 * Campo di apprendimento natura e tecnica > Elettricità > Ulteriori offerte
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=Ulteriori offerte =

Le seguenti offerte sono offerte aggiuntive per differenziamenti o per il lavoro libero. Le soluzioni descritte vanno considerate come esempi e stimoli. I bambini possibilmente dovrebbero progettare le proprie costruzioni e quindi eseguirle. Perciò sui fogli di lavoro non vengono date istruzioni per la costruzione. È sufficiente quando l'insegnante spiega ai bambini l'esercizio stesso.

Avvisatore d'incendio
Per questa proposta viene utilizzato un bimetallo e quindi un nuovo elemento di costruzione per i bambini. Il bimetallo è composto da due sottili striscie di metallo da diverso materiale. Le due striscie si estendono in maniera diversa quando vengono riscaldati. Perciò il bimetallo si curva quando viene riscaldato dalla fiamma di una candela. Mediante la curvatura può chiudere un contatto e quindi può far accedere una spia luminosa o far suonare un campanello.

'''Fig.. 1a:''' Avvisatore d'incendio: costruzione di uno scolaro di un avvisatore d'incendio con campanello. Quando si riscalda il bimetallo si curva in basso finché tocca il ponticello metallico e quindi chiude il circuito elettrico.

Altre possibilità per la soluzione: (a) Una pallina di cera viene fissata tra una striscia metallica elastica e un fissaggio stabile. Quando la cera si fonde la striscia metallica può chiudere un contatto (Fig. 1b).

'''Abb. 1b:''' Abbozzo dell'avvisatore d'incendio

(b) Con un sottile filo di spago si tira una striscia di tetallo elastica verso il lato. Quando il filo di spago brucia si stacca e la striscia metallica chiude un contatto.

Commutazione del semaforo
Qui si vuole costruire un iterruttore con il quale vengono accesi in maniera ciclica tre lampadine (che vengono colorate di rosso, giallo o verde con colore per vetro o pennarello per pellicola) che si ha la sequenza rosso, rosso + giallo, verde, giallo, rosso ecc. Senza la combinazione "rosso + giallo" la cosa sarebbe relativamente semplice. Come predisposizione va osservato che si può ussare soltanto un interruttore (rotatorio). Sulle immagini ci sono due possibilità per risolvere il problema.

1) Bei der ersten Lösung kann ein drehbarer Blechstreifen die Kontakte für Rot und Gelb auch gleichzeitig berühren und damit die zugehörigen Stromkreise schließen.

'''Abb. 2a:''' Skizze Ampelschaltung

2) Bei der zweiten Lösung wird auf eine Pappscheibe stabile Aluminiumfolie geklebt. Auf die Folie werden zur Isolierung Papiersegmente geklebt. Vier dünne Blechstreifen dienen als Schleifkontakte. Der äußere Ring liefert den gemeinsamen Anschluss für alle drei Lämpchen.

'''Abb. 2b:''' Detail - Ampelschaltung

Das folgende Bild zeigt eine Variante, bei der statt drei mit Filzstiften farbig gemalte Glühlämpchen Fotodioden (inzwischen sehr preisgünstig) in den Farben Rot, Gelb und Grün verwendet werden (zum Schutz der Dioden ist noch jeweils ein Widerstand eingefügt).

'''Abb. 2c:''' Ampelschaltung mit Dioden

Wechselschaltung
Die Problemstellung: Eine Lampe in einem langen Flur soll von beiden Enden des Flures sowohl an- als auch ausgeschalten werden können. Mit zwei einfachen Schaltern ist dies nicht möglich. Diese Aufgabe ist sehr anspruchsvoll, in der Konstruktion aber sehr einfach.

'''Abb. 3:''' Skizze Wechselschaltung

Morseanlage
Hierbei geht es um die Übermittlung von Nachrichten zwischen zwei Personen, z.B. von einem Klassenzimmer in ein anderes ohne direkten Boten. Diese Aufgabenstellung kann vom Anspruch her auf mehreren Stufen bearbeitet werden. Zu lösen sind zwei Probleme: die technische Konstruktion und das Aufstellen eines Nachrichtenkodes.

Die einfachste Variante der technischen Konstruktion benutzt unabhängig voneinander zwei einfache Stromkreise mit Batterie, Lämpchen und Drucktaster. Jede Morsestation enthält eine Batterie, zwei Lämpchen als Sende- und Empfangsanzeige und eine Morsetaste.

'''Abb. 4a:''' Skizze Morseanlage

Dann kann die Forderungen gestellt werden, eine Konstruktion zu finden, die insgesamt mit nur einer Batterie, zwei Lämpchen und nur drei Leitungen zwischen den Stationen auskommt. Eine Lösung benutzt das Prinzip der Wechselschaltung. Beim Drücken der Morsetaste wird ein Kontakt geöffnet und einer geschlossen.

'''Abb. 4b:''' Skizze Morseanlage

Bei der Entwicklung eines eigenen „Morsealphabets“ sollten die Kinder darauf kommen, dass eine Übereinkunft notwendig ist und dass häufiger vorkommende Buchstaben einfacher aber auch sicherer zu senden sein sollten. Das internationale Morsealphabet sollte unter diesen Gesichtspunkten betrachtet werden.

Signal
Ein elektrisch gesteuertes Signal kann mit Hilfe eines Elektromagneten gebaut werden. Auf ein dünnes Papprohr wird dazu mit dünnem lackisolierten Draht eine Spule gewickelt (je mehr Windungen die Spule hat, desto stärker ist die magnetische Wirkung). Die beiden Spulenanschlüsse sollten etwa 20 bis 30 cm lang sein. Eine Eisenschraube oder ein dicker Eisennagel wird so an dem Signalbalken aufgehängt, dass er etwa einen halben Zentimeter in den Elektromagneten hineinragt und der Balken horizontal hängt. Mit Batterie und Schalter wird ein Stromkreis aufgebaut (die Enden des dünnen Drahtes mit feinem Sandpapier vorsichtig abisolieren). Wird der Schalter geschlossen, wird die Schraube in den Elektromagneten hineingezogen und der Signalbalken dreht sich.

'''Abb. 5:''' Signal

Elektrokran
Am einfachsten kann man einen Elektrokran bauen, indem man einen Elektromagneten an den Haken eines vorhandenen Spielzeugkrans hängt. Ein einfacher selbstgebauter Kran aus Schuhkarton und Küchenpapierrolle ist in der Abbildung (Abb. 6) zu sehen.

Gut geeignet für den Elektromagneten ist eine dicke Eisenschraube. Aus stabilem Draht wird zunächst am Kopf der Schraube eine Öse gebogen, um den Magneten am Haken aufhängen zu können. Etwa 3 m eines dünnen lackisolierten Drahtes werden als Spule auf die Schraube gewickelt. Etwa 40 bis 50 cm sollten die beiden Enden des Drahtes frei bleiben. Das Gewinde der Schraube wird vor dem Aufwickeln des Drahtes mit Tesafilm o.ä. umklebt, damit die Isolierung des Drahtes nicht von den scharfen Kanten des Gewindes beschädigt wird und es in der Spule zu Kurzschlüssen kommt. An den Drahtenden wird die Isolierung mit feinem Sandpapier entfernt und die abisolierten Drähte jeweils ca. 1 cm um eine Büroklammer gewickelt. Der fertige Elektromagnet wird an den Haken gehängt und durch Aufstecken der beiden Büroklammern auf die Batterielaschen kann der Elektromagnet Eisenteile anziehen und heben. Durch Einbau eines Schalters kann der Magnet bequem an- und ausgeschaltet werden.

'''Abb. 6:''' Elektrokran

Schachteltheater
Statt eine Puppenstube zu beleuchten kann der Auftrag gegeben werden, ein Schachteltheater mit einer Beleuchtung zu versehen. Hier müssen sich die Kinder sorgfältiger überlegen, wo die „Scheinwerfer“ anzubringen sind (mit Alufolie können Scheinwerferspiegel um die Lämpchen geformt werden) und wie sie kombiniert oder einzeln mit Schaltern an- und ausgeschaltet werden sollen. Mit kleinen Stücken Scheinwerferfolie können Farbeffekte durch farbiges Licht erzeugt werden.

Beleuchtung eines Autos
Nicht sehr anspruchsvoll ist das Anbringen zweier „Scheinwerfer“ an einem Auto. Die Kinder können hier begründen, ob sie eine Reihen- oder Parallelschaltung für sinnvoll halten.


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