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(→‎Station 2: Die Pole eines Permanentmagneten (Kompass))
 
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|height="0px"|
+
|height="1350px"|
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==Aufgaben zur Energie==
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====Energieträger und Energieformen====
  
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===Arbeitshinweise===
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'''1)''' Eine Batterie ist ein Energieträger. Denn in der Batterie steckt Energie, mit der man einen Motor antreiben kann.
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*Schneidet bei jeder Station die '''Versuchsanleitung''' aus und klebt sie als Überschrift ins Heft.
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*Nenne drei weitere Gegenstände, die auch Energieträger sind und sage, was man mit dieser Energie machen kann.
−
*Schreibt / zeichnet unter der Überschrift '''Beobachtung''' eure Beobachtungen
+
−
* und unter der Überschrift '''Folgerungen''' eure Erklärungen oder Ergebnisse auf.
+
−
*Bei einigen Stationen sollt ihr auch noch eine Zusatzfrage beantworten.
+
  
−
==Praktikum Eigenschaften von Magneten==
+
'''2)''' Die Tabelle zeigt, welche verschiedenen Namen man der Energie verschiedener Träger gegeben hat.  
−
==Station 1: Ein Magnet und andere Stoffe==
+
*Nenne für jede Energieform ein ''anderes'' Beispiel in folgender Art:
−
[[Datei:Magnetismus_Lernzirkel1_Stoffe_untersuchen.jpg|thumb]]
+
:"Der Wind, also Luft, die sich schnell bewegt, enthält Bewegungsenergie."
−
;Material
+
−
*ein Stabmagnet
+
−
*Probewürfel aus verschiedenen Materialien
+
−
*Gegenstände aus dem Zimmer
+
−
;Aufbau
+
−
Haltet den Permanentmagneten an verschiedene Gegenstände im Zimmer und an die kleinen Würfel. Bei welchen Stoffen zeigt sich eine Wechselwirkung, bei welchen nicht?
+
−
*Schreibt eure Beobachtung in einer Tabelle auf.
+
  
−
{|class="wikitable" style="text-align: center"
+
{|class="wikitable" "
−
!style="border-style: solid; border-width: 4px "|
+
!  
−
magnetisierbare Stoffe   
+
Energieträger
−
!valign="top"; style="border-style: solid; border-width: 4px "|
+
! colspan="2" "|
−
nicht magnetisierbare Stoffe
+
Name der Energieform
 
|-
 
|-
−
|style="border-style: solid; border-width: 4px "|  
+
|
−
|style="border-style: solid; border-width: 4px "| Bleistift (Holz, Graphit)
+
Holz
 +
|colspan="2"|chemische Energie
 +
|-
 +
|
 +
heißes Wasser
 +
|colspan="2"|Wärmeenergie
 +
|-
 +
|
 +
geriebener Luftballon
 +
|colspan="2"|elektrische Energie
 +
|-
 +
|
 +
Licht
 +
|colspan="2"|Lichtenergie<ref>Das Licht selbst besteht nicht aus Energie, es enthält die Energie! Was das Licht selbst ist, kann man nicht so einfach beantworten.</ref>
 +
|-
 +
|
 +
laufender Mensch
 +
|Bewegungsenergie
 +
|rowspan="3"|mechanische Energie
 +
|-
 +
|
 +
[[Media:Luftballon Druecken.jpg|zusammengedrückter Luftballon]]
 +
|Spannenergie
 +
|-
 +
|
 +
hochgelegenes Wasser in einem Stausee
 +
|Lageenergie
 
|}
 
|}
  
 
<br style="clear: both" />  
 
<br style="clear: both" />  
  
−
==Station 2: Die Pole eines Permanentmagneten (Kompass)==
+
'''3)''' Aus der Tabelle kann man ablesen:
−
[[Datei:Magnetismus_Lernzirkel1_Pole.jpg|thumb]]
+
:"Mit der Energie von 38 Stunden Sonnenlicht auf einen Quadratmeter kann man den Akku eines E-Autos aufladen."
−
;Material
+
*Bilde drei weitere Sätze in dieser Art.
−
*zwei Stabmagnete
+
−
*eine Schnur
+
−
*Ein Glas mit Eisenspänen
+
−
;Aufbau
+
−
1) Hängt einen Permanentmagneten mit einer Schnur drehbar auf und markiert den nach Norden zeigende Ende mit einem Stift. Dann macht ihr das gleiche mit dem anderen Magneten.
+
  
−
2) Taucht die Magnete in das Eisenpulver und nähert die verschiedenen Pole der Magnete einander.<br>
+
{|class="wikitable" style="text-align: right; "
−
ENTFERNT DANACH DAS PULVER WIEDER VON DEN MAGNETEN!
+
!style="border-style: solid; border-width: 5px "|
 +
Gegenstand
  
−
<br style="clear: both" />
+
!style="border-style: solid; border-width: 5px "|
 +
Energiemenge in Joule
  
−
==Station 3: Magneten herstellen und zerstören (magnetische Influenz)==
+
|-
−
[[Datei:Magnetismus_Lernzirkel1_Influenz.jpg|thumb]];Material
+
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|  
−
*ein Stabmagnet
+
Sonnenlicht auf einen m<sup>2</sup> für eine Sekunde
−
*einige Eisennägel
+
−
*ein Minikompass
+
−
;Aufbau
+
−
1) Hängt einen Eisennagel an den Nordpol eines Magneten und an diesen wiederum den nächsten Nagel und so weiter. Versucht eine möglichst lange Nagelkette zu bilden.
+
  
−
2) a) Streicht mit dem Nordpol eines Permanentmagneten mehrmals vom Kopf zur Spitze über einen Eisennagel. Danach hält man zuerst den Kopf, dann die Spitze des Nagels an den Kompass.<br>
+
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
−
b) Streicht mit dem gleichen Pol, aber in der anderen Richtung über den Nagel und haltet wieder die Enden an den Kompass.<br>
+
1.300 J
−
c) Dann schmeißt man den magnetisierten Nagel mehrmals kräftig auf den Boden und untersucht ihn wiederum mit dem Kompass.
+
  
−
<br style="clear: both" />
+
|-
 +
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
 +
ein Liter Benzin
  
−
==Station 4: Das Innere eines Magneten (Modell der Elementarmagnete)==
+
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
−
[[Datei:Magnetismus_Lernzirkel1_zerbrochener_Magnet_Elementarmagnete.jpg|thumb]]
+
30.000.000 J
−
;Material
+
−
*ein zerbrochener Stabmagnet
+
−
*ein Minikompass
+
−
*ein Eisendraht mit Sollbruchstellen
+
  
−
;Aufbau
+
|-
−
1) Untersucht den zerbrochenen Magneten mit dem Minikompass auf Magnetpole. Wenn der Magnet in mehrere Teile zerbrochen ist, untersucht auch die kleinen Bruchstücke.
+
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
 +
Akku eines E-Autos<ref>Siehe Wikipedia: [https://de.wikipedia.org/wiki/Tesla_Model_3#Batterietechnik Tesla Model 3]</ref>
  
−
2) Streicht mit dem Nordpol des Magneten mehrmals in der gleichen Richtung über den Eisendraht. Legt danach den Magneten etwas weiter weg, damit er den Versuch nicht stört.<br>
+
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
−
Untersucht dann den Eisendraht mit dem Kompass auf Pole und markiert den Nordpol mit einem Stift.<br>
+
180.000.000 J
−
Zerbrecht den Eisendraht in zwei gleiche Teile und markiert wieder die Nordpole.<br>
+
−
Zerbrecht nun die beiden Hälften in Viertel, diese in Achtel, und so weiter. Markiert jedesmal den Nordpol.
+
  
−
<br style="clear: both" />
+
|-
 +
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
 +
aufgepumpter Fahrradreifen
  
−
==Station 5: Aufgaben==
+
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
−
Teilt man einen Magneten in immer kleinere Stücke, entstehen wieder Magnete mit Nord- und Südpol. Wiederholt man diese Zerteilung immer und immer wieder, so gelangt man zu den einzelnen Atomen, den Elementarmagneten. Ein Eisenatom ist zum Beispiel ein winziger Magnet.
+
600 J
−
{|class="wikitable" style="border-style: solid; border-width: 4px "
+
−
|
+
−
Bei magnetisierbaren Stoffen, wie Eisen, Nickel und Kobalt sind die Atome kleine Elementarmagnete. Bei nichtmagnetisierbaren Stoffen sind die Atome keine Magnete.
+
  
−
Bei magnetisierten Stoffen sind die Elementarmagnete in eine gemeinsame Richtung ausgerichtet.
+
|-
−
|}
+
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
 +
Schulranzen auf einem ein Meter hohen Tisch
  
−
'''1)''' In den Bildern sind die Elementarmagnete von
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|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
−
:a) einem unmagnetisierten Stück Eisen
+
100 J
−
:b) einem Stück Kupfer
+
−
:c) einem magnetisierten Stück Eisen
+
−
gezeichnet. Ordne die Bilder zu und begründe.
+
−
<gallery widths=200px  perrow=3>
+
−
Bild:Festmagnet vollständig magnetisiert.png|
+
−
Bild:Unmagnetisierbarer_Gegenstand.png|
+
−
Bild:Festmagnet Weiss-Bezirke unmagnetisch.png|
+
−
</gallery>
+
  
 +
|-
 +
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
 +
Ein Liter kochendes Wasser<ref>Im Vergleich zu Zimmertemperatur bei 20°C.</ref>
  
−
----
+
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
−
Reines Eisen (Fe) ohne Beimischungen nennt man ''Weicheisen''. Aus Weicheisen wird durch Beimischung von Kohlenstoff und anderen Zusätzen ''Stahl'' hergestellt.<br>
+
300.000 J
−
Dadurch verändert sich die Drehbarkeit der Elementarmagnete! In Weicheisen sind sie leicht veränderbar, je mehr Zusätze das Eisen enthält, desto stabiler ist die Ausrichtung der Elementarmagnete.
+
  
−
'''2)''' In Station 3 habt ihr eine "Nagelkette" an einen Magneten gehängt. Ohne den Magneten bleiben die unteren Nägel nicht an dem oberen hängen.
+
|-
−
*Zeichnet ein Bild mit einer Nagelkette mit nur zwei Nägeln. Zeichnet in den Magneten sowie in die Nägel die Ausrichtung der Elementarmagnete und die Pole ein.
+
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
−
*Erklärt warum die Nägel mit Magnet aneinander haften und ohne Magnet nicht.
+
Fahrradfahrerin mit 30 km/h
  
−
'''3)''' Bei Station 3 habt ihr einen Eisennagel magnetisiert und durch Erschütterungen wieder entmagnetisiert.<br>
+
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
−
*Erkläre dieses Ergebnis mit dem Modell der Elementarmagnete. (Zeichnung und Text)
+
3.000 J
 +
|-
 +
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
 +
eine Tafel Schokolade
 +
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
 +
2.000.000 J
  
−
'''4)''' Wie werden wohl Permanentmagnete hergestellt, die man kaufen kann? Überlegt euch mindestens eine Möglichkeit.
+
|}
 +
<br style="clear: both" />
  
 +
==Energiewandler / Energieumlader==
  
−
----
+
[[Datei:Aufgaben_Energieumlader.png|399px|left]]
−
Bei einem magnetisierten Gegenstand hebt sich die Wirkung der Nord- und Südpole in der Mitte gegenseitig auf. Nur die Pole am Anfang und am Ende wirken nach Außen.<br>
+
'''4) Energie für Maschinen'''
−
Man beschreibt daher den Magnetisierungszustand auch mit Magnetisierungslinien:
+
  
−
{|class="wikitable" style="border-style: solid; border-width: 4px "
+
Ein Automotor bekommt mit dem Benzin seine Energie und setzt damit das Auto in Bewegung. Der Motor wird dabei auch sehr heiss. Der Motor lädt die Energie vom Benzin auf die Bewegung des Autos und auf den heissen Motor um.
−
|
+
:'''a)''' Trage in die Energieumladerdiagramme die passenden Energieträger oder den Namen des Umladers ein!
−
[[Datei:Festmagnet mit Ladungen.png|200px]]
+
:'''b)''' Wie kann man Energie von Licht auf Bewegung umladen? Zeichne dazu zwei geeignete Energieumlader hintereinander.
−
|
+
<br style="clear: both" />
−
Magnetisierungslinien beschreiben die Ausrichtung der Elementarmagnete innerhalb eines Gegenstandes. Sie verlaufen vom Südpol zum Nordpol.
+
−
|}
+
  
−
'''5)''' Bei diesen Permanentmagneten ist die Ausrichtung der Elementarmagnete durch Magnetisierungslinien gekennzeichnet.
+
[[Datei:Aufgabe_Energie_für_Mensch_und_Tier.png|435px|left]]
−
*Kennzeichne die Südpole grün und die Nordpole rot.
+
'''5) Energie für den Menschen'''
  
−
<gallery widths=200px heights=200px perrow=3>
+
Mit welchen Energieträgern bekommen der Mensch, eine Kuh, eine Graspflanze und eine Weizenpflanze ihre Energie? In welche Träger wird die Energie hineingesteckt?
−
Bild:Lernzirkel_Magnetismus_Aufgabe_Magnetisierungslinien_Scheibenmagnet_mit_Linien.png|Ein Scheibenmagnet.
+
'''a)''' Trage die Begriffe in die Diagramme unter die Pfeile ein!
−
Bild:Lernzirkel_Magnetismus_Aufgabe_Magnetisierungslinien_Magnet_mit_Linien_NSNS.png|Dieser Magnet hat mehr als zwei Pole!
+
Körner/Fleisch           Körner
−
Bild:Lernzirkel Magnetismus Aufgabe Magnetisierungslinien Ringmagnet mit Linien.png|Ein ringförmiger Magnet.
+
Muskelmasse&Fett&Milch    Muskelmasse&Fett&Milch 
−
</gallery>
+
Kot&Urin                  Kot&Urin
 +
Wärme                   Wärme
 +
Grashalme           Grashalme
 +
Bewegung                  Bewegung
 +
Licht                   Licht
  
−
'''6)''' Bei diesen Permanentmagneten sind die Pole gekennzeichnet.
+
'''b)''' Zeichne eine Energieumladerkette für einen Menschen, der nur Fleisch isst und einen Menschen, der nur Brot ist. Wo kommt schlußendlich die Energie für den Menschen her?
−
*Zeichne den möglichen Verlauf der Magnetisierungslinien ein.
+
<br style="clear: both" />  
−
<gallery widths=200px heights=200px perrow=3>
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−
Bild:Lernzirkel_Magnetismus_Aufgabe_Magnetisierungslinien_Hufeisenmagnet.png
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Bild:Lernzirkel_Magnetismus_Aufgabe_Magnetisierungslinien_Rundmagnet_NSNS.png
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Bild:Lernzirkel_Magnetismus_Aufgabe_Magnetisierungslinien_Rundmagnet_NNSS.png
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</gallery>
+
  
−
'''7)''' An einen Permanentmagneten hängen ein oder zwei Weicheisenstücke.
+
'''6) Viele verschiedene Energieumlader'''
−
*Baut euch selbst die Situation nach und sucht mit einem Kompass die Pole.
+
−
*Zeichnet dann die Magnetisierungslinien im Weicheisen ein.
+
  
−
;Material
+
In [[Media: Energieumlader-Tabelle_teilausgefüllt_als_Aufgabe.pdf|dieser Tabelle]] sind viele Energieumlader aufgeführt. Auf der linken Seite sieht man, mit welchem Träger sie ihre Energie bekommen und oben kann man ablesen, mit welchem Träger sie die Energie wieder abgeben. Ein Baum bekommt seine Energie mit dem Licht und speichert sie in seinem Holz. Ein Ofen wiederum kann seine Energie mit Holz bekommen und sie mit der warmen Luft wieder abgeben.
−
*ein Stabmagnet
+
−
*zwei Stücke Weicheisen
+
−
*ein Minikompass
+
  
−
<gallery widths=250px heights=250px perrow=3>
+
*Ergänze die farbig markierten Lücken mit geeigneten Energieumladern.
−
Bild:Lernzirkel_Magnetismus_Aufgabe_Magnetisierungslinien_Stabmagnet_mit_Weicheisen.png
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Bild:Lernzirkel_Magnetismus_Aufgabe_Magnetisierungslinien_Stabmagnet_mit_zwei_Weicheisen.png
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</gallery>
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<br style="clear: both" />
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==Fußnoten==
 +
<references>

Aktuelle Version vom 31. Dezember 2025, 15:13 Uhr

Aufgaben zur Energie

Energieträger und Energieformen

1) Eine Batterie ist ein Energieträger. Denn in der Batterie steckt Energie, mit der man einen Motor antreiben kann.

  • Nenne drei weitere Gegenstände, die auch Energieträger sind und sage, was man mit dieser Energie machen kann.

2) Die Tabelle zeigt, welche verschiedenen Namen man der Energie verschiedener Träger gegeben hat.

  • Nenne für jede Energieform ein anderes Beispiel in folgender Art:
"Der Wind, also Luft, die sich schnell bewegt, enthält Bewegungsenergie."

Energieträger

Name der Energieform

Holz

chemische Energie

heißes Wasser

Wärmeenergie

geriebener Luftballon

elektrische Energie

Licht

Lichtenergie[1]

laufender Mensch

Bewegungsenergie mechanische Energie

zusammengedrückter Luftballon

Spannenergie

hochgelegenes Wasser in einem Stausee

Lageenergie


3) Aus der Tabelle kann man ablesen:

"Mit der Energie von 38 Stunden Sonnenlicht auf einen Quadratmeter kann man den Akku eines E-Autos aufladen."
  • Bilde drei weitere Sätze in dieser Art.

Gegenstand

Energiemenge in Joule

Sonnenlicht auf einen m2 für eine Sekunde

1.300 J

ein Liter Benzin

30.000.000 J

Akku eines E-Autos[2]

180.000.000 J

aufgepumpter Fahrradreifen

600 J

Schulranzen auf einem ein Meter hohen Tisch

100 J

Ein Liter kochendes Wasser[3]

300.000 J

Fahrradfahrerin mit 30 km/h

3.000 J

eine Tafel Schokolade

2.000.000 J


Energiewandler / Energieumlader

Aufgaben Energieumlader.png

4) Energie für Maschinen

Ein Automotor bekommt mit dem Benzin seine Energie und setzt damit das Auto in Bewegung. Der Motor wird dabei auch sehr heiss. Der Motor lädt die Energie vom Benzin auf die Bewegung des Autos und auf den heissen Motor um.

a) Trage in die Energieumladerdiagramme die passenden Energieträger oder den Namen des Umladers ein!
b) Wie kann man Energie von Licht auf Bewegung umladen? Zeichne dazu zwei geeignete Energieumlader hintereinander.


Aufgabe Energie für Mensch und Tier.png

5) Energie für den Menschen

Mit welchen Energieträgern bekommen der Mensch, eine Kuh, eine Graspflanze und eine Weizenpflanze ihre Energie? In welche Träger wird die Energie hineingesteckt? a) Trage die Begriffe in die Diagramme unter die Pfeile ein! 

Körner/Fleisch	          Körner
Muskelmasse&Fett&Milch    Muskelmasse&Fett&Milch  	
Kot&Urin                  Kot&Urin
Wärme	                  Wärme
Grashalme	          Grashalme
Bewegung                  Bewegung
Licht	                  Licht

b) Zeichne eine Energieumladerkette für einen Menschen, der nur Fleisch isst und einen Menschen, der nur Brot ist. Wo kommt schlußendlich die Energie für den Menschen her?

6) Viele verschiedene Energieumlader

In dieser Tabelle sind viele Energieumlader aufgeführt. Auf der linken Seite sieht man, mit welchem Träger sie ihre Energie bekommen und oben kann man ablesen, mit welchem Träger sie die Energie wieder abgeben. Ein Baum bekommt seine Energie mit dem Licht und speichert sie in seinem Holz. Ein Ofen wiederum kann seine Energie mit Holz bekommen und sie mit der warmen Luft wieder abgeben.

  • Ergänze die farbig markierten Lücken mit geeigneten Energieumladern.

Fußnoten

  1. ↑ Das Licht selbst besteht nicht aus Energie, es enthält die Energie! Was das Licht selbst ist, kann man nicht so einfach beantworten.
  2. ↑ Siehe Wikipedia: Tesla Model 3
  3. ↑ Im Vergleich zu Zimmertemperatur bei 20°C.
Von „http://schulphysikwiki.de/index.php?title=*&oldid=18251“