Physikunterricht

Die Aufgabe des Physikunterrichts ist es, den Schülerinnen und Schülern grundlegende Gesetzmäßigkeiten der Natur zu vermitteln. Wesentlicher Teil dieser Bemühungen ist dabei das Experiment, in dem wir die Natur so nachspielen, dass Effekte, die den Blick auf den entsprechenden naturwissenschaftlichen Zusammenhang verstellen, nicht zum Tragen kommen. Wir nennen das Laborbedingungen.

Am Beispiel Elektrizität, derzeit viel diskutiert und hoch aktuell, lassen sich unser Bemühungen um grundlegendes Verständnis naturwissenschaftlicher Zusammenhänge aufzeigen.

Mit einem sogenannten Kelvin-Generator (Bild rechts) erzeugen wir Spannungen von mehreren tausend Volt scheinbar aus dem Nichts. Man kann dabei erkennen, dass positive und negative elektrische Ladungen immer und überall vorhanden sind. Sie müssen lediglich voneinander getrennt werden, was bei diesem Experiment durch die Schwerkraft erfolgt, damit sie anschließend mit der gewünschten Stärke als elektrischer Strom wieder zueinander fließen können.

Trotz der hohen elektrischen Spannungen, die bei diesem Experiment entstehen, ist diese Methode allerdings gänzlich ungeeignet, Grundlage einer Elektrizitätsversorgung zu sein.

Deswegen lernen unsere Schüler den einst von Michael Faraday entdeckten Effekt der elektromagnetischen Induktion kennen.

 

Thema Elektrizität

Dabei bewegen wir einen elektrischen Leiter innerhalb eines Magnetfelds (Bild rechts). Die dabei entstehende elektrische Spannung erfolgt hierbei durch die Ladungstrennung, die durch die sogenannte Lorentzkraft bewirkt wird.

Für Schülerinnen und Schüler wird diese Kraft wegen ihrer überraschenden Richtung erst nach viel Übung verständlich. Unsere alltägliche Erzeugung von elektrischem Strom beruht auf diesem Naturgesetz. Will man solche Naturzusammenhänge endgültig verstehen, bedarf es allerdings noch viel Mathematik. Dazu ist viel Ausdauer, Muse und Geduld erforderlich. Eigenschaften, die heutzutage nicht selbstverständlich sind und Lehrern und Schülerinnen und Schülern immer wieder zu schaffen machen.

 

Thema Kernphysik

Im Zusammenhang mit dem Thema Elektrizität und Energieversorgung muss sich ein moderner Physikunterricht, insbesondere nach der Katastrophe in Japan und dem Atomausstieg Deutschlands, auch mit Kernphysik beschäftigen. Die Faszination über die Kernenergie einerseits und die Grenzen ihrer Beherrschbarkeit andererseits aufzuzeigen ist nicht immer einfach.

Das Bild rechts zeigt ein Experiment zur Bestimmung der Halbwertszeit von Thoron.

Das Verständnis von Eigenschaften und Auswirkungen ionisierender Strahlung steht hier für unsere Schülerinnen und Schüler im Vordergrund.

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Kelvin - Generator