PHYSIKALISCHES SCHULVERSUCHSPRAKTIKUM I

WS 02 / 03 

PHYSIKALISCHES 

SCHULVERSUCHSPRAKTIKUM I 

Schülerversuche Elektronik 

(Unterstufe) 

1. Versuch: 17.10.2002 

2. Versuch: 24.10.2002 

Protokoll: 26.10.2002 

verbessert am 10. 11. 2002 

Adelheid Denk 

9955832 412 / 406

Physikalisches Schulversuchspraktikum I 

NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406 

Inhaltsverzeichnis: ………..Seite 2 

1…………….Aufgabenstellung ………..Seite 3 

Was will ich erreichen? 

2…………….Theoretische Grundlagen für den Lehrer ………..Seite 6 

3…………….Wie erkläre ich den Stoff? ………..Seite 14 

4…………….Tafelbild ………..Seite 15 

5…………….Folien ………..Seite 15 

6…………….Versuche ………..Seite 18 

6.a…..Zeit 

6.b…..Versuchsanordnungen 

6.c…..Versuchsdurchführung 

6.d…..Theoretischer Hintergrund 

7……………..Experimentelle Schwierigkeiten ………..Seite 34 

8……………..Medien ………..Seite 35 

9…................Was diktiere ich ins Heft? ………..Seite 35 

10 …………..Anmerkungen: ………..Seite 36 

Kritiken und Verbesserungsvorschläge 

11…………...Anhang: ………..Seite 37 

Arbeitsblätter 

Literaturverzeichnis ………..Seite 35 

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1. Aufgabenstellung 

Die Aufgabe bestand darin, Schülerversuche mithilfe eines NTL- Elektronik 

Baukastens durchzuführen. 

Die NTL - Baukästen beinhalten außer den „Steckbrettern“ noch eine Vielzahl kleiner 

Bauteile, mit denen man Versuche aus nahezu allen Themenkreisen der Elektronik 

nachbauen kann. Zu den Baukästen gibt es vorgefertigte Versuchsunterlagen, die als 

Grundlage für die Arbeitsanleitungen der Schüler benützt werden können. 

Man kann zudem davon ausgehen, in jeder normal ausgestatteten Schule Baukästen 

für ca. 10 Gruppen vorzufinden. Im folgenden Protokoll habe ich daher versucht, für 

die durchgeführten Unterstufen - Versuche eine vollständige Arbeitsgrundlage für 

den Lehrer zu erstellen. 

Von den empfohlenen Experimenten wurden folgende Versuche von uns 

ausgewählt, durchgeführt und ausgewertet: 

1. Experimente mit Widerständen 

Ohmsches Gesetz 

Spezifischer Widerstand von Drähten 

Parallelschaltung von Ohmschen Widerständen 

Beleuchtungsregelung mittels Potentiometer 

2. Experimente mit Dioden 

Die Durchlassspannung der Silizium Diode 

Kennlinien von Halbleiterdioden 

Einweggleichrichtung 

Die Zenerdiode 

3. Experimente mit Transistoren 

Besteht ein Transistor aus 2 Dioden 

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Der Transistor als Verstärker 

Basisstrom ermöglicht Kollektorstrom 

Steuerkennlinie eines NPN -Transistors 

Automatische Beleuchtung 

Feuermelder 

Dieses Protokoll behandelt fast alle Versuche mit Widerständen und Dioden, die 

Experimente mit Transistoren, sowie den Versuch „Einweggleichrichtung“ finden Sie 

im Protokoll der Oberstufe (Lindenbauer Edith). Der Versuch „Zenerdiode“ wird in 

beiden Protokollen behandelt. 

Im Lehrplan der Unterstufe ist die Elektronik hauptsächlich für die 3., aber auch für 

den Beginn der 4. Klasse vorgesehen. 

Was will ich erreichen? (Was sollen die Schüler lernen) 

grobe Gliederung: 

3.Klasse: elektrische Stromstärke, Einheit und Messung 

elektrische Spannung, deren Einheit und Messung 

Unterschied zwischen Gleich und Wechselstrom 

Umgang mit Messgeräten 

Definition des Widerstandes 

elektronische Grundschaltungen 

4. Klasse: Halbleiter 

Dioden 

Transistoren 

Auszug aus dem Lehrplan der Unterstufe (AHS): 

3. Klasse 

Elektrische Phänomene sind allgegenwärtig: 

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Ausgehend von Alltagserfahrungen sollen die Schülerinnen und Schüler immer 

intensiver mit grundlegenden elektrischen Vorgängen im technischen Alltag und in 

Naturvorgängen vertraut gemacht werden. 

Auswirkungen der elektrisch geladenen Atombausteine auf makroskopische 

Vorgänge qualitativ verstehen; 

Verschiedene Spannungsquellen als Energieumformer und einfache 

Stromkreise verstehen; Gleichstrom und Wechselstrom, Stromstärke, 

Spannung, Widerstand, das Ohmsche Gesetz; 

Elektrische Erscheinungen in Technik und Natur erklären können. 

Elektrotechnik macht vieles möglich: 

Ausgehend von Erfahrungen der Schülerinnen und Schüler soll ein grundlegendes 

Verstehen von Aufbau und Wirkungsweise wichtiger elektrischer Geräte erreicht und 

die Wichtigkeit von Schutz- und Sparmaßnahmen erkannt werden. 

Energieumformung, Arbeitsverrichtung und Wirkungsgrad wichtiger 

Elektrogeräte verstehen; 

Grundlegendes Sicherheitsbewusstsein im Umgang mit elektrischen 

Einrichtungen entwickeln (Arten von Sicherungen und Isolation); 

Einsicht in die ökologische Bedeutung von Energiesparmaßnahmen gewinnen 

4. Klasse 

und ökologische Handlungskompetenz aufbauen. 

Elektrizität bestimmt unser Leben: 

Ausgehend von Alltagserfahrungen sollen die Schülerinnen und Schüler ein immer 

tiefer gehendes Verständnis von technischer Erzeugung und Konsum von 

Elektroenergie gewinnen. 

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Einsicht in den Zusammenhang zwischen elektrischer und magnetischer 

Energie gewinnen; Permanentmagnet und Elektromagnet; elektromagnetische 

Induktion; 

Grundlegendes Wissen über Herstellung, Transport und "Verbrauch" 

elektrischer Energie erwerben (Generator und Transformator); 

Gefahren des elektrischen Stromflusses erkennen und sicherheitsbewusstes 

Handeln erreichen; 

Einsichten in Funktionsprinzipien technischer Geräte aus dem 

Interessensbereich der Schülerinnen und Schüler gewinnen (Elektromotor). 

2. Theoretische Grundlagen für den Lehrer 

Das Ohmsche Gesetz: 

In einem homogenen Leiter gilt bei stationärem Strom: 

E = U / l elektrische Feldstärke 

F = e*U / l elektrisches Feld 

v = const. 

I = e*n*A*v Stromstärke 

(In 1 s strömen die in einem Leiterstück der Länge v enthaltenen 

Leitungselektronen durch den Querschnitt A. Jedes trägt die Ladung 

e. Bei n Elektronen je m 3 ist die in 1 s durch A transportierte Ladung = 

die Stromstärke = I = e*n*a*v ) 

Die elektrische Stromstärke ist zur elektrischen Spannung zwischen den Leiterenden 

proportional: 

I = G*U Ohmsches Gesetz 

I 

G = 

U 

elektrischer Leitwert 

[G] = 1 A / V 

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Der elektrische Leitwert gibt an, welche Stromstärke je 1 V angelegter Spannung 

auftritt. Die Stromstärke ist zur Spannung U und zum Leiterquerschnitt A 

proportional: 

* A 

I = σ*A*E = * U 

l 

G = 

* A 

l 

= G*U 

Anstatt der Leitwerte benützt man häufig Widerstände: 

σ heißt elektrische Leitfähigkeit 

oder spezifischer Leitwert 

1 

spezifischer Widerstand 

 

R = 

[ρ] = 1 Vm / A 

1 U * l 

 

elektrischer Widerstand 

G I A 

[R] = 1 V / A = 1 Ohm (1 Ω) 

Ein Leiter hat den elektrischen Widerstand 1 Ω, wenn eine zwischen seinen Enden 

liegende Spannung von 1 V einen Strom von 1 A (und somit eine elektrische 

Leistung P = 1 V * 1 A = 1 VA = 1 W) bewirkt. 

U = I * R R = const. Ohmsches Gesetz 

Jede Widerstandsmessung bewirkt eine elektrische Heizleistung und führt zur 

Erwärmung des Widerstandes. Dabei verändert sich wiederum sein Wert R. Will man 

also kleine Widerstände korrekt messen, darf man die Messspannung nicht zu groß 

wählen. 

2 

U U 

P = U * I = U * Leistung 

R R 

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Die Kirchhoffschen Gesetze: 

Die Kirchhoffschen Gesetze beschreiben die Zusammenhänge zwischen Strömen 

und Spannungen in verzweigten Leitungssystemen (Netzwerken). 

1. Gesetz: Die Summe aller zu einem Verzweigungspunkt hinfließenden Ströme ist 

gleich der Summe der von dem Verzweigungspunkt wegfließenden Ströme; oder, 

wenn man die hinfließenden Ströme als positiv, die wegfließenden als negativ zählt: 

Die Summe aller Ströme in einem Verzweigungspunkt ist gleich Null. 

I1 + I2 = 0 

Das erste Kirchhoffsche Gesetz bedeutet, dass in keinem Verzweigungspunkt des 

Netzes Ströme – und damit gleichbedeutend Ladungen – entstehen oder 

verschwinden können. 

2. Gesetz: Längs einer beliebigen geschlossenen Schleife eines Netzwerkes ist die 

Summe der Quellenspannungen UQ, μ plus der Summe der Spannungsabfälle Iv*Rv 

an den Widerständen gleich Null. 

U1 + U2 + I1R1 + I2R2 = 0 

oder, allgemeiner ausgedrückt: längs einer beliebigen geschlossenen Schleife eines 

Netzwerks ist die Summe aller Teilspannungen gleich Null. 

U1 + U2 = 0 

Bei den Kirchhoffschen Gesetzen ist es notwendig, Vorzeichenvereinbarungen zu 

beachten, wenn man richtige Resultate erhalten will. 

1.) Der Spannung wird eine Richtung, d.h., ein „Zählpfeil“, zugeordnet; er weist vom 

positiven zum negativen Pol, hat also die Richtung des zwischen den Polen 

herrschenden elektrischen Feldes. 

2.) Der Stromstärke wird auch ein Zählpfeil zugeordnet, der die Bewegungsrichtung 

der positiven Ladungsträger kennzeichnet („konventionelle“ Stromrichtung). 

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Serienschaltung und Parallelschaltung von Widerständen: 

Aus der Definition des Widerstandes und den Kirchhoffschen Gesetzen kann man die 

Gesamtwiderstände R von Widerstandskombinationen berechnen und findet: 

1.) Hintereinandergeschaltete Widerstände („Serienschaltung“) addieren sich: 

R = R1 + R2 

2.) Bei parallel geschalteten Widerständen („Parallelschaltung“) addieren sich die 

Leitwerte: G = G1 + G2 

bzw. 

1 1 1 

 

R R R 

R ist in diesem Fall immer kleiner als z.B. R1. 

Schaltung von Strom- und Spannungsmessern: 

1 

Zur Messung der Stromstärke muss man einen Strommesser („Amperemeter“) seriell 

in den Stromkreis schalten. Dadurch wird der Gesamtwiderstand des Stromkreises 

um den Innenwiderstand RA des Amperemeters erhöht. Damit diese durch das 

Messinstrument bedingte Änderung des Kreiswiderstandes klein bleibt, müssen 

Strommesser also einen möglichst kleinen Innenwiderstand besitzen. 

Mit einem parallel geschaltetem Spannungsmesser („Voltmeter“) kann man (z.B.) die 

Spannung an einem Widerstand messen. Infolgedessen liegt auch der 

Innenwiderstand RV des Voltmeters parallel zum Widerstand, der Gesamtwiderstand 

zwischen den Anschlussstellen ist erniedrigt (vgl. Serien- und Parallelschaltung von 

Widerständen), und Spannungen und Stromstärken im Stromkreis sind verändert. 

Damit diese Änderungen wiederum klein bleiben, müssen Spannungsmesser einen 

möglichst hohen Innenwiderstand haben. 

Innerer Widerstand von Messinstrumenten: 

Zur Messung des Innenwiderstandes RV eines Spannungsmessers baut man 

folgende Schaltung auf: 

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2



Man liest die Spannung UV ab, die zwischen den Klemmen des Voltmeters liegt, und 

den Strom IV, der durch Volt- und Amperemeter fließt. Der Innenwiderstand des 

UV 

Voltmeters ergibt sich aus RV . 

I 

V 

Zur Messung des Innenwiderstandes RA eines Amperemeters hingegen baut man 

diese Schaltung auf: 

V 

Man misst die Spannung UA an den Klemmen von Strom- und Spannungsmesser 

und den Strom IA, der durch den Strommesser fließt, weil 

A RA . 

I A 

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A 

V 

A 

U



Spannungsteilerschaltung (Potentiometer): 

Schließt man einen homogenen Leiter der Länge l mit überall gleichem Querschnitt A 

an eine Spannungsquelle mit der Klemmenspannung U an, so fließt durch ihn ein 

Strom I mit über die gesamte Länge l konstanter Stromdichte j = I / A. Aus der 

Definition des Widerstandes ergeben sich die zur Gesamtlänge l und einer beliebigen 

Teillänge x gehörenden Spannungen und Widerstände: 

Daraus folgt: 

Ux = Rx*I Rx = 

U x 

x R 

 

U R 

Rx 

R 

x 

* 

A 

Oder, wenn man die beiden Teillängen x und l -x betrachtet, 

U 

U 

x 

l x 

R 

 

R 

x 

l 

x 

R 

R 

x 

l 

x 

x 

 

l x 

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x 

l 

U 

U 

x 

l x 

U x 

U 

x 

. 

l x 

Mit einer Spannungsteilerschaltung kann man also jede beliebige Spannung 

zwischen 0 und U herstellen. Die Gleichungen gelten nur solange streng, wie der 

Schalter S offen ist und durch den Potentiometerabgriff C kein Strom fließt. Wird S 

geschlossen, so ist Ux nicht mehr proportional zu x; Ux ist dann im ganzen Bereich 

0 < x < l erniedrigt, und zwar umso mehr, je kleiner der Verbraucherwiderstand R` im 

Vergleich zum Potentiometerwiderstand R ist. An den Endpunkten des Bereichs 

(x = 0, x = l) dagegen bleibt die Spannung unverändert. 

x 

l



Spannungsquellen: 

Eine ideale Spannungsquelle ist dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen ihren 

Anschlussklemmen K+ und K- gemessene Klemmenspannung UK unabhängig von 

der Belastungsstromstärke I einen konstanten Wert UQ („Quellenspannung“) 

beibehält. 

Reale Spannungsquellen (z.B. Batterien) zeigen demgegenüber ein mehr oder 

weniger starkes – im Allgemeinen lineares – Absinken der Klemmenspannung UK mit 

wachsender Belastungsstromstärke. Ein solches Verhalten lässt sich beschreiben 

durch ein Ersatzschaltbild, in dem die reale Spannungsquelle durch die 

Reihenschaltung einer idealen Spannungsquelle mit einem stromunabhängigen 

Widerstand Ri („Innenwiderstand“) ersetzt ist. 

Halbleiter: 

Unter einem Halbleiter verstehen wir einen Festkörper, der Strom besser als ein 

Isolator (z.B. Hartgummi), aber schlechter als ein metallischer Leiter (z.B. Kupfer) 

leitet. Die elektrischen Eigenschaften eines Halbleiters unterscheiden sich also 

wesentlich von den Eigenschaften eines metallischen Leiters. 

Die im Kristallgitter regelmäßig angeordneten Atome ruhen nicht bewegungslos an 

ihren Gitterplätzen, sie schwingen um ihre mittleren Positionen. Diese Schwingungen 

sind umso stärker, je höher die Temperatur ist. Die Leitfähigkeit eines reinen 

Halbleiters beruht auf der Bildung frei beweglicher Ladungsträger, Elektronen und 

Elektronenlöcher, und steigt mit der Temperatur. Die Elektronenlöcher verhalten sich 

dabei wie positive Ladungen. 

Im reinen Halbleiterkristall befinden sich immer gleichviel Leitungselektronen wie 

Elektronenlöcher. Die Zahl der frei beweglichen Ladungsträger und damit die 

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Leitfähigkeit eines Halbleiters kann durch die Zugabe bestimmter Fremdatome 

beträchtlich gesteigert werden. Man spricht dann von dotierten Halbleitern. 

Durch Einbau von fünfwertigen Fremdatomen („Donatoren“) erhält man 

Elektronenüberschussleiter (n –Leiter), durch Einbau von dreiwertigen Fremdatomen 

(„Akzeptoren“) hingegen erhält man Elektronenmangelleiter (p – Leiter). 

Die Konzentration der Fremdatome bestimmt die Leitfähigkeit. 

Wir betrachten nun den interessanten Fall, wenn eine n – leitende an eine p – 

leitende Kristallzone grenzt: Solange sich die beiden Stücke nicht berühren, sind sie 

elektrisch neutral. Bringt man sie hingegen in Kontakt, bildet sich am np – Übergang 

durch Verarmung an frei beweglichen Ladungsträgern eine hochohmige 

Sperrschicht. 

Der pn – Übergang mit äußerer Spannung (Sperrrichtung): 

Man legt am pn – Übergang eine Spannung so an, dass der Minuspol am p - Leiter 

und der Pluspol am n – Leiter liegt. Die freien Elektronen des n – Leiters werden zum 

Pluspol strömen, die Löcher des p –Leiters zum Minuspol: Die Sperrschicht 

verbreitert sich, es kann kein wesentlicher Ladungstransport durch den Übergang 

erfolgen. Die Diode sperrt. 

Der pn – Übergang mit äußerer Spannung (Durchlassrichtung): 

Legen wir den Minuspol einer Spannungsquelle an den n – Leiter, den Pluspol an 

den p – Leiter, so werden die freien Elektronen, bzw. Löcher in die Sperrschicht 

gedrängt. Diese verkleinert sich. Überschreitet schließlich die äußere Spannung 

einen bestimmen Schwellenwert, kompensiert die angelegte Spannung das Feld der 

Ionen in der Sperrschicht, die Sperrschicht wird abgebaut, und Strom kann fließen, 

indem an der Grenzfläche die einströmenden Elektronen und Löcher rekombinieren. 

Ein pn – Übergang erlaubt also den (technischen) Stromfluss vom p – zum n – Leiter. 

Transistor: 

Der Flächentransistor besteht aus drei Zonen unterschiedlicher Dotierung. Beim npn 

– Transistor befindet sich zwischen zwei n – leitenden Bereichen eine sehr dünne p – 

Leiter Schicht. Die Mittelschicht wird Basis genannt, die anderen Schichten heißen 

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Emitter und Kollektor. Jede Schicht trägt einen Kontakt. (Beim pnp – Transistor liegt 

eine n – leitende Schicht zwischen zwei p – leitenden.) 

Durch Anlegen der Basisspannung fließt im Emitter in Richtung Basis ein Strom von 

Elektronen, in der der Basis ein Löcherstrom in Richtung Emitter, dadurch wird die 

Sperrschicht abgebaut (vgl. Halbleiterdiode). Da die Basis sehr dünn ist, diffundiert 

ein Großteil der Elektronen zur Sperrschicht der von der Basis und Kollektor 

gebildeten Diode. Von den positiven unkompensierten Donatorionen im n – leitenden 

Bereich der Sperrschicht werden sie in den Kollektor gesaugt und fließen zur 

positiven Elektrode. Der dadurch vom Emitter zum Kollektor fließende Strom von 

Elektronen („Kollektorstrom“), ist bis zu tausendmal größer als der Elektronenstrom 

vom Emitter zur Basis („Basisstrom“). Beim Abschalten der Hilfsspannung oder 

Umpolung sinkt der Kollektorstrom auf Null. 

3. Wie erkläre ich den Stoff? 

Da man davon ausgehen kann, in einer normal ausgestatteten Schule ca. 10 (mehr 

oder weniger funktionstüchtige) Baukasten - Sets zur Verfügung zu haben, ist diese 

Thematik geradezu prädestiniert, die Schüler selbst experimentieren zu lassen. 

Nach einer Einführungsphase (vgl. Tafelbild & Folien), in der die Schüler die 

grundlegenden Kenntnisse im Umgang mit Elektrizität erwerben sollen, können sie in 

Gruppen von bis zu 3 Leuten (ca. 30 Schüler / 10 Baukästen) selbstständig neue 

Erkenntnisse gewinnen. 

Dazu wäre es sinnvoll, Doppelstunden abzuhalten (ev. mit den Kollegen oder dem 

Schuladministrator sprechen). Die Schüler sollten zuerst mithilfe von Folien etc. die 

nötigen Einstiegsinformationen erhalten, um anschließend in Gruppen selbstständig 

„weiterzuforschen“. Im Anschluss daran fände ich es sehr wichtig, die erarbeiteten 

Ergebnisse auch noch zu vergleichen bzw. im Heft zu vermerken (vgl. Arbeitsblätter). 

Da wir uns in der 3. Klasse (bzw. am Beginn der 4.) Unterstufe befinden, sind noch 

nicht sehr viele Vorkenntnisse erforderlich. Die Schüler sollten aber schon wissen, 

was Strom eigentlich ist, und wie Spannungs- und Strommessung mithilfe eines 

Volt– bzw. Amperemeters funktioniert. Außerdem sollten sie wissen, wie man die 

Anzeigen der Multimeter etc. richtig abliest. Sinnvoll wäre auch, wenn die Schüler 

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schon grundlegendes Wissen über lineare Zusammenhänge hätten (Ohmsches 

Gesetz). 

Bei allen Versuchen ist es sehr wichtig, durch die Klasse zu gehen und den Schülern 

hilfreich zur Seite zu stehen bzw. bei, durch offensichtliche Wissenslücken 

verursachten, Misserfolgen weiterzuhelfen. Die Schüler verlieren sonst 

wahrscheinlich sehr schnell die Freude am Experimentieren. 

4. Tafelbild & 5. Folien 

Zur Erarbeitung des Grundwissens habe ich im Internet auf 

http://www.zum.de/dwu/uma.htm wirklich ausgezeichnete Folienvorlagen gefunden. 

Es gibt jeweils ein Aufgabenblatt, das man den Schülern kopiert (zum Ausfüllen), und 

eine Lösungsfolie, mit deren Hilfe man die Aufgaben gemeinsam mit den Schülern 

am Overheadprojektor erarbeitet. (vgl. Anhang 1 - 17) 

Jedoch ist folgende Auflistung keine vollständige Vorlage, einige Gebiete sollten auf 

jeden Fall noch genauer behandelt werden. 

Anhang 1: Hier wird erklärt, was elektrischer Strom eigentlich ist. (Gleichzeitig erfolgt 

hiermit die Einführung des Begriffs „Elektron“.) 

Anhang 2: gibt einige bekannte „Wirkungen“ des elektrischen Stroms wieder. Die 

Beispiele dafür sollen von den Schülern kommen. 

Anhang 3 & 4: Mithilfe dieser Folien erarbeitet man gemeinsam mit den Schülern die 

Grundlagen eines Stromkreislaufes, indem man ihn mit einem Wasserkreislauf in 

Verbindung bringt. (Anhang 2 wird für die Schüler kopiert, Anhang 3 ist für den 

Overheadprojektor gedacht.) Diese Folie eignet sich durch den Alltagsbezug sehr 

gut, um in die Thematik einzusteigen. 

Anhang 5 & 6: führen den Begriff „elektrische Stromstärke“ ein. 

Anhang 7 & 8: führen den Begriff „elektrische Spannung“ ein. 

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Anhang 9 & 10: Eine Vorlage mit den wichtigsten Schaltsymbolen, wobei ich nur 

jene aufgelistet habe, die die Schüler im Anschluss für die Versuche brauchen 

werden. 

Tafelbild: 

A 

V 

Amperemeter (zur Spannungsmessung) 

Voltmeter (zur Strommessung) 

Gleichstrom 

Wechselstrom 

Anhang 11 & 12: Der wichtigste Inhalt dieser Folien ist die graphische 

Veranschaulichung von Elektronenmangel und Elektronenüberschuss. 

Anhang 13 & 14: In diesen Folien wird der Unterschied zwischen Serien- und 

Parallelschaltung auf simple Art herausgearbeitet. 

Anhang 15 & 16: Anschließend werden die Gesetze für die Berechnung von in Serie 

bzw. parallel geschalteten Widerständen aufgelistet. Ich finde diese Folien wiederum 

auch für die Mitschrift der Schüler sehr geeignet. 

Tafelbild: An dieser Stelle sollte man den Schülern auch erklären, wie man die Volt- 

und Amperemeter in den Stromkreis schaltet. Außerdem sollte hier ein Beispiel 

gerechnet werden, um die Erklärungen zu veranschaulichen. 

(Die blau eingefärbten Begriffe sollen gemeinsam mit den Schülern erarbeitet 

werden.) 

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Serien- und Parallelschaltung von Widerständen: 

Zwei Beispiele: 

Serienschaltung: R1 = 5 Ω 

Parallelschaltung: R1 = 5 Ω 

R2 = 10 Ω also R = ? 

R2 = 10 Ω also R = ? 

Schaltung von Strom- und Spannungsmessern: 

R = R1 + R2 = 15 Ω 

1 

R 

1 1 3 

 

5 10 10 

26.10.2002 17 / 36 

 

1 

R 

1 

1 

 

R 

Zur Messung der Stromstärke muss man einen Strommesser („Amperemeter“) seriell 

in den Stromkreis schalten. Dadurch wird der Gesamtwiderstand des Stromkreises 

um den Widerstand RA des Amperemeters erhöht. 

Mit einem parallel geschaltetem Spannungsmesser („Voltmeter“) kann man (z.B.) die 

Spannung an einem Widerstand messen. Infolgedessen liegt auch der Widerstand 

RV des Voltmeters parallel zum „normalen“ Widerstand, der Gesamtwiderstand 

zwischen den Anschlussstellen ist also erniedrigt, und Spannungen und 

Stromstärken im Stromkreis sind verändert. 

Anhang 17: bietet die entsprechende Veranschaulichung für den Overheadprojektor. 

Anhang 18 & 19: Mithilfe dieser beiden Folien kann man den Schülern helfen, den 

undotierten Halbleiter zu verstehen. Allerdings sollte man nicht sofort von den 

Widerständen auf die Halbleiter übergehen, sondern den Übergang durch Beispiele 

etwas „sanfter“ gestalten.



Anhang 20: Hiermit kann man den n- und den p -dotierten Halbleiter 

veranschaulichen. (Erklärungen vgl. Theoretischer Hintergrund für den Lehrer; gilt für 

alle Folien) 

Anhang 21: veranschaulicht nun, wie eine Diode funktioniert und zeigt den 

Unterschied zwischen Sperr- und Durchlassrichtung einer Halbleiterdiode. 

Anhang 22 & 23: Falls noch Zeit bleibt, kann man den Schülern auch noch erklären, 

woraus ein Transistor besteht. (vgl. Oberstufen Protokoll; Lindenbauer Edith; 

passend dazu: Versuch: „Besteht ein Transistor aus 2 Dioden?“) 

6. Versuche 

Zeit 

Hier ein kurzer Überblick über die durchgeführten Experimente und deren ungefähre 

Dauer (Am Beginn hatten wir noch einige Schwierigkeiten mit der Handhabung und 

dem Aufbau der Versuche. Folgende Zeitangaben sind deshalb realistische 

Schätzungen der Mindestdauer (ohne gröbere Schwierigkeiten). Außerdem sollte 

man mit dem NTL- Baukasten bereits etwas vertraut sein, d.h. für Unterstufen - 

Schüler sind diese Zeitangaben unrealistisch. Generell ist zu sagen, dass man alle 

Versuche auf jeden Fall vorher ausprobieren sollte, um potentielle Fehlerquellen zu 

vermeiden (defekte Messgeräte oder Bauklötze, Steckfehler, …) 

1. Experimente mit Widerständen 

Ohmsches Gesetz 10 Min. 

Spezifischer Widerstand von Drähten 10 Min. 

Parallelschaltung von Ohmschen Widerständen 5 Min. 

Beleuchtungsregelung mittels Potentiometer 8 Min. 

2. Experimente mit Dioden 

Die Durchlassspannung der Silizium Diode 5 Min. 

Kennlinien von Halbleiterdioden 10 Min. 

Die Zenerdiode 7 Min. 

26.10.2002 18 / 36



Generell ist zu sagen, dass ich zu den einzelnen Versuchen fast keine 

Messergebnisse angeben kann. Bei den ersten 2-3 Versuchen hatten wir noch einige 

Schwierigkeiten mit dem Aufbau, außerdem haben wir am Ende des ersten 

Versuchsnachmittags bemerkt, dass die Messgeräte, die wir verwendeten, äußerst 

ungenau waren. Zudem kommt noch, dass wir bei den meisten Versuchen 

improvisieren mussten und nicht die angegebenen Widerstände verwendet haben 

(es gab keinen 500 Ω Widerstand). Da falsche Widerstände die 

Versuchsanordnungen und Messergebnisse beeinflussen würden, werde ich diese 

Messergebnisse nicht angeben. Für die Transformatorversuche (d.h. im 

Oberstufenprotokoll) gibt es allerdings gute Messergebnisse. 

Versuchsanordnungen (1) 

Versuchsdurchführungen (2) 

Theoretischer Hintergrund (3) 


(1) 

Material: 

Schaltplatte 

1 Schalter EIN – AUS 

2 Batterie 1,2 V 

2 Krokoklemmen mit Steckerstift 

1 Rolle Sicherungsdraht 0,1 mm 

2 Messinstrumente 

4 Verbindungsleitungen 

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Schaltung: Aufbau gemäß der Abbildung. Die Krokoklemmen mit Steckerstift 

werden in die beiden Anschlüsse gesteckt. Dann wird der Sicherungsdraht in die 

Krokoklemmen eingeklemmt. Als Spannungsquelle dient zunächst eine 1,2 V 

Batterie. Dort, wo später die zweite 1,2 V Batterie eingesteckt wird, wird zunächst 

eine Leitung gerade eingesetzt. Das Voltmeter (Messbereich 3 V, Gleichstrom) misst 

die angelegte Spannung, das Amperemeter (Messbereich 300 mA, Gleichstrom) 

misst die Stromstärke. 

(2) 

Versuch: 

Wir schließen den Schalter und messen die Spannung und die Stromstärke. Dann 

bilden wir den Quotienten aus Spannung und Stromstärke. Wir nennen ihn den 

elektrischen Widerstand des Drahtes. Er wird in der Einheit Ohm [Ω] gemessen. 

Spannung U = ……V 

Stromstärke I = …...mA = …….A 

Spannung 

U ....... V 

Widerstandswert R = ......... 

Stromstärke 

I ....... A 

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Dann setzen wir an der Stelle des schraffierten Bausteins die zweite Batterie ein. Die 

angelegte Spannung sollte nun doppelt so groß sein. Wir messen wieder die 

angelegte Spannung und die Stromstärke und berechnen den Widerstandswert des 

Drahtes. 



Spannung U ....... V 


Stromstärke 

I ....... A 

(Leider kann ich zu diesem Versuch keine Messwerte angeben, weil das verwendete 

Messgerät sehr ungenau war und die Messergebnisse somit hinfällig sind.) 

(3) 

Theoretischer Hintergrund und Erkenntnis: 

Verschiedene Verbraucher setzen dem elektrischen Strom bei gleicher Spannung 

einen unterschiedlichen Widerstand entgegen. Die Stromstärke durch den 

Verbraucher ist je nachdem größer oder kleiner. Der Quotient aus Spannung und 

Stromstärke hingegen ist immer gleich groß. Die Stromstärke ist proportional zur 

angelegten Spannung. Der Zusammenhang zwischen Spannung und Stromstärke 

wird durch das Ohmsche Gesetz beschrieben: 

Ohmsches Gesetz: 

U 

R 

I 

Das Ohmsche Gesetz wird auch in der Form U = R * I angegeben. 


(1) 

Material: 

Schaltplatte 


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1 Rolle Kupferdraht 0,2 mm 

1 Rolle Widerstandsdraht 0,2 mm 



Stromversorgung 

Schaltung: Aufbau gemäß der Abbildung. Das Voltmeter (Messbereich 10 V, 

Gleichstrom) misst zunächst an den Anschlüssen C und D die angelegte Spannung. 

In die Buchsen A und B stecken wir Krokoklemmen mit Steckerstift. Ein Stück 

Kupferdraht wird in den beiden Krokoklemmen eingeklemmt. Ein gleich langes Stück 

Widerstandsdraht wird vorbereitet. Das Amperemeter wird mit dem Messbereich 1 A 

(Gleichstrom) verwendet. Wir legen 5 V Gleichspannung an, das Voltmeter misst 

dann die am Draht liegende Spannung. 

26.10.2002 22 / 36



(2) 

1. Versuch: 

Wir schließen den Schalter kurzzeitig, stellen die angelegte Spannung so ein, dass 

das Voltmeter genau 5 Volt anzeigt, und messen die Stromstärke. Der Schalter 

sollte bald wieder geöffnet werden, da sich kein Verbraucher im Stromkreis befindet. 

Aus den Messwerten für Spannung und Stromstärke berechnen wir den Widerstand 

des Drahtstückes. 

Wir bestimmen die Länge l des eingespannten Drahtstückes genau und berechnen 

die Querschnittsfläche A. 

Der Durchmesser des Drahtes beträgt ……. mm. 

Die Querschnittsfläche beträgt daher r 2 π mm 2 = …….. mm 2 = ………… m 2 

Den spezifischen Widerstand ρ für 1 m Länge und 1 m 2 Querschnitt erhalten wir 

R * A 

durch diese Formel: m 

l 

2. Versuch: 





Stromstärke 

I ....... A 

Spezifischer Widerstand ρ = ………… 

Wir ersetzen den Kupferdraht durch den Widerstandsdraht und wiederholen die 

Messung des 1. Versuches. Wieder berechnen wir den Widerstand und den 

spezifischen Widerstand. Der Widerstandsdraht hat denselben Durchmesser und 

daher denselben Querschnitt wie der Kupferdraht. 



26.10.2002 23 / 36





Stromstärke 

I ....... A 


(Zu diesem Versuch kann ich leider keine Werte angeben, weil wir mit anderen 

Drähten gearbeitet haben.) 

(3) 


Wir wollen den spezifischen Widerstand von 2 Drähten aus unterschiedlichem 

Material bestimmen. Dieser kann berechnet werden, indem man für ein Drahtstück 

mit bekannter Länge und bekanntem Querschnitt den Widerstand bestimmt. Der 

spezifische Widerstand des Kupferdrahtes beträgt etwa 2.10 -8 , der des 

Widerstandsdrahtes ca. 1.10 -6 . Der Kupferdraht leitet also etwa 50-mal so gut wie der 

Widerstandsdraht. 

(vgl. Abbildung 1, Anhang 24) 


(1) 

Material: 

Schaltplatte 


1 Widerstand 500 ú 

1 Widerstand 1 kú 

1 Messinstrument 



26.10.2002 24 / 36



Schaltung: Aufbau gemäß der Abbildung. Wir verwenden in der Schaltung die 

Widerstände 500 Ω und 1 kΩ = 1000 Ω. Wir legen 9 V Gleichspannung an und 

kontrollieren die Spannung mit dem Voltmeter (Messbereich 10 V, Gleichstrom). Das 

Amperemeter (Messbereich 30 mA, Gleichstrom) wird zunächst in den Zweig des 

Stromkreises geschaltet, in dem sich der Widerstand 500 Ω befindet. 

(2) 

1. Versuch: 

Wir schließen den Schalter und messen die Stromstärke I1. 

2. Versuch: 

I1 = …….. mA = …….. A 

Wir vertauschen die „unterbrochene“ mit der schraffiert gezeichneten, geraden 

Leitung („A“) in den beiden Zweigen der Parallelschaltung. Wir schließen wieder den 

Schalter und messen die Stromstärke I2 durch den Widerstand 1 kΩ. 

3. Versuch: 

I2 = …….. mA = …….. A 


Leitung (“B“). Nach Schließen des Schalters messen wir nun die Stromstärke I. 

I = …….. mA = …….. A 

26.10.2002 25 / 36



Wir bilden die Summe der Stromstärken I1 und I2 in den beiden Zweigen der 

Parallelschaltung und vergleichen sie mit der Stromstärke im unverzweigten Teil der 

Schaltung. 

Den Gesamtwiderstand der Parallelschaltung erhalten wir durch Berechnung mithilfe 

des Ohmschen Gesetzes. 





Stromstärke 

I ....... A 

(Widerrum kann ich keine Werte angeben, weil wir keinen 500 Ω Widerstand hatten.) 

(3) 


Wir wollen durch Messung von Spannung und Stromstärke den Gesamtwiderstand 

bei einer Parallelschaltung von ohmschen Widerständen berechnen. 

Durch die Parallelschaltung eines zweiten Widerstandes wird die Stromstärke größer. 

Die Summe der Stromstärken in den Zweigen der Parallelschaltung ist so groß wie 

die Stromstärke im unverzweigten Teil der Schaltung. 

Der Gesamtwiderstand wird bei Parallelschaltung kleiner als die beiden 

Teilwiderstände. 

Dieser Gesamtwiderstand kann auch berechnet werden: 

1 1 1 

oder umgeformt 

R R R 

1 


(1) 

Material: 

Schaltplatte 


1 Lampenfassung 

2 

R1 

* R2 

R 

R R 

26.10.2002 26 / 36 

1 

2



1 Potentiometer 470 Ω 

1 Glühlampe E 10 10 V / 0,05 A 



Schaltung: Aufbau gemäß der Abbildung. Am Potentiometer liegt die volle angelegte 

Spannung. Ein Potentiometer hat 3 Anschlüsse, zwischen dem End- und dem 

mittleren Anschluss wird die Spannung für das Glühlämpchen abgegriffen. Wenn der 

Drehknopf ganz nach links gedreht ist, liegt am Glühlämpchen die kleinste 

Spannung. Wenn der Drehknopf hingegen ganz nach rechts gedreht ist, wird die 

maximale Spannung für das Glühlämpchen abgegriffen. 

Wir legen nun 10 V Gleichspannung an. Der Drehknopf des Potentiometers ist bis 

zum Anschlag gegen den Uhrzeigersinn gedreht. 

(2) 

Versuch: 

Wir schließen den Schalter und drehen den Regelknopf des Potentiometers langsam 

im Uhrzeigersinn. Das Glühlämpchen beginnt zu leuchten. Dann drehen wir wieder 

zurück nach links, wobei das Glühlämpchen erlischt. 

Hinweis: Wenn wir statt des Glühlämpchens ein Voltmeter angeschlossen hätten, 

könnten wir die am Verbraucher liegende Teilspannung bestimmen. 

26.10.2002 27 / 36



(3) 


Mithilfe eines Potentiometers lässt sich die Spannung an einem Glühlämpchen 

(allgemein: an einem Verbraucher) regeln. 

(vgl. Abbildung 2 & 3, Anhang 25) 

Die Durchlassspannung der Silizium Diode 

(1) 

Material: 

Schaltplatte 

1 Lampenfassung E 10 

1 Si – Diode 

1 Glühlampe E 10 10 V / 0,05 A 



26.10.2002 28 / 36



Schaltung: Aufbau gemäß der Abbildung. Die Diode wird mit einem Glühlämpchen 

10 V / 0,05 A in Reihe geschaltet. Das Voltmeter (Messbereich 10 V, Gleichstrom) 

misst die Spannung an der Diode. 

(2) 

1. Versuch: 

Die Diode wird in Sperrrichtung eingesteckt. Das Voltmeter zeigt 10 V. 

Wir messen zum Vergleich die angelegte Spannung. 

Die gesamte Spannung liegt an der Diode, am Glühlämpchen entsteht also kein 

Spannungsabfall, weil kein Strom fließt (wenn I = 0 ist, dann ist auch U = R * I = 0) 

2. Versuch: 

Die Diode wird in Durchlassrichtung eingesteckt. Das Voltmeter zeigt 0,8 V. 

Die Diode nimmt eine „Durchlassspannung“ auf, ist also nicht ideal durchgängig. 

(3) 


Wir untersuchen, ob die Diode in Sperrrichtung ideal (also völlig) sperrt und ob sie in 

Durchlassrichtung ideal (also ohne Spannungsabfall) durchgängig ist. Die 

Ergebnisse zeigten, dass in der Sperrrichtung an der Diode die gesamte-, in der 

Durchlassrichtung nur die Durchlassspannung (bei Silizium 0,7 Volt) liegt. 


(1) 

Material: 

Schaltplatte 

1 Widerstand 100 Ω 



1 Ge – Diode 

(vgl. Abbildung 4 & 5, Anhang 26) 

26.10.2002 29 / 36






Schaltung: Wir bauen die Schaltung gemäß der Abbildung auf. Zuerst wird das 

Verhalten der Siliziumdiode untersucht. Sie ist in Durchlassrichtung eingesteckt. Der 

Widerstand 100 Ω dient zum Schutz für die Diode. Das Voltmeter misst die an der 

Diode anliegende Spannung (Messbereich 3 V, Gleichstrom). Das Amperemeter wird 

mit dem Messbereich 30 mA (Gleichstrom) verwendet. 

(2) 

1. Versuch: 

Wir legen Gleichspannung an und erhöhen sie langsam. Die vom Voltmeter 

angezeigte Spannung an der Siliziumdiode soll der Reihe nach die in der Tabelle 

angeführten Werte annehmen. Die jeweilige Stromstärke wird in die Tabelle 

eingetragen. 

26.10.2002 30 / 36



Spannung (in V) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 

Stromstärke (in mA) …. …. ….. ….. ….. …... …... 

Wir tragen die Messwerte anschließend in ein Diagramm ein und verbinden die 

einzelnen Punkte. 

2. Versuch: 

Wir ersetzen die Siliziumdiode durch die Germaniumdiode und den Widerstand 

100 Ω durch den Widerstand 500 Ω. Die Germaniumdiode wird ebenfalls in 

Durchlassrichtung eingesteckt. Die angelegte Spannung wird der Reihe nach so 

eingestellt, dass das Voltmeter die in der Tabelle angegebenen Werte anzeigt. Die 

gemessene Stromstärke wird in die Tabelle eingetragen. 

Spannung (in V) 0,1 0,2 0,4 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 

Stromstärke (in mA) …. …. ….. ….. ….. …... …... ….. 

Die Messwerte werden ebenfalls in ein Diagramm eingetragen und die Punkte 

verbunden. 

(Zu diesem Versuch kann ich wieder keine Messwerte angeben, weil wir keinen 

500 ú Widerstand hatten.) 

3. Versuch: 

Wir stecken die Germaniumdiode und dann die Siliziumdiode in Sperrrichtung ein 

und legen 10 Volt Gleichspannung an. Das Voltmeter zeigt nun eine viel höhere 

Spannung als in den beiden ersten Versuchen an. Will man die Messwerte ebenfalls 

in das Diagramm einzeichnen, so muss für die Sperrrichtung ein anderer Maßstab 

gewählt werden. 

26.10.2002 31 / 36



(3) 


Wir wollen für eine Silizium- und eine Germaniumdiode den Zusammenhang 

zwischen angelegter Spannung und Stromstärke untersuchen. Die Stromstärke 

hängt bei unterschiedlichen Dioden von der angelegten Spannung ab. Wenn man die 

Stromstärke in Abhängigkeit von der an der Diode liegenden Spannung in ein 

Diagramm einzeichnet, erhält man die Kennlinie der Diode. 

Bei einer Halbleiterdiode fließt in Sperrrichtung ein geringer Strom, der sogenannte 

Sperrstrom. 


(1) 

Material: 

Schaltplatte 


1 Z – Diode 4,7 V 

1 Glühlampe E 10 10 V / 0,05A 




(vgl. Abbildung 6, Anhang 27) 

26.10.2002 32 / 36



Schaltung: Aufbau gemäß der Abbildung. Glühlämpchen und Zenerdiode (in 

Sperrrichtung) sind in Serie geschaltet. Das Voltmeter misst die „Sperrspannung“ an 

der Zenerdiode. 

(2) 

Versuch: 

Die Gleichspannung wird von Null langsam bis 10 Volt erhöht. Dabei werden 

Voltmeter und Glühlämpchen beobachtet. 

(3) 

N 


In Durchlassrichtung verhalten sich Zenerdioden wie Siliziumdioden. In Sperrrichtung 

zeigen sie jedoch ein anderes Verhalten. 

26.10.2002 33 / 36



Die Spannung an der Zenerdiode steigt nur bis etwa 4,7 Volt, dann bleibt sie trotz 

Erhöhung der angelegten Spannung nahezu konstant, wobei das Glühlämpchen 

Stromfluss anzeigt (trotz Sperrrichtung!). 

Erkenntnis: 

Wenn Zenerdioden in Sperrrichtung geschaltet werden, bricht bei einer bestimmen 

Spannung (der „Durchbruchspannung“ der Diode) ein Strom durch. Bei Erhöhung der 

angelegten Spannung bleibt die an der Zenerdiode liegende Spannung ziemlich 

konstant. 

7. Experimentelle Schwierigkeiten 

Generell ist zu sagen, dass man alle Versuche, die man mit den Schülern 

durchführen möchte, vorher ausprobieren sollte. Außerdem bedürfen die NTL 

Baukästen einer regelmäßigen Wartung. (Bei uns war z. B. die Zenerdiode 

von Beginn an defekt, was uns einige Zeit kostete. Als wir dann das Problem 

erkannt hatten, mussten wir erst eine neue in den Baustein einlöten.) 

Man sollte sich nicht auf Batterien verlassen. Wir haben erkannt, dass es 

unkomplizierter ist, von Beginn an ein Netzgerät zu verwenden. 

Wenn ein Versuch nicht auf Anhieb funktioniert, muss man erst herausfinden, 

was defekt sein könnte (Kabel, Bauteile, Messgeräte,…). 

Die Stecker zum Einklemmen der Drähte sind etwas kompliziert zu handhaben 

(man braucht „3 Hände“). 

Wir verwendeten zu Beginn Messgeräte, die uns sehr ungenaue Werte 

lieferten, was bei einigen Versuchen zu keinem Ergebnis führte, obwohl die 

Schaltung richtig aufgebaut war. Man sollte also auch die Messgeräte vorher 

überprüfen. 

Außerdem sind an manchen Messgeräten die Werte nur sehr ungenau 

abzulesen. 

Man muss vor allem flexibel sein. Wenn man nicht den richtigen Draht oder 

Widerstand zu Verfügung hat, nimmt man eben einen anderen. Bei den 

Schülerversuchen geht das allerdings nicht so einfach. Man sollte sich vorher 

überlegen wie viel man an welchen Materialien hat und wie man sie am 

26.10.2002 34 / 36



besten verwendet. Außerdem ändern sich dabei ja die Messwerte bzw. muss 

man aufpassen, dass der Schutzwiderstand nicht zu klein für eine Diode etc. 

wird. 

Aufpassen muss man vor allem bei den Dioden auf die Stromrichtung 

(technische oder konventionelle). 

Die Schaltplatten nützen sich mit der Zeit ab. Manche Platten funktionieren nur 

noch am Rand einwandfrei (man steckt normal in die Mitte). Man sollte die 

Schüler also motivieren, die Schaltung mit möglichst wenig Bauteilen (Kabel 

verwenden, überflüssige Bauteile rausnehmen) und am Rand zu bauen. 

Oft mussten wir die Einstellungen an den Messgeräten variieren. Man sollte 

die Schüler auf die Auswirkungen eines zu kleinen Messbereichs auf das 

Messgerät aufmerksam machen. „Lieber einmal mehr hinunterschalten als das 

Messgerät zu ruinieren.“ 

Vorher überlegen sollte man sich auch, was man sonst noch benötigt. Für den 

Versuch mit der „automatischen Beleuchtung“ z.B. mussten wir eine Kerze 

(Taschenlampe oder ähnliches) besorgen. 

Nach der Eingewöhnungsphase gelingen die Versuche dann auch viel 

8. Medien 

schneller und besser. Man kennt seine gängigen Fehlerquellen. 

Außer dem Overheadprojektor und der Tafel werden bei dieser Thematik keine 

weiteren Medien benötigt. Die Versuche sollen ja selbstständig von den Schülern 

durchgeführt und ausgewertet werden. Am Ende sollte man dann noch die 

Ergebnisse und Erkenntnisse vergleichen. 

9. Was diktiere ich ins Heft? 

Die Arbeitsblätter veranlassen die Schüler einerseits dazu, mitzuarbeiten, und 

andererseits dienen sie gleichzeitig als Mitschrift. Selbiges gilt für die Folien. 

Die Schüler haben alleine durch die Folien und Arbeitsblätter eine „Basis“ für die 

Mitschrift. Natürlich sollten noch einige Dinge ergänzt werden (die Folien sind ja nicht 

vollständig ausgearbeitet, es fehlt z.B. der Innenwiderstand eines Gerätes), wie z.B. 

26.10.2002 35 / 36



natürlich die Messergebnisse, die Mitschrift an der Tafel, die gewonnenen 

Erkenntnisse und individuelle Zusatzinformationen der Schüler. Man sollte die 

Mitschrift der Schüler vielleicht im Nachhinein kontrollieren, um zu erfahren, was man 

noch einmal wiederholen sollte und welche Messungen nicht funktioniert haben. 

10. Anmerkungen 

Kritiken und Verbesserungsvorschläge 

(vgl. Experimentelle Schwierigkeiten) 

11. Anhang 

Anhang 1 (S. 1 – S. 23): FOLIEN 

Anhang 2 (S. 24 – S. 27): VERSUCHSABBILDUNGEN 

Anhang 3 (S. 28 - S. ): ARBEITSBLÄTTER für die Schüler 

Anmerkung: Die Arbeitsblätter für die Schüler sind jeweils als Kopiervorlage für die 

Schüler bzw. als Lösungsvorschlag für den Lehrer gedacht. Allerdings konnte ich 

nicht alles vollständig ausfüllen, weil wir bei den meisten Messungen andere 

Widerstände bzw. Materialen (anderer Draht beim spezifischen Widerstand) 

verwendet haben („improvisiert“). Ich habe mich aber bemüht, trotzdem möglichst 

viele Lösungsansätze zu geben. Die Arbeitsblätter sind im Wesentlichen (bis auf 

einige Vereinfachungen) von den obigen Versuchsanleitungen (vgl. Versuche) 

übernommen worden. 

26.10.2002 36 / 36



Literaturverzeichnis: 

Quellenangaben (in verwendeter Reihenfolge): 

Versuchsunterlagen aus dem Schulversuchspraktikum 

Schülerversuche Elektronik 

Walcher, Wilhelm: Praktikum der Physik 

Teubner, 1994 

ISBN: 3-519-13038-6 

Sexl u. a., Physik 3, Neubearbeitung 

Ueberreuter, 1991 (1. Auflage) 

ISBN:3-209-01191-5 

Dr.Josef Schreiner: Angewandte Physik 1 

Hölder-Pichler-Tempsky, 1983 

Gollenz – Breyer – Eder – Tentschert: Lehrbuch der Physik 3. Klasse 

öbv & hpt Wien 

Bader – Walz: Blickpunkt Physik 4 (für AHS) 

E. Dorner GmbH, Wien 1998 

ISBN: 3-7055-0193-3 

Hohl – Unterberger: Von der Physik 3 

E. Dorner GmbH, Wien 1997 

ISBN: 3-7055-0126-7 

http://www.zum.de/dwu/pep002vs.htm 

http://www.zum.de/dwu/umapet.htm 

26.10.2002 37 / 36

Anhang 1

Anhang 2

Anhang 3

Anhang 4

Anhang 5

Anhang 6

Anhang 7

Anhang 8

Anhang 9

Gleichstromquelle (z.B. Batterie, Akku,…) 

Leitung 

Glühlampe 

Leitungen ohne Verbindung 

Leitungen mit Verbindung 

Schalter (offen) 

Schalter (geschlossen) 

Widerstand 

Diode 

Transistor 

Anhang 10

Anhang 11

Anhang 12

Anhang 13

Anhang 14

Anhang 15

Anhang 16

Anhang 17

Anhang 18

Anhang 19

Anhang 20

Anhang 21

Anhang 22

Anhang 23

Abbildung 1: Spezifischer Widerstand von Drähten 

Anhang 24

Abbildung 2 & 3: Beleuchtungsregelung mittels Potentiometer 

Anhang 25

Abbildung 4 & 5: Die Durchlassspannung der Siliziumdiode 

Anhang 26

Abbildung 6: Kennlinien von Halbleiterdioden 

Anhang 27

Du brauchst: 

Schaltplatte 


2 Batterie (Akku) 1,2 V 






Aufbau: Aufbau gemäß der Abbildung. Die Krokoklemmen mit Steckerstift werden in 

die beiden Anschlüsse gesteckt. Dann wird der Sicherungsdraht in die 






Versuch: 

Anhang 28








Stromstärke 

I ....... A 




Drahtes. 





Stromstärke 

I ....... A 

Was sollst Du Dir merken? 


einen unterschiedlichen …………… entgegen. Die Stromstärke durch den 


Stromstärke hingegen ist immer ……………. Die Stromstärke ist proportional zur 

angelegten ……………. Der Zusammenhang zwischen Spannung und Stromstärke 



....... 

R 

....... 

Das Ohmsche Gesetz wird auch in der Form U = …….. angegeben. 

Anhang 29

Du brauchst: 

Schaltplatte 


2 Batterie (Akku) 1,2 V 






Aufbau: Aufbau gemäß der Abbildung. Die Krokoklemmen mit Steckerstift werden in 

die beiden Anschlüsse gesteckt. Dann wird der Sicherungsdraht in die 






Versuch: 

Anhang 30








Stromstärke 

I ....... A 




Drahtes. 





Stromstärke 

I ....... A 



einen unterschiedlichen Widerstand entgegen. Die Stromstärke durch den 


Stromstärke hingegen ist immer gleich groß. Die Stromstärke ist proportional zur 

angelegten Spannung. Der Zusammenhang zwischen Spannung und Stromstärke 



U 

R 

I 

Das Ohmsche Gesetz wird auch in der Form U = R * I angegeben. 

Anhang 31

Du brauchst: 

Schaltplatte 









Aufbau: Aufbau gemäß der Abbildung. Das Voltmeter (Messbereich 10 V, 







1. Versuch: 




Anhang 32








durch diese Formel: 

2. Versuch: 


R * A 

m 

l 




Stromstärke 

I ....... A 










Stromstärke 

I ....... A 



Anhang 33

Wir wollen den …………………………. von 2 Drähten aus unterschiedlichem Material 

bestimmen. Dieser kann berechnet werden, indem man für ein Drahtstück mit 

bekannter ………. und bekanntem ……………….. den …………………bestimmt. Der 




Anhang 34

Du brauchst: 

Schaltplatte 









Aufbau: Aufbau gemäß der Abbildung. Das Voltmeter (Messbereich 10 V, 







1. Versuch: 




Anhang 35








durch diese Formel: 

2. Versuch: 


R * A 

m 

l 




Stromstärke 

I ....... A 










Stromstärke 

I ....... A 



Anhang 36

Wir wollen den spezifischen Widerstand von 2 Drähten aus unterschiedlichem 

Material bestimmen. Dieser kann berechnet werden, indem man für ein Drahtstück 

mit bekannter Länge und bekanntem Querschnitt den Widerstand bestimmt. Der 




Anhang 37

Du brauchst: 

Schaltplatte 








Aufbau: Aufbau gemäß der Abbildung. Wir verwenden in der Schaltung die 





1. Versuch: 


2. Versuch: 

I1 = …….. mA = …….. A 

Anhang 38




3. Versuch: 

I2 = …….. mA = …….. A 



I = …….. mA = …….. A 



Schaltung. 







Stromstärke 

I ....... A 


Wir wollen durch Messung von Spannung und Stromstärke den ……………………. 


Durch die Parallelschaltung eines zweiten Widerstandes wird die Stromstärke 

……….. Die Summe der Stromstärken in den Zweigen der Parallelschaltung ist 

………… wie die Stromstärke im unverzweigten Teil der Schaltung. 

Der Gesamtwiderstand wird bei Parallelschaltung ………… als die beiden 



. 

1 1 1 


R R R 

1 

2 

.......... .. 

R 

.......... .. 

Anhang 39

Du brauchst: 

Schaltplatte 








Aufbau: Aufbau gemäß der Abbildung. Wir verwenden in der Schaltung die 





1. Versuch: 


2. Versuch: 

I1 = …….. mA = …….. A 

Anhang 40




3. Versuch: 

I2 = …….. mA = …….. A 



I = …….. mA = …….. A 



Schaltung. 







Stromstärke 

I ....... A 


Wir wollen durch Messung von Spannung und Stromstärke den Gesamtwiderstand 


Durch die Parallelschaltung eines zweiten Widerstandes wird die Stromstärke größer. 

Die Summe der Stromstärken in den Zweigen der Parallelschaltung ist so groß wie 

die Stromstärke im unverzweigten Teil der Schaltung. 

Der Gesamtwiderstand wird bei Parallelschaltung kleiner als die beiden 



. 

1 1 1 


R R R 

1 

2 

R1 

* R2 

R 

R R 

1 

2 

Anhang 41

Du brauchst: 

Schaltplatte 



1 Potentiometer 470 ú 

1 Glühlampe E 10 10 V / 0,05 A 




Aufbau: Aufbau gemäß der Abbildung. Am Potentiometer liegt die volle angelegte 








Versuch: 




Anhang 42


könnten wir die am Verbraucher liegende Teilspannung bestimmen 


Mithilfe eines …………………. lässt sich die Spannung an einem Glühlämpchen 


Anhang 43

Du brauchst: 

Schaltplatte 



1 Potentiometer 470 ú 

1 Glühlampe E 10 10 V / 0,05 A 




Aufbau: Aufbau gemäß der Abbildung. Am Potentiometer liegt die volle angelegte 








Versuch: 




Anhang 44


könnten wir die am Verbraucher liegende Teilspannung bestimmen 


Mithilfe eines Potentiometers lässt sich die Spannung an einem Glühlämpchen 


Anhang 45

Du brauchst: 

Schaltplatte 



1 Glühlampe E 10 10 V / 0,05 A 



Durchlassspannung der Siliziumdiode 

Aufbau: Aufbau gemäß der Abbildung. Die Diode wird mit einem Glühlämpchen 10 V 

/ 0,05 A in Reihe geschaltet. Das Voltmeter (Messbereich 10 V, Gleichstrom) misst 

die Spannung an der Diode. 

1. Versuch: 

Die Diode wird in Sperrrichtung eingesteckt. Das Voltmeter zeigt ………..V. 




2. Versuch: 

Anhang 46

Die Diode wird in Durchlassrichtung eingesteckt. Das Voltmeter zeigt ………V. 



Wir untersuchen, ob die Diode in Sperrrichtung ideal (also ……..) sperrt und ob sie in 

Durchlassrichtung ideal (also ……………………..) durchgängig ist. Die Ergebnisse 

zeigten, in der Sperrrichtung liegt an der Diode die gesamte-, in der 

Durchlassrichtung die …………………………. (bei Silizium 0,7 Volt). 

Anhang 47

Du brauchst: 

Schaltplatte 



1 Glühlampe E 10 10 V / 0,05 A 



Durchlassspannung der Siliziumdiode 

Aufbau: Aufbau gemäß der Abbildung. Die Diode wird mit einem Glühlämpchen 10 V 

/ 0,05 A in Reihe geschaltet. Das Voltmeter (Messbereich 10 V, Gleichstrom) misst 

die Spannung an der Diode. 

1. Versuch: 

Die Diode wird in Sperrrichtung eingesteckt. Das Voltmeter zeigt ………..V. 




2. Versuch: 

Anhang 48

Die Diode wird in Durchlassrichtung eingesteckt. Das Voltmeter zeigt 0 V. 



Wir untersuchen, ob die Diode in Sperrrichtung ideal (also völlig) sperrt und ob sie in 

Durchlassrichtung ideal (also ohne Spannungsabfall) durchgängig ist. Die 

Ergebnisse zeigten, in der Sperrrichtung liegt an der Diode die gesamte-, in der 

Durchlassrichtung die Durchlassspannung (bei Silizium 0,7 Volt). 

Anhang 49

Du brauchst: 

Schaltplatte 









Aufbau: Wir bauen die Schaltung gemäß der Abbildung auf. Zuerst wird das 





1. Versuch: 



Anhang 50


eingetragen. 

Spannung (in V) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 




2. Versuch: 






Spannung (in V) 0,1 0,2 0,4 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 



verbunden. 

3. Versuch: 








zwischen angelegter ……………….. und …………………. untersuchen. Die 

Stromstärke hängt bei unterschiedlichen Dioden von der angelegten Spannung ab. 

Anhang 51

Wenn man die Stromstärke in Abhängigkeit von der an der Diode liegenden 

Spannung in ein Diagramm einzeichnet, erhält man die ……………….der Diode. 


………………… 

Anhang 52

Du brauchst: 

Schaltplatte 









Aufbau: Wir bauen die Schaltung gemäß der Abbildung auf. Zuerst wird das 





1. Versuch: 



Anhang 53


eingetragen. 

Spannung (in V) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 




2. Versuch: 






Spannung (in V) 0,1 0,2 0,4 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 



verbunden. 

3. Versuch: 








zwischen angelegter Spannung und Stromstärke untersuchen. Die Stromstärke 

hängt bei unterschiedlichen Dioden von der angelegten Spannung ab. Wenn man die 

Anhang 54

Stromstärke in Abhängigkeit von der an der Diode liegenden Spannung in ein 

Diagramm einzeichnet, erhält man die Kennlinie der Diode. 


Sperrstrom. 

Anhang 55

Du brauchst: 

Schaltplatte 


1 Z – Diode 4,7 V 






Aufbau: Aufbau gemäß der Abbildung. Glühlämpchen und Zenerdiode (in 



Versuch: 






Anhang 56

Die Spannung an der Zenerdiode steigt nur bis etwa ……. Volt, dann bleibt sie trotz 

Erhöhung der angelegten Spannung nahezu ………….., wobei das Glühlämpchen 

…………………. (trotz Sperrrichtung!). 

Erkenntnis: 


Spannung (der „……………………………“ der Diode) ein Strom durch. Bei Erhöhung 

der angelegten Spannung bleibt die an der Zenerdiode liegende Spannung ziemlich 

……………….. 

Anhang 57

Du brauchst: 

Schaltplatte 


1 Z – Diode 4,7 V 






Aufbau: Aufbau gemäß der Abbildung. Glühlämpchen und Zenerdiode (in 



Versuch: 






Anhang 58

Die Spannung an der Zenerdiode steigt nur bis etwa 4,7 Volt, dann bleibt sie trotz 

Erhöhung der angelegten Spannung nahezu konstant, wobei das Glühlämpchen 

Stromfluss anzeigt (trotz Sperrrichtung!). 

Erkenntnis: 


Spannung (der „Durchbruchspannung“ der Diode) ein Strom durch. Bei Erhöhung der 

angelegten Spannung bleibt die an der Zenerdiode liegende Spannung ziemlich 

konstant. 

Anhang 59

PHYSIKALISCHES SCHULVERSUCHSPRAKTIKUM I

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