Hannover 2010 – wissenschaftliches Programm

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DD: Fachverband Didaktik der Physik

DD 19: Postersitzung

DD 19.42: Poster

Dienstag, 9. März 2010, 16:00–18:00, Foyer Osteingang

Die richtige Vorstellung vom elektrischen Strom — •Markus Kühn — Universität des Saarlandes, 66123 Saarbrücken, Deutschland

Die für elektrische Stromkreise verbreitete Wasserkreisanalogie wird mit deren Anschaulichkeit erklärt. Respektive Ursache und Wirkung entsprechen Ladung, Spannung und Stromstärke im elektrischen System hier Volumen, Druckdifferenz und Volumenstrom. Den drei elementaren Baugliedern Widerstand, Kondensator und Spule stehen lediglich Rohrleitung und Behälter gegenüber. Ein analoges Element zur Spule, welche Energie im magnetischen Feld speichert, fehlt. Mit bewegten Ladungen verbundene magnetische Felder bleiben unberücksichtigt. Die Analogie Kondensator-Wasserbehälter ist zumindest hinsichtlich der Kräfte zwischen den Platten fragwürdig, da auch elektrische Felder im Modell nicht berücksichtigt werden. Überhaupt kann eine Wasserkreisanalogie auf dem Fundament von positiven und negativen Ladungen nicht aufsetzen. Der Wasserkreisanalogie wird eine multimediale "Bottom-up" Strategie ausgehend von beiden Ladungssorten und ihren Feldern gegenübergestellt. Die Kontaktierung geladener Kondensatorplatten mit unterschiedlichen Materialien leitet zu Widerstand und Strömungsfeld über. Dem sich entladenden Kondensator wird die Batterie gegenübergestellt, die permanent Ladungen nachliefert. Zur nachhaltigen Illustration der zugrundeliegenden Physik dienen Animationen, Videos und interaktive Experimente. Fehlinterpretationen aus der Wasserkreisanalogie können vermieden werden: Den Rotor eines Elektromotors z. B. treibt der elektrische Strom nicht wie strömendes Wasser ein Laufrad an, sondern über sein Feld.