V Elektromagnete und Schaltungen

Anwendungen von Elektromagneten und Schaltern
Posten 1: Schaltungen
a) Die Waschmaschine: Ein Beispiel für eine UND-Schaltung
Die Waschmaschine läuft erst, wenn die Fülltür geschlossen und der Einschaltknopf betätigt wird. (In
der Tür ist ein zusätzlicher Schalter eingebaut.)
a) Bauen Sie die Schaltung mit zwei Schaltern (einen für die Tür, einen für den Einschaltknopf), einer
Stromquelle und einer Glühlampe (= Waschmaschine) zusammen.
b) Zeichnen Sie den Schaltplan.
b) Die Innenbeleuchtung von Autos: Ein Beispiel für eine ODER-Schaltung
In den meisten Autos wird die Innenbeleuchtung eingeschaltet, sobald eine (oder mehrere) der vier
Türen geöffnet wird. (In jeder Tür ist ein Schalter eingebaut.) Wie funktioniert das?
a) Bauen Sie die Schaltung mit zwei Schaltern (einen für jede Tür), einer Stromquelle und einer
Glühlampe (= Innenbeleuchtung) zusammen.
b) Zeichnen Sie den Schaltplan.
c) Die Treppenhausbeleuchtung: Ein Beispiel für eine Wechsel-Schaltung
In jeder Wohnung ergibt sich das Problem, dass eine Lampe von zwei verschiedenen Stellen aus
bedient werden soll. So soll z.B. die Treppenhausbeleuchtung im Parterre eingeschaltet werden
können und im ersten Stock wieder ausgeschaltet werden können. Die umgekehrte Reihenfolge muss
natürlich auch möglich sein. Wie löst man dieses Problem?
a) Bauen Sie die Schaltung mit zwei Schaltern, einer Stromquelle und einer Glühlampe zusammen.
b) Zeichnen Sie den Schaltplan.
Posten 2: Die elektrische Klingel
1. Eine elektrische Klingel funktioniert nach dem System der Selbstunterbrechung. Das heisst, sie ist
so konstruiert, dass der Stromkreis ständig ein- und ausgeschaltet wird - und zwar von selbst,
ohne dass jemand ständig auf einen Knopf herumdrücken muss.
Klöppel
Eisenblech
Elektromagnet
Glocke
S1
a) Zeichnen Sie den Verlauf des Stromflusses ein, wenn der Schalter S1 geschlossen wird. Welchen
Zweck erfüllt der Elektromagnet?
b) Das Eisenblech ist mit dem Klöppel verbunden und kann sich auf und ab bewegen. Zeichnen Sie
ein, in welche Position das Eisenblech bewegt wird, wenn durch den Elektromagneten ein Strom
fliesst.
c) Das Eisenblech ist zusätzlich mit einer Kontaktstelle verbunden, wo der Stromkreis unterbrochen
werden kann. Zeichnen Sie ein, wo sich diese Kontaktstelle befindet. Was geschieht mit dem
Stromkreis, wenn sich das Eisenblech in der Position wie in b) beschrieben befindet?
d) Was geschieht dann mit dem Elektromagneten?
e) In welche Position wird dadurch das Eisenblech bewegt?
f)
Was geschieht dann mit dem Stromkreis?
2. Hier sehen Sie eine Modellschaltung für eine elektrische Klingel.
a) Ergänzen Sie die Zeichnung. Solange der Schalter S1
geschlossen ist, soll sich das Eisenblech ständig hinund herbewegen!
b) Zeichnen Sie den Verlauf des Stromflusses ein, wenn
der Schalter S1 geschlossen wird.
c) Bezeichnen Sie die Kontaktstelle, wo der Stromkreis
immer wieder unterbrochen wird.
d) Verdrahten Sie das aufgestellte Modell so, dass es
nach demselben Prinzip funktioniert. Achtung: Vor dem
Einschalten von der Lehrperson kontrollieren lassen!
e) Beschreiben Sie die Funktionsweise der elektrischen
Klingel. Wie geht es hier weiter?
Isolator
S1
Isolator
«Der Klingelknopf wird gedrückt → der Stromkreis ist geschlossen → der Elektromagnet ..............
............................... → ......................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................»
LG Rämibühl, 5. Klasse: Elektromagnete und Schaltungen
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sgamper
Posten 3: Das Relais
1. Ein Relais ist ein Schalter, mit dem man einen Stromkreis schliessen oder unterbrechen kann. Bei
einem Relais werden die Kontakte nicht von Hand, sondern mit Hilfe eines Elektromagneten geöffnet und geschlossen.
a) Zeichnen Sie in der Abbildung rechts ein, wo der Strom
Eisenanker
durchfliesst, wenn der Schalter S1 geschlossen wird. Welchen Zweck erfüllt die Spule?
..............................................................................................
b) Der Eisenanker kann sich um den Drehpunkt (siehe Abbildung) drehen. Zeichnen Sie ein, in welche Position der
Eisenanker bewegt wird, wenn durch die Spule ein Strom
fliesst.
c) Welche Kontakte (1, 2, 3) berühren sich, wenn der Schalter S1 geschlossen ist?
d) Welche Kontakte (1, 2, 3) berühren sich, wenn der Schalter S1 geöffnet ist?
e) Würde das Relais auch funktionieren, wenn der Eisenanker
nicht aus Eisen, sondern aus Aluminium wäre? Begründen
Sie Ihre Antwort.
Spule
Anschlüsse
S1
Drehpunkt
............................................................................................................................................................
2. Schauen Sie sich das Relais, das auf dem Tisch liegt, genau an. Drücken Sie auf den Tastschalter und beobachten Sie, welche Kontakte geöffnet und welche geschlossen sind, wenn der
Elektromagnet eingeschaltet ist. Beobachten Sie auch, welche Kontakte geöffnet und welche
geschlossen sind, wenn der Elektromagnet ausgeschaltet ist.
3. Mit Hilfe des vorliegenden Relais sollen verschiedene Schaltungen aufgebaut werden. Das Relais
besitzt drei Anschlüsse; diese sollen so verwendet werden, dass mit dem Relais ein oder zwei
Lämpchen auf verschiedene Arten gesteuert werden.
Achtung: Das Netzgerät ist nur für das Relais da! Das Lämpchen braucht eine eigene Stromquelle, nämlich die Batterie!
Bauen Sie die drei Varianten a), b) und c) zusammen und ergänzen Sie die untenstehenden
Skizzen (unter Verwendung von Schaltzeichen) so, dass
a) ein Lämpchen aufleuchtet, während man auf den Tastschalter drückt, und auslöscht, während
man loslässt
b) ein Lämpchen leuchtet, während man den Tastschalter loslässt, und auslöscht, während man ihn
hinunterdrückt
c) zwei Glühbirnchen abwechslungsweise ein- und ausgeschaltet werden. Beim Hinunterdrücken
des Tastschalters soll nur das eine Lämpchen brennen, beim Loslassen nur das andere!
a)
b)
S1
c)
S1
LG Rämibühl, 5. Klasse: Elektromagnete und Schaltungen
S1
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sgamper
Posten 4: Der elektrische Gong
1. Ein Eisenstab ist an einer Feder befestigt. Der Eisenstab befindet sich genau oberhalb eines
Elektromagneten.
Drücken Sie auf den Schalter und beobachten Sie, was passiert. Lassen Sie anschliessend den
Schalter los und beobachten Sie wieder, was passiert.
2. Betätigen Sie den «richtigen» Gong. Beobachten Sie wieder genau, was geschieht.
3. Beschreiben Sie, was im einzelnen passiert, wenn ein elektrischer Gong betätigt wird (siehe Bild):
«Der Klingelknopf wird gedrückt → der Stromkreis ist geschlossen → der Elektromagnet ..............
............................... → ......................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................»
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sgamper

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