Supraleitung

Zielgruppe: Schulklassen der Jahrgangsstufe: 8, 9, 10, 11, 12, 13, EF, Q1, Q2
Kategorie: Physik

Wenn Züge schweben...

Was passiert, wenn ein Material bei tiefen Temperaturen seinen elektrischen Widerstand verliert und supraleitend wird? Die Schülerinnen und Schüler sehen eine Modelleisenbahn schweben und erkunden charakteristische Eigenschaften supraleitender Materialien.
In einem Forschungsinstitut erfahren sie, wie und wozu Supraleitung im Forschungszentrum Jülich eingesetzt wird und untersuchen mit einem SQUID-Messsystem das Magnetfeld ihrer Herzen.

 

Lernform:

arbeitsgleiche Gruppenarbeit
meist 3er Gruppen

 

Dauer:

08:30 - 15:30 Uhr

 

Voraussetzungen (Jgst. 8 - 10):

Die Schülerinnen und Schüler sollen...


  1. ... Grundkenntnisse über Magnetismus besitzen:
    Pole, Kräfte, magn. Feldlinien, Magnetfeld eines Stabmagneten und einer stromdurchflossenen Spule, Funktionsprinzip eines Kompasses
  2. ...Grundkenntnisse der Elektrizitätslehre besitzen:
    Aufbau eines einfachen Stromkreises
  3. ... die Celsius- und Kelvin-Temperaturskalen kennen
  4. ... das wissenschaftspropädeutische Vorgehen kennen und wissen, warum man so vorgeht:
    - Problemstellung/Aufstellen von Hypothesen
    - Planen, Durchführen, Beobachten und Auswerten eines Versuches
    - Verifizieren bzw. Falsifizieren der Hypothesen

 

Geplante Experimente (Jgst. 8 - 10):

  1. Versuch: Der elektrische Widerstand
    Was bewirkt ein elektrischer Widerstand?
  2. Versuch: Induktion
    Wieso leuchten die Fahrradlampen nur, wenn ich die Pedale meines
    Fahrrades trete?
  3. Versuch: Induktion eines Ringstroms in einen Supraleiter
    Wie groß ist der elektrische Widerstand bei einem Supraleiter?
  4. Versuch: Zusammenhang zwischen elektrischem Widerstand und Temperatur
    Bei welcher Temperatur ist der Widerstand kleiner?
  5. Ferromagnetismus
    Was ist Ferromagnetismus?
  6. Versuch: Diamagnetismus: Der Meissner-Ochsenfeld-Effekt
    Wie zeigt sich Diamagnetismus?
  7. Versuch: Diamagnetismus: Schwebendes Graphit
    Ist Graphit bei Raumtemperatur ein Supraleiter?

 

Voraussetzungen (Jgst. 11 - 13):

Die Schülerinnen und Schüler sollen...

  1. ... Grundkenntnisse über Magnetismus besitzen:
    Pole, Kräfte, magn. Feldlinien, Magnetfeld eines Stabmagneten und einer stromdurchflossenen Spule, Funktionsprinzip eines Kompasses
  2. ...Grundkenntnisse der Elektrizitätslehre besitzen:
    Aufbau eines einfachen Stromkreises, Kenntnis über einfache Schaltzeichen
  3. ... die Celsius- und Kelvin-Temperaturskalen kennen
  4. ... das wissenschaftspropädeutische Vorgehen kennen und wissen, warum man so vorgeht:
    - Problemstellung/Aufstellen von Hypothesen
    - Planen, Durchführen, Beobachten und Auswerten eines Versuches
    - Verifizieren bzw. Falsifizieren der Hypothesen

 

Geplante Experimente (Jgst. 11 - 13):

  1. Versuch: Induktion eines Ringstromes in einen Supraleiter
    Wie groß ist der Widerstand eines Supraleiters?
  2. Versuch: Kritische Temperatur
    Wie hoch ist die Sprungtemperatur des Supraleiters?
  3. Versuch: Zusammenhang zwischen elektrischem Widerstand und Temperatur
    Bei welcher Temperatur ist der Widerstand kleiner?
  4. Versuch: Ferromagnetismus
    Was ist Ferromagnetismus?
  5. Versuch: Diamagnetismus: Der Meissner-Ochsenfeld-Effekt
    Wie zeigt sich Diamagnetismus?
  6. Versuch: Diamagnetismus: Schwebendes Graphit
    Ist Graphit bei Raumtemperatur ein Supraleiter?

 



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