Abgeschirmt im Auto – wie der faradaysche Käfig vor Blitzen schützt

Das Arbeitsblatt für das Fach Physik der Klassen 7–9 vermittelt Schülerinnen und Schülern mit einem anschaulichen Modellversuch die Wirkungsweise des faradayschen Käfigs. Schritt für Schritt entdecken sie den Zusammenhang zwischen elektrischer Leitfähigkeit und Sicherheit bei Gewittern. Das Arbeitsblatt führt durch den naturwissenschaftlichen Erkenntnisweg, fördert eigenständiges Denken und schärft das Bewusstsein für den sicheren Umgang mit Elektrizität im Alltag.

Arbeitsmaterial
  • Physik
  • Sekundarstufe I
  • 1 Unterrichtsstunde
  • Arbeitsblatt
Ein blauer Himmel mit dunkler Wolke und Blitz ist zu sehen aus der Persepktive einer/s Autofahrer/in.

Beschreibung

Die Lernenden erarbeiten sich mithilfe eines Modellexperiments die physikalischen Grundlagen des faradayschen Käfigs. Dabei wird der Zusammenhang zwischen Leitfähigkeit, Abschirmung und Sicherheit im Alltag verdeutlicht.

Das Arbeitsblatt ist so aufgebaut, dass es den naturwissenschaftlichen Erkenntnisweg widerspiegelt und eine problemorientierte Herangehensweise fördert. Durch den alltagsnahen Kontext des Blitzschlags während der Autofahrt wird das Interesse der Lernenden geweckt und das Sicherheitsbewusstsein geschärft. Der Versuchsaufbau und die durchzuführenden Schritte sind engmaschig vorgegeben, was eine Durchführung in verschiedenen Leistungsgruppen und Altersstufen ermöglicht. Der Erkenntnisprozess im Modell wird hierbei ebenso durch bereits vorhandene Skizzen unterstützt. Zusätzlich gegebene Tipps ermöglichen ein eigenständiges Erarbeiten der fachlichen Grundlagen. Zur Festigung der erarbeiteten physikalischen Sachverhalte geben die Lernenden in eigenen Worten die Wirkungsweise eines faradayschen Käfigs wieder, indem sie die Frage "Wie schützt uns die Karosserie des Autos bei einem Blitzschlag?" beantworten. Eine Diskussion mit Sitznachbarn, gefolgt von einer zu empfehlenden Plenumsdiskussion mit der Lehrkraft, stellt hierbei sicher, dass die eingezeichneten Schritte mit dem zugrundeliegenden physikalischen Verständnis verknüpft sind. Als Abschlussdiskussion bleibt die offen gestellte Frage, die implizit den Modellcharakter des durchgeführten Versuchs demonstriert und die realweltliche Anknüpfung schafft.

Sind ausreichend Elektroskope verfügbar, lässt sich der Versuchsteil als Lernenden-Experiment umsetzen; ansonsten bleibt die Möglichkeit, das Experiment demonstrieren zu lassen.

Die Lernenden sollten bereits Vorkenntnisse zur elektrischen Leitfähigkeit von Metallen besitzen. Ist dies nicht der Fall oder muss das vorhandene Wissen aufgefrischt werden, kann der QR-Code gescannt und sich das dort verlinkte Video von Beginn bis Minute 2:00 angesehen werden.

Unterrichtsmaterial "Abgeschirmt im Auto – wie der faradaysche Käfig vor Blitzen schützt" zum Download

Vermittelte Kompetenzen

Fachkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler

  • führen einen vorgegebenen Versuch nach bildlicher Anleitung durch.
  • zeichnen ihre Beobachtung in vorgegebene Skizzen ein.
  • stellen die Ladungsverteilung graphisch in ebenjenen Skizzen dar und begründen dadurch das Phänomen faradayscher Käfig.
  • bewerten Sicherheitsrisiken in der Realsituation und damit den Modellcharakter des Versuchs.

Medienkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler

  • vertiefen ihre naturwissenschaftliche Denkweise, was Ihnen bei der Bewertung medialer Inhalte behilflich sein kann.
  • entnehmen einem Erklärvideo Informationen und nutzen diese zur Erklärung des Phänomens.

Sozialkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler

  • arbeiten in Paararbeit und erklären in diesem Rahmen ihre Modellbildung.
  • arbeiten (falls möglich) in Kleingruppen zusammen, um den Versuch durchzuführen.
  • arbeiten konstruktiv in Gruppen zusammen und bringen sich aktiv in gemeinsame Aufgaben ein.

Portalanbieter


Kooperationspartner


Anbieter des Arbeitsmaterials

Zentralverband Deutsches Kraftfahrzeuggewerbe

Auszeichnungen


Autor

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Sven Barthmann

Sven Barthmann hat Mathematik und Physik auf Lehramt in Bayreuth studiert.