Elektronik am Ludwigsgymnasium
(W-Seminar in Physik)
An unserer Schule möchten wir die Schülerinnen und Schüler
zu einem Physik-W-Seminar in der Oberstufe (ab dem Schuljahr 2010/2011)
rund um das Thema Elektronik einladen!
Das betrifft alle Interessierten, die heuer die zehnte Klasse besuchen und sich
für theoretische und viel praktische Arbeit in Physik interessieren.
Die Idee zu diesem Seminar kam mir, als mir mein lieber ehemalige Kollege
Heinz Pöpperl eine gebrauchte Ampel geschenkt hat. Sie war in einwandfreiem
Zustand - aber man musste die drei Lichter stets von Hand ein- und ausschalten.
Irgendwie musste es doch möglich sein, die Ampel so mit elektronischen Bauteilen
zu schalten, dass die Lichtfolge rot - rot-gelb - grün -
gelb - rot - ... in automatischer Folge erscheint!
Und tatsächlich war das Problem lösbar. Die fertige Schaltung kostete etwa
15-20 Euro, zirka vier Stunden Lötarbeit und sieht so aus wie rechts gezeigt.
Unten könnt ihr die Ampel in den
einzelnen Schaltphasen sehen. Es hat geklappt!!!
Welche Themen sind geplant?
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Wie löte ich ohne Gefahr für Leib und Leben? Um Schaltungen anzufertigen,
musst Du löten. Dummerweise ist so ein Lötkolben 350 Grad heiß. Das kann
weh tun. Daher gibt's einen Lötkurs - damit das Ein- und Auslöten von elektronischen
Bauteilen für Euch zur Standardaufgabe wird. Pflaster oder Brandsalbe werden wir
(mit sehr, sehr hoher Wahrscheinlichkeit) nicht brauchen!
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Wie finde ich in einem Katalog passende Bauteile? Nein, das darf man
nicht unterschätzen: In einem Elektronikkatalog (z.B. www.reichelt.de oder www.conrad.de)
befinden sich ca. eine halbe Million verschiedene Produkte. Wer nach einem simplen 100-Ohm-Widerstand
sucht, erhält zu seinem Entsetzen z.B. alleine 16 verschiedene
Bauteile, die eventuell passen könnten. Wer gar einen "Transistor" finden will, blättert
hilflos durch ca. 1500 unterschiedliche Typen. Wie finde ich die passenden Bauteile?
Brauche ich den teueren Typ um 1,44 Euro oder reicht ein Teil für 15 Cent? Das werden
wir zusammen herausfinden!
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Welchen Zweck haben die elemenentaren Bauteile? Wozu dienen Widerstände,
Potentiometer (= Stellwiderstände), Kondensatoren, Dioden, Transistoren,
Transformatoren, Gleichrichter usw. in einer elektronischen Schaltung?
Natürlich gibt es hier einiges an Theorie zum Kennenlernen - aber damit lassen
sich schon erste praktische Probleme lösen: z.B. Tonverstärker mit recht guter Qualität
(= iPod-Klänge hörbar auf einem Lautsprecher wiedergeben können), kräftige Beleuchtungen
mit Hilfe moderner Leuchtdioden - ohne dass sie durchbrennen, usw.
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Schaltungen mit Transistoren und Operationsverstärkern:
Bekanntlich lassen sich mit Transistoren prima Verstärkerschaltungen (z.B. Alarmanlagen oder
Lautsprecherverstärker) bauen.
Aber auch einfache digitale Schaltungen sind möglich (z.B. Quizklingel mit
Gedächtnis, Blinklichter, u.ä.). Als weiter entwickeltes Bauelement können wir die
so genannten Operationsverstärker kennenlernen. Damit sind ohne recht großen
Aufwand auch komplexere Schaltungen wie zum Beispiel eine Lautstärke-Balkenanzeige
aus Leuchtdioden oder ein (einfacher) Ton-Synthesizer oder ... oder ... möglich.
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Schaltungen mit dem Timerbaustein IC 555:
Nicht bei nur Ampeln - bei fast allen Schaltungen, die in zeitlicher Abfolge nacheinander
Dinge tun sollen, kann man den Timerbaustein IC 555 (IC = integrated circuit, integrierter Schaltkreis)
verwenden. Häufig kann man dann zu diesem Timer-IC 555 weitere nützliche ICs
dazukombinieren (z.B. so genannte Schieberegister). Wer also schon immer wissen
wollte, wie man beispielsweise mit einer Siebensegmentanzeige selbst eine digitale Uhr bauen
oder mit Leuchtdioden ein eigenes Baustellen-Lauf-Blitzlicht für die Modelleisenbahn bauen kann,
sollte diesen IC 555 etwas näher kennen lernen! (Außerdem sollte jeder Mensch einmal
das Vergnügen haben, einen acht- oder auch sechzehnfüßigen IC Bein für Bein einzulöten.
Ein besseres Geduldtraining gibt's nicht.)
Wie kann ich mich zu diesem Seminar anmelden?
Das Elektronik-Seminar 2010/2012 ist geplant, aber noch nicht von der Physikfachschaft
verbindlich beschlossen. Wenn sich die Physikfachschaft für dieses Seminar entscheidet,
werden die Informationen zu diesem Seminar ab November 2009 veröffentlicht. Denn etwa
zur Weihnachtszeit 2009 findet ja die Seminarwahl in den zehnten Klassen statt.
Das Seminar würde dann im Schuljahr 2010/2011 für die jetzigen Zehntklässler beginnen.