Unter Strom

Kinder kennen und verwenden selbst unterschiedliche elektrische Geräte in ihrem Alltag. Sie benutzen diese täglich und kennen bereits deren Funktionsweise. Die Kinder...

• erleben, dass batteriebetriebene elektrische Geräte nicht mehr funktionieren und die leeren Batterien getauscht werden müssen.
• beobachten, dass beim Fahrrad die Beleuchtung nicht mehr funktioniert und diese repariert werden muss.
• beobachten, dass elektrische Geräte einen Stecker haben und nur dann funktionieren, wenn dieser in der Steckdose steckt.
• wissen, wie man Lichtschalter in der Wohnung und Schalter an elektrischen Geräten betätigt.
• beobachten, wie Erwachsene eine Glühlampe in der Wohnung austauschen.

Die Vorstellungen von Kindern sind stark durch Alltagserfahrungen sowie Alltagssprache geprägt. Wiesner (1995) untersuchte Vorstellungen von Grundschulkindern zu einem Stromkreislauf. Er fand heraus, dass die Mehrzahl der Kinder die Batterie nur mit einem Kabel und der Glühlampe verbunden haben (Einweg-Zuführungs-Vorstellung). Diese Vorstellung wird häufig begünstigt, da elektrische Geräte mit nur einem ummantelten Kabel mit der Steckdose verbunden werden. Sobald die Kinder bemerkten, dass die Glühlampe nicht leuchtet, vermuteten sie vermehrt, dass ein Bauteil, wie beispielsweise die Glühlampe, defekt sei.
Wird Kindern ein einfacher Stromkreis, bei dem eine Glühlampe mit zwei Kabeln angeschlossen ist und diese leuchtet, gezeigt, vermuten sie, dass die Lampe jetzt genug Strom von beiden Seiten bekommt (Zweiwege-Zuführungs-Vorstellung).

Kinderaussagen zum Thema einfacher Stromkreise:

• „Der Stromkreis sieht aus wie ein Kreis (und heißt deshalb Stromkreis)“
• „Durch die Kabel fließt Strom zum Lämpchen“
• „In der Batterie gibt es zwei Seiten. Plus und Minus.“

Bei dieser Lernumgebung bietet es sich an, mit den Kinder zunächst elektrische Geräte in deren Umgebung zu suchen und miteinander zu vergleichen. Die oben genannten Impulse können dabei behilflich sein. Nachdem die Kinder erste Vermutungen geäußert haben, können diese überprüft werden. Besitzt z.B. jedes elektrische Gerät einen Stecker? Gibt es Geräte, welche ohne Stecker funktionieren?

Im Anschluss können Taschenlampen genauer unter die Lupe genommen werden. Die Kinder können frei explorieren und einzelne Bauteile untersuchen. Jedes Bauteil (Batterie, Glühlampe, Schalter, Gehäuse) sollten die Kinder auch benennen können.

Einfacher Stromkreis

Die einzelnen Bauteile sollten in ausreichender Stückzahl vor Beginn auf einen Tisch gelegt werden. Manche Kinder kennen ggf. bereits Stromkreise und können diese selbst aufbauen. Die Krokodilklemmen zu befestigen ist für manche Kinder eine motorische Herausforderung und sollte geübt werden. Einen Stromkreis selbst zu bauen ist für Grundschulkinder ohne Vorerfahrungen sehr anspruchsvoll. Die Lehrkraft sollte daher am besten schon frühzeitig Impulse als Hilfestellung anbieten. Ein Stromkreis bei dem die Glühlampe nicht leuchtet, bietet eine ideale Lerngelegenheit mit allen Kindern gemeinsam herauszufinden, was die Fehlerursache dafür ist und diese zu beheben. Die Lehrkraft kann hier auch absichtlich einen fehlerhaften Stromkreis aufbauen und zusammen mit den Kindern den Fehler finden.

Beim Arbeiten mit Strom sind die Sicherheitshinweise immer einzuhalten!

• Kind unterbricht den Stromkreis an einer Stelle und die anderen Kinder müssen den Fehler finden und beheben.
• Die Kinder verwenden unterschiedliche Batterien und beobachten, was sich ändert.
• Von den Kindern werden die Kabel durch andere Materialien (Schnur, Eisendraht, Löffel) ersetzt. Bei welchen Materialien leuchtet die Glühlampe und bei welchen nicht?
• Die Kinder verlängern die Kabel und beobachten, dass ein Stromkreis auch mit sehr langen Kabeln noch funktioniert.
• Die Kinder dokumentieren den eigenen Stromkreis, indem sie diesen zeichnen und die Bauteile beschriften.
• Die Kinder bauen einen Schalter in den Stromkreis. Z.B. mit einem Stück Pappe und 2 Büroklammern.
• Die Kinder entfernen die Isolierung von einem Kabel und erkunden das Innenleben.

Elektrischer Strom fließt nur in einem geschlossenen Stromkreis. Dieser besteht mindestens aus einer Stromquelle (Batterie) und einem elektrischen Bauteil (Glühlampe). Beide Komponenten sind durch elektrische Leitungen verbunden.
Eine Batterie hat einen positiv geladenen Pluspol und einen negativ geladenen Minuspol. Sie ist vereinfacht dargestellt in zwei Hälften aufgeteilt. In einer Hälfte sind viele Elektronen (Minuspol) und in der zweiten Hälfte nur sehr wenige Elektronen (Pluspol). Ladungen haben das Bestreben sich auszugleichen und einen Ladungsausgleich herzustellen. Damit das nicht passiert, werden beide Hälften der Batterie durch eine Trennwand isoliert. Die Ladungen können sich somit nur über die Glühlampe ausgleichen. Elektronen fließen vom Minuspol der Batterie über eine Leitung zur Glühlampe und durch eine zweite Leitung wieder zurück zum Pluspol der Batterie. In der Glühlampe befindet sich eine Glühwendel, welche aus einem sehr dünnen Metalldraht besteht. Eine Seite der Glühwendel ist mit dem Gewinde der Glühlampe verbunden und die andere Seite der Glühwendel mit dem Fußkontakt der Glühlampe. Über die Lampenfassung wird je eine Leitung mit dem Fußkontakt und dem Gewinde der Glühlampe verbunden und die Elektronen können durch die Glühwendel fließen. In der Glühwendel „stauen“ sich die Elektronen und es treten starke Reibungskräfte zwischen den Elektronen auf. Dadurch entsteht in der Glühwendel Wärme und Licht. Nach einiger Zeit haben sich die Ladungen in der Batterie über die Glühlampe soweit ausgetauscht, dass diese auf beiden Seiten gleich sind. Umgangssprachlich würde das bedeuten, dass die Batterie ,,leer‘‘ ist und die Glühlampe dann nicht mehr leuchtet.