Zusammenfassung
Es gibt nur wenige Unterrichtskonzeptionen zu Feldern oder Wellen. In der Sekundarstufe I geht es im traditionellen Unterricht um das Magnetfeld, wobei der Fokus auf Phänomenen liegt. Erst in der Sekundarstufe II werden dann auch andere Felder sowie die Wellen behandelt und mathematisch komplexere Zusammenhänge eingeführt. Die innovativen Unterrichtskonzeptionen des vorliegenden Kapitels fokussieren eher auf einzelne Aspekte. Vorgestellt wird das Ansatz, Elektrostatik mit Arbeitskarten zu erarbeiten. Danach wird vorgestellt, wie die Felder ausgehend von dynamischen Phänomenen her behandelt werden können. Dem Feldenergie-Konzept liegt der Gedanke zugrunde, dass es außer der Bewegungsenergie nur mehr in Feldern gespeicherte Energie gibt. Im Feldlinienkonzept werden die Anzahl der Feldlinien als Maß für den magnetischen Fluss aufgefasst damit die Induktion behandelt. Im Zeigerformalismus werden die Amplitude und Phase von Schwingungen und Wellen mit Zeigern dargestellt. Die ermöglicht eine umfassende Behandlung von Wellenausbreitung und -interferenz.
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Notes
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Hopf und Wilhelm (2018).
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Pocovi und Finley (2003).
- 3.
Girwidz und Storck (2013, S. 9).
- 4.
Girwidz und Storck (2013, S. 9).
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Gau, Meyer und Schmidt (2005, S. 223). Ähnliche Probleme ergeben sich bei einem beliebten Demonstrationsversuch: Ein kleiner Magnet schwimmt auf einer Korkscheibe. An der Außenseite des Wasserbeckens ist ein Stabmagnet befestigt. Der Magnet schwimmt auf einer halbkreisförmigen Bahn, allerdings nicht entlang einer Feldlinie (Suleder 2018).
- 6.
Fütterer, Krey und Rabe (2018).
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Wodzinski (2013).
- 8.
Girwidz und Storck (2013).
- 9.
Albe, Venturini und Lascours (2001).
- 10.
Schwarze (2016).
- 11.
Hopf (2012).
- 12.
Secrest und Novodvorsky (2005).
- 13.
Saglam und Millar (2006).
- 14.
Guisasola et al. (2013).
- 15.
Hopf und Wilhelm (2018).
- 16.
Aschauer (2017).
- 17.
Schoster und St. von Aufschnaiter (2000).
- 18.
Für einen Überblick siehe C. v. Aufschnaiter (2003).
- 19.
Schoster und St. v. Aufschnaiter (2000).
- 20.
- 21.
Aschauer (2017).
- 22.
Braun (2009).
- 23.
Aschauer schlägt die Verwendung einer Simulation von PhET (https://phet.colorado.edu/de/simulation/legacy/radiating-charge) und einer Animation des MIT vor (http://web.mit.edu/8.02t/www/802TEAL3D/visualizations/light/QuarterWaveAntenna/QuarterWaveAntenna.htm).
- 24.
Aschauer (2017).
- 25.
- 26.
Rückl (1991).
- 27.
- 28.
Bagno und Eylon (1997).
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Berger, R., Hopf, M. (2021). Unterrichtskonzeptionen zu Feldern und Wellen. In: Wilhelm, T., Schecker, H., Hopf, M. (eds) Unterrichtskonzeptionen für den Physikunterricht. Springer Spektrum, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-63053-2_10
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