Warum schwingt ein System aus Kondensator und Spule? Und was genau schwingt da eigentlich hin und her? In diesem Beitrag lernen die Schülerinnen und Schüler den idealen LC-Schwingkreis kennen und untersuchen seine ungedämpfte, harmonische Schwingung. Dabei skizzieren sie Spannungs-, Strom- und Energieverläufe. Schritt für Schritt leiten die Jugendlichen anschließend die Differentialgleichung der Ladung her und lösen sie innerhalb eines Gruppenpuzzles.

• Hinweise
• M1 Wiederholung: Kondensator und Spule
• M2 Idealer LC-Schwingkreis
• M3 Schwingungsgleichung aufstellen
• M4 Lösen der Schwingungsgleichung
• M5 Tippkarten
• Lösungen

Die Schülerinnen und Schüler lernen:

den (idealen) LC-Schwingkreis kennen, skizzieren den Spannungsverlauf während des Auf- und Entladens des Kondensators und betrachten die Energieumwandlungen zwischen dem elektrischen Feld des Kondensators und dem magnetischen Feld der Spule. Schritt für Schritt stellen sie unter Anleitung die Schwingungsdifferentialgleichung eines idealen LC-Schwingkreises auf und lösen diese in einem Gruppenpuzzle.

• Inhalt: Kondensator, Spule, elektrisches Feld, magnetisches Feld, Induktionsspannung und -strom, Energie im Feld eines Kondensators und Spule, idealer LC-Schwingkreis, ungedämpfte harmonische Schwingung, Schwingungsdifferentialgleichung
• Medien: Tablet, Handy
• Kompetenzen: Anwenden bekannter mathematischer Verfahren auf physikalische Sachverhalte, physikalisches Modellieren von Phänomenen, auch mithilfe mathematischer Darstellungen und digitaler Werkzeuge, wobei theoretische Überlegungen und experimentelle Erkenntnisse aufeinander bezogen werden, sach-, adressaten- und situationsgerechtes Präsentieren von physikalischen Sachverhalten sowie von Lern- und Arbeitsergebnissen unter Einsatz geeigneter analoger und digitaler Medien , gegenseitiges konstruktives Austauschen über physikalische Sachverhalte, Vertreten, Reflektieren und gegebenenfalls Korrigieren des eigenen Standpunkts