Weidezäune und Spannungsschutz
Anwendungsbereiche
Damit Weidetiere gar nicht erst Versuchen einen Zaun zu überwinden, schreckt man sie mit kleinen "Elektroschocks" ab. Berührt das Tier den Zaun, fließt ein kurzer, unangenehmer aber ungefährlicher Stromschlag durch das Tier. Wie funktioniert so ein Weidezaun genau?
Modellversuch
Ein einfacher elektrischer Weidezaun besteht aus einer Spannungsquelle, einem Energiespeicher (der die Energie für die elektrischen Schocks speichert) und einem Gerät, mit dem man den Stromfluss regelmäßig unterbrechen kann.
Versuch
Identifizieren Sie diese Elemente in der Schaltung vor ihnen. Für was könnte die noch nicht angeschlossene Glimmlampe stehen?
In der Realität wird der Weidezaun dann mit einem Ausgang der Spule verbunden und die Erde mit dem anderen Ausgang. Dadurch ist der Weidezaun stets auf dem Potential des einen Spulenausgangs und die Erde auf dem Potential des zweiten Spulenausgangs.
Erklären Sie aus physikalischer Sicht genau, was passiert, wenn man den Schalter regelmäßig öffnet und schließt! (Beginnen Sie gedanklich bei: "Der Schalter wird geschlossen") Verwenden Sie z.B. ein Blockschema!
Funktioniert das wirklich?
Probieren Sie es aus! Stecken Sie die beiden Enden der Glimmlampe an die beiden Ausgänge der Spule an. Damit Simulieren Sie, dass das Weidetier mit einem Körperteil den Weidezaun berührt und mit dem anderen Körperteil die Erde. Öffnen und schließen Sie dann den Schalter regelmäßig. Beachten Sie: Damit so eine Glimmlampe leuchten kann, müssen mehrere Hundert Volt anliegen!
Mehrere Hundert Volt? War das gerade ein gefährlicher Versuch?
In der "RiSU" (Richtlinie zur Sicherheit im Unterricht) befinden sich Richtlinien, mit denen man Entscheiden kann, ob ein Versuch gefährlich ist oder nicht. Ein Auszug besagt:
Beurteilen Sie, ob der Versuchsaufbau berührungsgefährlich ist, solange der Schalter geschlossen ist!
Beurteilen Sie, ob der Versuchsaufbau berührungsgefährlich ist, wenn der Schalter geöffnet wird!
Fertig?
Sind Sie mit allem Fertig? Alles verstanden? Dann haken Sie diesen Bereich auf ihrem Laufzettel ab und machen Sie bei den anderen Anwendungen weiter. Haben Sie alle Anwendungen durch? Dann machen Sie sich an die Aufgabe für Schnelle.
(Auf Seite 119 im Buch finden weitere Informationen zu Weidezäunen)