Have you ever wondered about the difference between batteries and electricity from wall outlets, or how to make a circuit?
You’ll learn about electrons and electrical current, batteries, circuits, and more on this page!
Circuit Science Projects
Build a Circuit
How to make a circuit? A circuit is a path that electricity flows along. It starts at a power source, like a battery, and flows through a wire to a light bulb or other object and back to other side of the power source. You can build your own circuit and see how it works with this project!
What You Need:
- Small light bulb (or a flashlight bulb)
- 2 batteries (with the correct voltage for your light bulb)
- 2 alligator clip wires or aluminum foil*
- Paper clips
- Electrical tape (Scotch®tape also works)
- Bulb holder (optional)
- Battery holders (optional**)
*To use foil instead of wires, Schneiden Sie 2 Streifen von je 6″ Länge und 3″ Breite. Falte jeden Streifen an der langen Kante, so dass ein dünner Streifen entsteht.)
**Um Büroklammern anstelle von Batteriehaltern zu verwenden, klebe ein Ende einer Büroklammer mit dünnen Klebestreifen an jedes Ende deiner Batterie. Verbinde dann deine Drähte mit den Büroklammern.
Teil 1 – Erstellen eines Stromkreises:
- Verbinde ein Ende jedes Drahtes mit den Schrauben am Sockel der Glühbirnenfassung. (Wenn du Folie verwendest, bitte einen Erwachsenen, dir dabei zu helfen, jede Schraube so weit aufzuschrauben, dass ein Folienstreifen darunter passt.)
- Verbinde das freie Ende eines Drahtes mit dem Minuspol („-„) einer Batterie. Passiert etwas?
- Verbinde das freie Ende des anderen Drahtes mit dem positiven („+“) Ende der Batterie. Was passiert jetzt?
Teil 2 – Hinzufügen von Strom
- Trenne die Batterie von deinem Stromkreis. Lege eine Batterie so hin, dass das „+“-Ende nach oben zeigt, dann lege die andere Batterie so daneben, dass das flache „-„-Ende nach oben zeigt. Klebe die Batterien in der Mitte mit Klebeband zusammen.
- Lege eine Büroklammer über die Batterien, so dass sie das „+“-Ende der einen mit dem „-„-Ende der anderen verbindet. Klebe die Büroklammer mit einem schmalen Stück Klebeband fest (klebe nicht über die Metallenden der Batterien).
- Drehe die Batterien um und klebe ein Ende einer Büroklammer auf jede der Batterien. Jetzt kannst du einen Draht an jede Büroklammer anschließen. (An der Unterseite des Batteriesatzes sollte nur eine Büroklammer sein – schließe keinen Draht daran an.)
- Verbinde die freien Enden der Drähte mit der Glühbirne.
(Hinweis: Anstelle der Schritte 1-3 kannst du auch zwei Batterien in Batteriehaltern verwenden und sie mit einem Draht miteinander verbinden.)
Was passiert ist:
Im ersten Teil hast du gelernt, wie man einen Schaltkreis mit einer Batterie baut, um eine Glühbirne zum Leuchten zu bringen.
Batterien liefern Strom. Wenn sie richtig angeschlossen sind, können sie Dinge „mit Strom versorgen“, z. B. eine Taschenlampe, einen Wecker, ein Radio… sogar einen Roboter!
Warum leuchtete die Glühbirne nicht, als du sie mit einem Draht an ein Ende der Batterie angeschlossen hast?
Der Strom aus einer Batterie muss an einem Ende (dem negativen oder „-“ Ende) heraus und am positiven („+“) Ende wieder hinein fließen, um zu funktionieren.
Was du in Schritt 3 mit der Batterie, dem Draht und der Glühbirne gebaut hast, nennt man einen offenen Stromkreis.
Damit Strom fließen kann, brauchst du einen geschlossenen Stromkreis. Elektrizität entsteht durch winzige Teilchen mit negativer Ladung, die Elektronen genannt werden.
Wenn ein Stromkreis geschlossen ist, können Elektronen von einem Ende der Batterie durch die Drähte bis zum anderen Ende der Batterie fließen. Auf diesem Weg transportiert sie Elektronen zu elektrischen Objekten, die mit ihr verbunden sind – wie die Glühbirne – und bringt sie zum Laufen!
Im zweiten Teil hast du eine weitere Batterie hinzugefügt. Das sollte die Glühbirne heller brennen lassen, weil zwei Batterien zusammen mehr Strom liefern können als eine!
Die Büroklammer am Boden des Batteriepakets ermöglichte den Stromfluss zwischen den Batterien, wodurch der Elektronenfluss stärker wurde.
Erkennst du, wie geschlossene und offene Stromkreise funktionieren, um den Stromfluss zu ermöglichen oder zu verhindern?
Isolator oder Leiter?
Materialien, durch die Strom fließen kann, nennt man Leiter. Materialien, durch die kein Strom fließt, nennt man Isolatoren.
Du kannst herausfinden, welche Dinge in deinem Haus Leiter und welche Isolatoren sind, indem du den Stromkreis, den du im letzten Projekt gebaut hast, testest!
Was du brauchst:
- Schaltkreis mit Glühbirne & 2 Batterien
- Extra Krokodilklemmendraht (oder Alufoliendraht*)
- Objekte zum Testen (aus Metall, Glas, Papier, Holz und Plastik)
- Arbeitsblatt (optional)
Was du machst:
- Trenne einen der Drähte vom Akkupack. Schließe ein Ende des neuen Kabels an die Batterie an. Du solltest zwei Drähte mit freien Enden haben (zwischen der Glühbirne und dem Akkupack).
- Du hast einen offenen Stromkreis hergestellt und die Glühbirne sollte nicht leuchten. Als Nächstes testest du Gegenstände, um festzustellen, ob sie leitend oder isolierend sind. Wenn der Gegenstand ein Leiter ist, leuchtet die Glühbirne auf. Ist es ein Isolator, leuchtet sie nicht. Schätze für jedes Objekt, ob es den Stromkreis schließt und die Glühbirne zum Leuchten bringt oder nicht.
- Verbinde die Enden der freien Drähte mit einem Objekt und schau, was passiert. Einige Objekte, die du testen könntest, sind eine Büroklammer, eine Schere (probiere die Klingen und die Griffe separat aus), ein Glas, eine Plastikschale, ein Holzklotz, dein Lieblingsspielzeug oder alles andere, was dir einfällt.
Was passiert ist:
Bevor du jedes Objekt testest, schätze, ob es die Glühbirne zum Leuchten bringen wird oder nicht. Wenn ja, ist der Gegenstand, an den du die Drähte anlegst, ein Leiter.
Die Glühbirne leuchtet, weil der Leiter den Stromkreis schließt und Strom von der Batterie zur Glühbirne und zurück zur Batterie fließen kann! Wenn sie nicht leuchtet, ist das Objekt ein Isolator und stoppt den Stromfluss, genau wie ein offener Stromkreis.
Als du den Stromkreis in Schritt 1 aufgebaut hast, war es ein offener Stromkreis. Die Elektronen konnten nicht durch den ganzen Stromkreis fließen, weil sich zwei der Drähte nicht berührten. Die Elektronen waren unterbrochen.
Wenn du einen Gegenstand aus Metall zwischen die beiden Drähte legst, schließt oder vervollständigt das Metall den Stromkreis – die Elektronen können über das Metallobjekt fließen, um von einem Draht zum nächsten zu gelangen! Gegenstände, die den Stromkreis schließen, lassen die Glühbirne leuchten. Diese Gegenstände sind Leiter. Sie leiten Elektrizität.
Die meisten anderen Materialien, wie Plastik, Holz und Glas, sind Isolatoren. Ein Isolator in einem offenen Stromkreis schließt den Stromkreis nicht, weil keine Elektronen durch ihn fließen können! Die Glühbirne leuchtet nicht, wenn du einen Isolator zwischen die Drähte legst.
Wenn du Drähte oder Krokodilklemmen verwendest, schau sie dir genau an. Innen sind sie aus Metall, aber außen sind sie mit Kunststoff ummantelt. Metall ist ein guter Leiter. Kunststoff ist ein guter Isolator. Der Kunststoff, der um den Draht gewickelt ist, hilft, die Elektronen entlang des Metalldrahtes fließen zu lassen, indem er sie daran hindert, auf ein anderes Objekt außerhalb des Drahtes überzugehen.
Schaltkreis-Wissenschaftsunterricht
Was ist Elektrizität?
Alles um dich herum besteht aus winzigen Teilchen, die man Atome nennt.
Atome haben noch kleinere Teilchen in sich, die man Elektronen nennt. Elektronen haben immer eine negative Ladung.
Wenn sich Elektronen bewegen, erzeugen sie Elektrizität!
Elektrizität ist die Bewegung oder der Fluss von Elektronen von einem Atom zum anderen. Mach dir keine Sorgen, wenn das kompliziert erscheint. Das ist es auch!
Elektronen werden als subatomare Teilchen bezeichnet, was bedeutet, dass das, was sie tun, im Inneren von Atomen geschieht, also ist das eine ziemlich komplizierte Wissenschaft.
Erinnert ihr euch daran, dass ihr etwas über Magnete gelernt habt? Sie haben positive und negative Ladungen, und entgegengesetzte Ladungen (+“ und „-„) werden von einander angezogen. So ist es auch bei elektrischen Ladungen. Die negativ geladenen Elektronen versuchen, sich mit positiven Ladungen in anderen Objekten zu verbinden.
Wie bewegen sich Elektronen von einem Atom zum anderen?
Sie schweben in ihren Atomen umher, bis sie genug elektrische Energie erhalten, um gestoßen zu werden.
Die Energie, die sie in Bewegung setzt, kommt von einer Stromquelle, wie einer Batterie oder einer Steckdose.
Das funktioniert in etwa so, wie Wasser durch einen Schlauch fließt, wenn man den Wasserhahn aufdreht.
Wenn man einen Schalter betätigt oder ein Gerät einsteckt, fließen Elektronen durch Drähte und kommen als Elektrizität heraus, die wir manchmal als „Strom“ bezeichnen.
Du weißt wahrscheinlich, dass einige elektronische Geräte Batterien verwenden und andere an eine Steckdose angeschlossen werden können.
Was ist der Unterschied? Der Strom, der bei Ihnen zu Hause aus der Steckdose kommt, ist sehr stark – er hat viele Elektronen, die mit viel Energie fließen.
Das nennt man Wechselstrom oder AC. Die Elektronen des Wechselstroms bewegen sich sehr schnell (so schnell wie das Licht) durch Drähte über Hunderte von Kilometern von großen Kraftwerken bis zu den Steckdosen in den Wänden von Häusern und Gebäuden hin und her.
Da Wechselstrom so stark ist, kann er auch sehr gefährlich sein. Sie sollten niemals eine Stromleitung berühren oder Ihre Finger oder andere Gegenstände als elektrische Stecker in Steckdosen stecken. Durch die starken Ströme, die durch Leitungen und Steckdosen fließen, können Sie einen starken Stromschlag bekommen, der Sie verletzen kann.
Batterien liefern eine viel weniger starke Form von Elektrizität, den so genannten Gleichstrom. Bei Gleichstrom bewegen sich die Elektronen nur in eine Richtung – vom negativen (-) Ende oder Pol zum positiven (+) Pol, durch die Batterie und am „-„-Ende wieder zurück.
Der Strom, der durch Drähte fließt, die mit Batterien verbunden sind, ist viel sicherer als Wechselstrom.
Er ist auch sehr nützlich, um kleine Dinge mit Strom zu versorgen, z. B. Mobiltelefone, Radios, Uhren, Spielzeug und vieles mehr.
Alles über Stromkreise
Ein Stromkreis ist ein Pfad, auf dem Elektrizität fließt. Wenn der Weg unterbrochen ist, spricht man von einem offenen Stromkreis, und die Elektronen können nicht durch den ganzen Stromkreis fließen. Wenn der Stromkreis vollständig ist, handelt es sich um einen geschlossenen Stromkreis, und die Elektronen können von einem Ende einer Stromquelle (z. B. einer Batterie) durch einen Draht zum anderen Ende der Stromquelle fließen. In einem Batteriestromkreis müssen die positiven und negativen Enden einer Batterie durch einen Stromkreis verbunden werden, um Elektronen mit einer Glühbirne oder einem anderen an den Stromkreis angeschlossenen Objekt auszutauschen.
Ein Schalter ist etwas, mit dem man einen Stromkreis öffnen und schließen kann. Wenn du einen Lichtschalter in deinem Haus einschaltest, schließt du den Stromkreis, oder schließt ihn. In der Wand schließt der Schalter einen Stromkreis und der Strom fließt zum Licht. Wenn du den Lichtschalter ausschaltest, wird der Stromkreis unterbrochen (jetzt ist es ein offener Stromkreis), die Elektronen hören auf zu fließen, und das Licht geht aus.
Die negativ geladenen Elektronen, über die wir oben gesprochen haben, können nicht „herumspringen“, um sich mit positiven Ladungen zu verbinden – sie können sich nur von einem Atom zum nächsten bewegen. Deshalb müssen Stromkreise vollständig sein, um zu funktionieren.
Leben ohne Strom
Ist bei dir schon mal der Strom ausgefallen?
Manchmal können starke Winde und Stürme Stromleitungen (hohe Masten mit dicken Drähten, durch die der Strom fließt) umreißen und den Stromfluss unterbrechen.
Wenn das passiert, hören die Elektronen auf zu fließen und können nicht dorthin gelangen, wohin sie wollten. Wenn kein Strom in dein Haus fließt, funktioniert keine der Lampen oder Steckdosen!
Wenn es draußen dunkel ist, ist es auch drinnen dunkel.
Computer, Telefone, Mikrowellen, Radios und andere Dinge, die an die Steckdose angeschlossen werden müssen, funktionieren nicht mehr.
Wenn du schon einmal einen Stromausfall hattest, kannst du beschreiben, wie es war?
Hatten Sie etwas zu tun, das unterbrochen wurde?
Mussten Sie Kerzen benutzen, um zu sehen?
Wenn Sie noch nie einen Stromausfall erlebt haben, versuchen Sie, an all die Dinge zu denken, die Sie jeden Tag tun und für die Sie Strom benötigen.
Wie würde sich Ihr Tag verändern, wenn Sie keinen Strom hätten? Gibt es Dinge, die du stattdessen mit Batterien betreiben könntest?
- Sieh dir diese naturwissenschaftliche Lektion an, um mehr über Energie und verschiedene Arten von Elektrizität zu erfahren.
Wissenschaftswörter
Elektronen – winzige Teilchen in den Atomen, die immer eine negative Ladung haben. Sie sind die Ursache für Elektrizität.
Strom – Elektronen, die fließen, um Elektrizität zu erzeugen.
Offener Stromkreis – ein unterbrochener Pfad, auf dem Elektronen nicht fließen können.