10p Kursfahrt: „Abhören leicht gemacht – Wechselsprechanlage, Infrarot und CO."
Am 27.05.2015 unternahm der Physikkurs der Kl. 10 zusammen mit Fachlehrer Christoph Schwubbe eine Kursfahrt nach Paderborn ins Schülerlabor im Heinz-Nixdorf-Forum, um dort Experimente zum Thema „Informationsübertragung" durchzuführen.
Die Schüler berichten:
Um 8.15 Uhr fuhren wir mit dem Bus von Bad Driburg los, sammelten die Buker und Altenbekener am Reelsberg in Buke ein und fanden uns um 8.45 Uhr im HNF ein. Fasziniert von der Chronologie der Spielekonsolen, die uns anzogen, wie sich Nord- und Südpol anziehen, zockten wir eine mehr oder weniger historische Runde FIFA. Diese Phase der höchstmöglichen Konzentration der 18 Schüler des Kurses nutzte unser Lehrer effektiv, um uns anzumelden. Um 9.15 Uhr holten uns drei Studierende der Uni Paderborn ab, um uns in das Schülerlabor zu führen. Nur schweren Herzens konnten sich David F. und Leon F. von der PS 4 trennen.
Nach einer kurzen Einweisung durch die drei Studierenden teilten wir uns in Zweiergruppen ein und entschieden uns für eines der beiden Experimente, für dessen Bearbeitung wir nun ca. drei Stunden Zeit haben sollten.
Experiment 1: Untersuchung von Infrarot-Strahlung mithilfe einer Fernbedienung
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In diesem Experiment hatten wir die Aufgabe, Infrarot-Strahlung genauer zu untersuchen, dazu haben wir sie hörbar und sichtbar gemacht. Anhand einer detaillierten und kleinschrittigen Anleitung bauten wir verschiedene Schaltkreise auf einem Steckbrett auf, dessen Funktion wir uns ebenfalls zunächst erarbeiten mussten.
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Um Infrarot-Strahlung zu untersuchen, benötigten wir eine Handykamera, ein Oszilloskop, einen Lautsprecher, Widerstände, Kondensatoren, ein Multimeter, ein Netzgerät und Kabelbrücken. Ein zusätzliches Infoheft diente uns bei Schwierigkeiten als fachliche Unterstützung im Sinne des selbstständigen Arbeitens. |
Folgende Ergebnisse haben wir uns erarbeitet:
Infrarotstrahlen kann man mit einer Handykamera sichtbar machen, man erkennt ein violettes Aufblitzen beim Sender der Fernbedienung bei Betätigung einer Taste.
Infrarotstrahlen gehören zum Prinzip der „fotoelektrischen Informationsübertragung“, d.h. ein Lichtsignal überträgt die Information.
Diese Signale kann man mit einem Oszilloskop sichtbar machen, jedes Signal erzeugt eine Spannungsänderung, welche als Ausschlag auf dem Oszilloskop sichtbar wird.
Das fotoelektrische Signal kann auch über eine Lautsprechermembran hörbar gemacht werden.
So haben wir am Ende des Experiments die Signale einer „fotomelodischen Kerze“ (elektrisches Teelicht) in eine weihnachtliche Melodie umgewandelt, ausgegeben über die Lautsprechermembran.
Experiment 2: Bau einer Wechselsprechanlage
In diesem Experiment hatten wir die Aufgabe, eine Wechselsprechanlage zu bauen. Zusätzlich zu den oben genannten Materialien von Experiment 1 benötigten wir noch ein Mikrofon, eine LED und einen Ferritkern.
Zuerst bauten wir einen Stromkreislauf mithilfe eines Steckbrettes, eines Lautsprechers, eines Mikrofons, von Kondensatoren und Kabelbrücken auf, über den wir mit uns selbst kommunizieren konnten.
Im zweiten Schritt erweiterten wir unseren Stromkreislauf so, dass wir zwei Anlagen miteinander verbinden konnten. Nun konnten wir durch die erste Anlage sprechen, sodass wir unsere Stimme an der zweiten Anlage hören konnten.
Im dritten Schritt haben wir mithilfe des Ferritkerns die elektromagnetischen Signale bei der Übertragung angezapft. Das ist die klassische Abhöranlage, installiert innerhalb weniger Sekunden. Aufgepasst, wenn der nette Nachbar irgendwann einmal an der Verkabelung der Telefonanlage des Hauses herumbastelt.
Folgende Ergebnisse haben wir uns erarbeitet:
Mikrofon und Lautsprecher sind Datenwandler (Mikrofon: verwandelt akustische Signale in elektrische Signale; Lautsprecher: verwandelt elektrische Signale in akustische Signale).
Mit einem Potentiometer (regelbarer Widerstand) kann man die Stärke der Signale regulieren (Lautstärkeregelung, bekannt von jeder Stereoanlage).
Datenwandlung funktioniert nicht gleichzeitig in beide Richtungen (Sprechen oder Hören).
Ausklang der Kursfahrt
Um dem ganzen Tag einen Wandertagscharakter zu verleihen, wanderten wir durch den Stadtpark Richtung Pader-Quellgebiet. Nach ca. 30 Minuten kamen wir auf dem Marienplatz an, wo wir ein herrlich günstiges Eis spendiert bekamen. Um 13.15 Uhr endete die Kursfahrt am Marienplatz.
Fotos: David F.
Af
