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Übungsaufgaben
Dreißig Übungen, fortlaufend nummeriert: Aufgaben zum Klicken, Ziehen und Knobeln wechseln sich mit Rechen- und Eingabeaufgaben ab. Jede Übung gibt dir sofort eine Rückmeldung, und zu jeder Aufgabe gibt es zwei gestufte Tipps.
A1
Welches Material für welches Bauteil?
AFB IOrdne jedem Bauteil die Materialklasse zu, die es braucht.
Setze in jeder Zeile das passende Kreuz — hier ist es genau eins pro Zeile. Enter setzt und löscht.
| Bauteil | Leiter | Halbleiter | Isolator |
|---|---|---|---|
| Seele eines Verlängerungskabels | |||
| Ummantelung desselben Kabels | |||
| Chip in einer Smartwatch | |||
| Aufhängung einer Hochspannungsleitung am Mast | |||
| Kontaktfeder im Batteriefach | |||
| Lichtempfindliche Schicht einer Solarzelle |
Leiter dort, wo Strom ungehindert fließen soll (Kabelseele, Kontaktfeder), Isolatoren dort, wo er auf keinen Fall fließen darf (Mantel, Aufhängung). Halbleiter stecken überall, wo die Leitfähigkeit gesteuert werden muss — im Chip und in der Solarzelle.
Überlege für jedes Bauteil: Soll Strom fließen, darf er nicht fließen — oder soll er gesteuert werden?
Steuerbare Leitfähigkeit ist das Kennzeichen der Halbleiter: Chip und Solarzelle.
A2
Lückentext mit Wortbank
AFB IBeschreibe mit den Fachbegriffen aus der Wortbank, wovon die Leitfähigkeit eines Stoffs abhängt — ein Wort bleibt übrig.
Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt) — mit Tab und Enter geht es genauso. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.
Ob ein Stoff leitet, hängt allein davon ab, ob er frei bewegliche besitzt. Zum Vergleich der Materialien benutzt man den ρ. In einem Metall bilden die abgegebenen Außenelektronen ein . Erwärmt man Silizium, sein Widerstand; erwärmt man Kupfer, er.
„Bandlücke“ bleibt übrig: Sie gehört zum Bändermodell — hier zählt nur die Anzahl freier Ladungsträger.
Die erste Lücke nennt das, was ein Stoff zum Leiten unbedingt braucht; die zweite die Größe mit dem Formelzeichen ρ.
Silizium und Kupfer reagieren gegensätzlich auf Wärme: beim einen sinkt, beim anderen steigt der Widerstand.
A3
Beobachtung und Erklärung
AFB IIBegründe fünf Beobachtungen: Finde zu jeder Beobachtung die passende Erklärung.
Decke zwei Karten auf, die zusammengehören. Mit der Tastatur: Tab zur Karte, Enter aufdecken, Pfeiltasten zum Wandern.
Alle fünf Erklärungen laufen auf dieselbe Frage hinaus: Gibt es freie Ladungsträger — und wie gut kommen sie voran?
Suche zu jeder Beobachtung zuerst das Material und dann, was Wärme oder Spannung dort bewirkt.
Metall: Elektronengas, Wärme bremst. Halbleiter: Wärme erzeugt Ladungsträger. Isolator: nichts frei — bis zum Durchschlag.