Im Physikunterricht der 9. Klasse wird neben den modernen Wärmekraftmaschinen auch die moderne Telekommunikation behandelt. Eine Grundlage sind hier Halbleiterschaltungen. Nach Bauplänen werden von jedem Schüler einige elektronische Schaltungen wie z.B. Einbruchsicherungen, Lichtschranken, Blinklichter, Wechselblinker, LED-Verkehrsampel und 4-Kanal-Lauflichter auf Arbeitsplatten montiert. Dabei lernen die Schüler, welche elementaren Bauteile der Elektronik (Widerstände, Kondensatoren, LED’s, Dioden und Transistoren) es gibt und wie sie aussehen. Schaltpläne müssen richtig interpretiert und Bauteile entsprechend richtig herum eingelötet und verbunden werden. Ein sauberer Aufbau der Schaltung ist ebenso wichtig, wie natürlich am Ende ihre fehlerfreie Funktion.

Die Arbeit mit dem Lötkolben macht allen SchülerInnen sehr viel Spaß. Es kommt nicht darauf an, wer die meisten Schaltungen produziert, sondern darauf, dass alle einwandfrei funktionieren. Wer schon weiter fortgeschritten ist, dem fällt die Aufgabe zu, die nicht intakten Schaltungen anderer zu überprüfen, d.h. Fehler zu lokalisieren und Hinweise zu dessen Beseitigung zu geben. Meistens sind es kalte Lötstellen, lückenhafte Verbindungen, falsch herum eingelötete Bauteile usw. Aus Fehlern lernt man. Das ist besser, als eine fertige Schaltung einfach zu kopieren.

In der 11. Klasse beschäftigen sich unsere Schüler und Schülerinnen im Rahmen des Handwerklich-Künstlerisch-Technischen Unterrichts mit Fragen der Energieumwandlung und -speicherung. Einzeln oder in Zweiergruppen arbeiten sie mit einem Experimentierlabor. Sie lernen zunächst Aufbau und Funktion einer Solarzelle kennen. Die Umwandlung von Lichtenergie (z.B. der Sonne) in elektrische Energie wird untersucht. Eine Strom-Spannungs-Kennlinie wird aufgenommen und daraus die Leistungskurve bestimmt. Bei welcher Spannung ist die Leistung der Zelle maximal? Jetzt kommen Begriffe wie Wirkungsgrad und Leistungsanpassung ins Spiel. Nur durch eine genaue Erfassung der Messwerte kann eine charakteristische Kurve entstehen, deren Maximum bestimmt werden kann. Hier wird ein Bogen gespannt (wird eine Brücke geschlagen) zwischen dem Vermessungspraktikum der 10. Klasse und der Mathematik in der 11./12. Klasse mit dem Hauptthema Differentialrechnung (Analysis).

Als zweites Modul steht der Elektrolyseur in der Reihe. Sehr anschaulich können die Schüler und Schülerinnen an dem durchsichtigen Gehäuse beobachten, wie sich Sauerstoff- und Wasserstoffbläschen bilden und die beiden getrennten Gasspeicher im Verhältnis 1:2 füllen. Hier müssen Unfallschutzbestimmungen beachtet werden (Schutzbrille), denn ein Gemisch dieser beiden Gase ist hochexplosiv! Bei welcher Spannung kommt die Gasbildung in Gang? Wie ist das Verhältnis von zugeführter elektrischer Energie zu der anschließend gespeicherten Energie in Form von brennbarem Wasserstoffgas. Lohnt sich dieser Aufwand?

Das letzte und eindrucksvollste Glied dieser Kette ist die Brennstoffzelle. Was passiert chemisch und physikalisch genau an den beiden Elektroden, so dass bei der Reaktion von Sauerstoff- und Wasserstoffgas Elektrizität entnommen werden kann und als ”Abfallprodukt” nur reines Wasser entsteht? Auch hier wird die Strom-Spannungskennlinie bestimmt und die dazugehörige Leistungskurve ermittelt. Für das Leistungsmaximum wird wiederum der energetische Wirkungsgrad berechnet, d.h. der Brennwert des verbrauchten Wasserstoffvolumens wird der entnommenen elektrischen Energie gegenübergestellt. Das Ergebnis ist zunächst ein bisschen ernüchternd, führt aber zu der Frage: Was kann man an dem System verbessern, um den Wirkungsgrad zu erhöhen?