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Zeitlupenvideos - Solaranlage - Facharbeiten

Zeitlupenvideos

Seit vielen Jahren ist die Fachschaft Physik im Besitz von Zeitlupenkameras (Casio Exilim EX-F1, EX-FH100, EX-ZR1) und verfügt seit kurzem auch über eine Chronos 1.4, die deutlich mehr als die bisherigen Modelle bietet: Bei 1057 Bildern pro Sekunde können Videos mit 1280x1024 Pixeln erstellt werden – und die Bildrate lässt sich sogar bis über 38000 fps steigern, dann aber mit deutlich geringerer Auflösung. Schnell ablaufende Vorgänge können mit diesen Kameras sehr gut in Zeitlupe betrachtet und ggf. auch ausgewertet werden.
Viele der bisher erstellten Videos findet man auf YouTube unter dem Stichwort "GFE-Physik".

Solaranlage „Sonnenstrom“ am GFE

sol1Auf dem Dach des Hauptgebäudes unserer Schule befindet sich eine der größten Photovoltaik-Anlagen in Erlangen. Durch die beharrliche Initiative des Vorsitzenden des Vereins „Sonnenenergie Erlangen e.V.“ haben sich private Investoren gefunden, die inzwischen die gesamte Dachfläche des Hauptgebäudes zur Erzeugung von elektrischer Energie aus Sonnenlicht nutzen.

Unter besten Bedingungen liefern die installierten Solarmodule eine elektrische Leistung von ca. 90 kW (Kilowatt); die Energie wird direkt in das Stromnetz der Stadtwerke Erlangen eingespeist. Über die Einspeisevergütung sollen sich derartige Anlagen für die Investoren amortisieren – für die Stadt Erlangen steigt der Anteil umweltfreundlich erzeugter elektrischer Energie.

sol2Im Eingangsbereich des GFE befindet sich ein Anzeigemodul, das die aktuell erzeugte und eingespeiste Leistung in kW darstellt. Zusätzlich wird der Energieertrag in kWh (Kilowattstunden) angezeigt, der seit der letzten Nullstellung des Zählers erzielt wurde. Schließlich ist noch eine CO2-Einsparung in kg (Kilogramm) zu sehen, die sich durch Multiplikation des Energieertrags mit einem in der Solarbranche üblichen Faktor ergibt.

Die Anfänge der solaren Energieerzeugung reichen an unserer Schule bis ins Jahr 1993 zurück. Damals wurden auf dem Durchgang zur Turnhalle Solarmodule mit einer Maximalleistung von 1 kW installiert. Die Finanzierung der Module wurde durch das Programm „Sonne in der Schule“ ermöglicht; die Stadtwerke Erlangen kümmerten sich um den elektrischen Anschluss. Seither werden von dieser kleinen Anlage pro Jahr ca. 800 bis 900 kWh an elektrischer Energie erzeugt und ins Stromnetz eingespeist.

Vorstellung der Facharbeiten aus dem Leistungskurs Physik

In den vergangene Jahren trafen sich die Teilnehmer der Leistungskurse Physik im Frühjahr mit ihrem Kursleiter an einem Samstag zu einer besonderen Veranstaltung. Der Vormittag begann mit einem gemeinsamen Frühstück, das der Kursleiter vorbereitet hatte. In gemütlicher Runde konnte man dabei zwanglos über physikalische und andere Themen plaudern.

Danach wurden die Facharbeiten – wir legen hier generell Wert auf experimentelle Inhalte – präsentiert. Jeder Kursteilnehmer, der im Lk Physik seine Facharbeit angefertigt hatte, berichtete vor den anderen Kursteilnehmern über seine Ergebnisse und schilderte das Zustandekommen seiner Arbeit. So wurden die häufig recht interessanten Themen für alle Teilnehmer zugänglich gemacht und die Autoren erfuhren zudem eine Anerkennung für Ihre Mühen. Die ebenfalls anwesenden Schüler aus dem Leistungskurs in der 12. Jahrgangsstufe konnten aus den Vorträgen schließlich Anregungen für ihre eigene Arbeit gewinnen.

Beispielhaft soll hier die Facharbeit von Florian Dahl zum Thema „Die Paulfalle“ genannt werden. Mit großem Engagement und experimentellem Geschick widmete sich Florian dem aktuellen Thema und baute einen Modellversuch auf, bei dem Staubteilchen (Talkumpuder) in einer geeignet konstruierten Falle mit schulüblichen Mitteln durch ein elektrisches Wechselfeld in der Schwebe gehalten werden. Als Beleuchtung dient dabei ein von der Seite einstrahlender grüner Laserpointer, um die schwebenden Teilchen sichtbar zu machen. Die über dem Versuchsaufbau ausgebreitete Folie wirkte als Schutz gegen störenden Luftzug. Im Video sieht man deutlich, wie die Talkumteilchen schweben – allerdings kann eine horizontale Ablenkung beim gewählten Aufbau der Paulfalle nicht gänzlich vermieden werden.

Mit dieser Arbeit nahm Florian auch am mittelfränkischen Regionalentscheid von „Jugend forscht“ im Fachgebiet Physik teil.

Aufbau Modellversuch Paulfalle
Aufbau Modellversuch Paulfalle (kein)

Modell der Paulfalle in Betrieb
Bild des Videos Paulfalle (klein)