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Umgang mit Elektrizität
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1 Die magnetische Wirkung
des elektrischen Stromes 8
1.1 Der elektrische Gong meldet sich 9
Praktikum: Ein Gerät, das Strom durch Magnetismus anzeigt 10
Praktikum: Klingeln durch unterbrochenen Magnetismus 11
1.2 Eine Spule mit Eisenkern ist ein Elektromagnet 12
1.3 Der Elektromagnet - ein Magnet aus nur einem Draht 13
Streifzug durch die Geschichte: CHRISTIAN OERSTED 13
Pinnwand: Anwendungen von Elektromagneten 14
Praktikum: Magnetkran - selbst gebaut 15

2 Wärmewirkung des elektrischen Stromes 16
2.1 Heizdrähte 16
Pinnwand: Wärme durch Elektrizität 17
2.2 Heizdrähte werden zu Glühdrähten 18
Pinnwand: Glühlampen 19

3 Schaltungen 20
3.1 Reihenschaltung - Parallelschaltung 20
3.2 Hausinstallation 21

4 Strom, Spannung, Widerstand 22
4.1 Die elektrische Stromstärke 22
4.2 Die elektrische Spannung 23
4.3 Das Vielfachmessgerät 24
4.4 Messen mit einem Vielfachmessgerät 25
4.5 Spannung und Stromstärke hängen zusammen 26
4.6 Der elektrische Widerstand 27
Praktikum: Die elektrische Leitfähigkeit von destilliertem Wasser und Lösungen 28
Streifzug durch die Geschichte: 2000 Jahre Geschichte der Elektrizität 29

Gemeinsames Lernen in Projekten 30
Praktikum: Bau eines Messgerätes 32
Projekt: Anzeigegeräte für Elektrizität 33

5 Mensch und Elektrizität 34
5.1 Ist der elektrische Strom gefährlich? 34
Pinnwand: Richtiger Umgang mit elektrischem Strom 35

Auf einen Blick 36
Prüfe dein Wissen 37


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Elektronik und Informationsverarbeitung
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1 Elektronische Geräte 38
1.1 Die Sieben-Segment-Anzeige 39
1.2 Die Leuchtdiode 40
Pinnwand: Verschiedene Widerstände und Dioden 41
Praktikum: Bau einer Verkehrsampel mit Leuchtdioden 42
Streifzug durch die Technik: Programme 43

2 Codieren - Decodieren 44
2.1 Menschen tauschen Informationen 44
2.2 Geräte verarbeiten Informationen 45
Praktikum: Bau einer elektronischen Spielstandsanzeige 46

Projekt: Anzeigegeräte mit Leuchtdioden 48
Auf einen Blick 49
Prüfe dein Wissen 49


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Elektromotor und Generator
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1 Elektromotoren 50
1.1 Der Gleichstrommotor 51
1.2 Der Kommutator 52
1.3 Der Trommelanker 53
1.4 Die Fahrradlichtmaschine 54
1.5 Generator und Elektromotor im Einsatz 55

2 Die elektromagnetische Induktion 56
2.1 Bewegung erzeugt Spannung 56
2.2 Induktion durch Drehbewegung 57
Streifzug durch die Geschichte: FARADAY und die Induktion 57
2.3 Wechselstrom, Wechselspannung 58
Pinnwand: Elektrizität durch Induktion 59
Praktikum: Ein Elektromotor - selbst gebaut 60

Projekt: Bau von Elektrofahrzeugen 61

Pinnwand: Kleine und große Elektromotoren 62

Auf einen Blick 63
Prüfe dein Wissen 63


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Kräfte
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1 Kräfte bewegen und verformen 64
1.1 Keine Bewegung ohne Kraft 65
1.2 Die Geschwindigkeit 66
1.3 Die gleichförmige Bewegung 67
Streifzug durch die Geschichte: Was haben Knoten mit Geschwindigkeit zu tun? 67
1.4 Die beschleunigte Bewegung 68
Streifzug durch die Mathematik: Das Diagramm - grafische Darstellung von Messreihen 69
1.5 Die Geschwindigkeit nimmt ab 70
1.6 Der Anhalteweg 71
1.7 Kräfte ändern die Bewegung 72
Pinnwand: Verschiedene Kräfte können die gleiche Wirkung haben 73

2 Verformungen 74
2.1 Elastische und plastische Körper 74
Streifzug durch die Technik: Crash-Tests 75
2.2 Der Kraftmesser 76
Praktikum: Kraftmesser - selbst gebaut 77

3 Körper sind schwer und träge 78
3.1 Gewichtskraft 78
3.2 Gewichtskraft und Masse 79
3.3 Die träge Masse 80
Streifzug durch die Technik: Rückhaltesysteme 81

Auf einen Blick 82
Prüfe dein Wissen 83


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Druck in Flüssigkeiten und Gasen
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1 Was hat Tauchen mit Druck zu tun? 84
1.1 Druck im Wasser 85
1.2 Der Luftdruck ist nicht überall gleich 86
Streifzug durch die Wetterkunde: Das Wetter 87
1.3 Luft ist stärker als 16 Pferde 88
1.4 Schnelles Garen bei Überdruck 89
1.5 Druck ist nicht nur Kraft 90
Pinnwand: Druck-Messgeräte 91

2 Kraftübertragung 92
2.1 Kraft in Luft und Wasser 92
Pinnwand: Mit Öl und Luft arbeiten 93
2.2 Saug- und Druckpumpen 94
Pinnwand: Pumpen 95

Projekt: Ein Teufel kann tauchen 96
Auf einen Blick 97
Prüfe dein Wissen 97


-------
Licht
-------

1 Licht macht Dinge sichtbar 98
1.1 Lichtausbreitung 99
1.2 Licht und Schatten 100
Streifzug durch die Astronomie: Sonne und Mond 101

2 Licht kommt vom Wege ab 102
2.1 Reflexion und Streuung 102
2.2 Licht wird reflektiert 103
Pinnwand: Spiegel sichern den Straßenverkehr 104
Streifzug durch die Technik: Sicheres Fahrrad - verkehrssichere Kleidung 105
2.3 Licht wird gebrochen 106
2.4 Der umgekehrte Übergang 107
2.5 Eine besondere Reflexion 108
Streifzug durch die Technik: Glasfasertechnik 109

3 Fotografie 110
3.1 Löcher erzeugen Bilder 110
3.2 Bilder aufzeichnen ist keine Zauberei 111

Projekt: Bau einer Lochkamera 112

Praktikum: Bilder aus der Keksdose 113
3.3 Moderne Kameras 114
Pinnwand: Einige Fototipps für bessere Personenaufnahmen 115
Streifzug durch die Biologie: Das Auge ist kein Fotoapparat 116

Auf einen Blick 117
Prüfe dein Wissen 117


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Schall
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1 Schall und Schallquellen 118
1.1 Vom Ton zum Knall 119
1.2 Ein Ton kann hoch und laut sein 120
1.3 Schall - sichtbar gemacht 121

2 Schallausbreitung 122
2.1 Schall in Luft 122
2.2 Wasser und feste Stoffe leiten Schall 123


3 Schall kann gespeichert werden 124
3.1 Die Schallaufnahme 124
Pinnwand: Schallaufzeichnungen 125

4 Schall trifft auf Körper 126
4.1 Schallausbreitung 126
Streifzug durch die Biologie: Vom Hören und Sprechen 127
Streifzug durch die Musik: Musikinstrumente 128
Pinnwand: Ultraschall in der Anwendung 129
Streifzug durch die Musik: Schall beeinflusst den Menschen 130
Pinnwand: Vor Schall schützen 131

Projekt: Selbstbau von Musikinstrumenten 132
Auf einen Blick 133
Prüfe dein Wissen 133


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Nutzung von elektrischer Energie
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1 Elektrische Energie 134
1.1 Einsatz elektrischer Energie 135
1.2 Energie geht nicht verloren 136
1.3 Energie wird verzögert abgegeben 137

2 Energie und Geld 138
2.1 Elektrische Leistung 138
Streifzug durch die Technik: Elektrische und mechanische Arbeit 139
Streifzug durch die Mathematik: Die "Strom"-Rechnung 139

3 Energiebedarf und die Folgen 140
3.1 Energiewandlung und Wirkungsgrad 140
Pinnwand: Erneuerbare Energien 141
3.2 Das Kohlekraftwerk 142

Projekt: Energiesparen entlastet die Umwelt 144
Auf einen Blick 146
Prüfe dein Wissen 147


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Heizung - Energieumwandlung im Haus
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1 Wärmeverlust durch Energielecks 148
1.1 Von der Feuerstelle zur Zentralheizung 149
1.2 Die Zentralheizung 150
1.3 Die Arten des Wärmetransportes 151

2 Tauschen und Speichern von Wärme 152
2.1 Die Mischtemperatur 152
2.2 Unterschiedliche Wärmekapazität von Wasser und Öl 153

Projekt: Wärmedämmung 154

Streifzug durch die Ökologie: Energiesparendes Heizen und Lüften 156

Auf einen Blick 157
Prüfe dein Wissen 157


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Radioaktivität
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1 Eine geheimnisvolle Strahlung 158
1.1 Natürliche radioaktive Strahlung 159
1.2 Messung radioaktiver Strahlung 160
Streifzug durch die Geschichte: MARIE CURIE 161
Streifzug durch die Biologie: Strahlen schädigen 162
Streifzug durch die Medizin: Strahlen nutzen 163
Pinnwand: Radioaktivität in der Technik 164

Auf einen Blick 165
Prüfe dein Wissen 165


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CHEMIE - UMWANDELN UND VERÄNDERN 166
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Stoffgemische und Trennverfahren
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1 Stoffe mit den Sinnen erkennen 168
1.1 Reinstoffe und Stoffgemische 169
1.2 Lösungen sind Stoffgemische 170
1.3 Was sind Legierungen? 171

2 Gemische und ihre Trennung 172
2.1 Trennen von Suspensionen 172
2.2 Das Extrahieren - ein besonderes Trennverfahren 173
2.3 Die Papierchromatographie 174
Streifzug durch die Kriminaltechnik: Dem Fälscher auf der Spur 175
Streifzug durch die Technik: Wie Kochgeruch verschwindet 175
2.4 Das Zentrifugieren 176
Streifzug durch die Molkerei: Alles aus Milch - wie funktioniert das? 176
Praktikum: Führerschein für den Gasbrenner 177
2.5 Die Destillation - Trinkwasser aus Meerwasser 178
Streifzug durch die Technik: Vom Wein zum Branntwein 179
Streifzug durch die Medizin: Alkohol macht süchtig 179

3 Müll trennen und verwerten 180
3.1 Müll sortieren 180

Projekt: Papierherstellung 182
Auf einen Blick 184
Prüfe dein Wissen 185


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Luft
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1 Luft ist lebensnotwendig 186
1.1 Ohne Luft keine Verbrennung 187
1.2 Luft besteht aus verschiedenen Gasen 188
1.3 Der Sauerstoff 189
1.4 Brandentstehung - Brandbekämpfung 190
Pinnwand: Löschen - Bergen - Retten - Schützen 192

2 Oxidation von Metallen 194
2.1 Metalle können verbrennen 194
2.2 Die Oxidation ist eine chemische Reaktion 195
2.3 Oxide von Nichtmetallen 196
Streifzug durch die Ökologie: Umweltprobleme durch gasförmige Oxide 197

Projekt: Luftverschmutzung und Gegenmaßnahmen 198

Streifzug durch die Atmosphäre: Die Luftschicht der Erde 200

Auf einen Blick 201
Prüfe dein Wissen 201


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Wasser
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1 Wasser als Lösungsmittel 202
1.1 Wasser löst Vieles 203
1.2 Auch Wasser wird satt 204
Streifzug durch die Mikrowelt: Die Welt der kleinsten Teilchen 205
Praktikum: Unglaubliche Wasserspeicher 205
1.3 Luft zum Atmen - im Wasser? 206
Praktikum: Bestimmung des Sauerstoffgehaltes von Gewässern 207
1.4 Ursachen der Verschmutzung von Gewässern 208
1.5 Kläranlage - verschmutztes Wasser wird gereinigt 210
Streifzug durch die Biologie: Tiere verraten die Wasserqualität von Bächen, Flüssen und Seen 212

Auf einen Blick 213
Prüfe dein Wissen 213


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Wasser und Wasserstoff
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1 Wasser wird zerlegt 214
1.1 Aus Wasser entstehen zwei Gase 215
1.2 Wasserstoff verbrennt zu Wasser 216
1.3 Ha-Zwei-Oh kennt jeder 217
Pinnwand: Einsatz von Wasserstoff 218
Auf einen Blick 219
Prüfe dein Wissen 219


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Säuren und Laugen in unserer Umwelt
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1 Farbänderungen helfen beim Erkennen 220
1.1 Säuren und Laugen 221
1.2 Viele Indikatoren für Säuren und Laugen 222
1.3 So entstehen Säuren 223
1.4 Säuren reagieren mit Metallen 224
1.5 Säuren reagieren nicht nur mit Metallen 225
Pinnwand: Säuren, Säuren, Säuren 226
Streifzug durch die Umwelt: Säuren schädigen Bäume und Bauwerke 227

2 Laugen 228
2.1 Laugen im Haushalt 228
2.2 Seltsame Metalle 229
2.3 Herstellung von Laugen 230
Pinnwand: Laugen, Laugen, Laugen 231
Praktikum: Ätzen von Metallen 232
Streifzug durch die Kunst: Die Ätzradierung 233

Auf einen Blick 234
Prüfe dein Wissen 235


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Salze in unserer Umwelt
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1 Salz - nicht nur in der Küche 236
1.1 Verschiedene Salze 237
1.2 Kochsalz - lebenswichtig oder gesundheitsschädlich? 238
Streifzug durch die Technik: Wer braucht das viele Salz? 239
Streifzug durch die Geschichte: Salz, das "weiße Gold" 239

2 Herstellung von Salzen 240
2.1 Der direkte Weg zum Kochsalz 240
Pinnwand: Chlor und seine giftige Verwandtschaft 240
2.2 Salzbildung durch Neutralisation 241
2.3 Wie Salze benannt werden 242
Praktikum: Herstellung verschiedener Salze 242
Pinnwand: Vielfältige Möglichkeiten der Salzbildung 243

3 Salze in der Erde 244
3.1 Mineralien 244
Praktikum: Kristalle züchten 245
Streifzug durch die Technik: Einkristalle aus Silicium 245
3.2 Auch Pflanzen brauchen mehr als Licht, Luft, Wärme und Wasser 246
3.3 Bestandteile von Mineraldüngern 247

Projekt: Nährsalze aus Mineraldüngern 248

Pinnwand: Umweltprobleme durch Säuren und Salze 250
Praktikum: Boden - die dünne Schicht, von der wir leben 251

Auf einen Blick 252
Prüfe dein Wissen 253


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Metalle
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1 Metalle sind unentbehrlich 254
1.1 Kupfer, das älteste Gebrauchsmetall 255
1.2 Vom Kupferoxid zum Kupfer 256
Streifzug durch die Technik: Thermitschweißen 257

2 Eisen und Stahl herstellen 258
2.1 Der Hochofen 258
2.2 Aus Roheisen wird Stahl 260
2.3 Stahl wird veredelt 261

3 Korrosion und Korrosionsschutz 262
3.1 Nicht nur Eisen korrodiert 262
Praktikum: Ein besonderes Korrosionsschutzverfahren 263
Streifzug durch die Technik: Rostschutz beim Auto 263

4 Ein wichtiges Leichtmetall 264
4.1 So wird Aluminium gewonnen 264
Streifzug durch die Wirtschaft: Metallabfälle sind Rohstoffe 265

5 Metalle mit besonderen Eigenschaften 266
5.1 Edelmetalle - nicht nur für Schmuck 266
Streifzug durch die Umwelt: Der Goldrausch und seine Folgen 267
Streifzug durch die Metallkunde: Metalle unterscheiden sich 268
5.2 Von der Bronze zur Aluminium-Lithium-Legierung 269

Projekt: Metallbearbeitung 270
Auf einen Blick 272
Prüfe dein Wissen 273


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Kunststoffe - Werkstoffe unserer Zeit
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1 Kunststoffe - viel mehr als Ersatzstoffe 274
1.1 Kunststoffe - Werkstoffe nach Maß 275
1.2 Kunststoffeigenschaften 276
1.3 Aufbau von Kunststoffen 277
1.4 Herstellung eines Kunststoffes 278
Praktikum: Herstellung eines Schaumstoffes 279
Streifzug durch den Baumarkt: Überall Kunststoffe 279

2 Kunststoffmüll - nur Abfall? 280
2.1 Zu viel Kunststoff im Müll 280
2.2 Kunststoffe werden verbrannt 281

Projekt: Kunststoffrecycling 282
Auf einen Blick 283
Prüfe dein Wissen 283


Lösungen für "Prüfe dein Wissen" 284
Stichwortverzeichnis 295
Bildquellenverzeichnis 299