Projekte 

Ein Projekt zum Thema Mobilfunk in der Jahrgangsstufe 12
Eine Besonderheit des Physikunterrichts in der Sekundarstufe II der Stiftsschule ist ein Projekttag zum Thema Mobilfunk - besteht im traditionellen, vormittäglichen Physikunterricht doch selten genug die Gelegenheit, einen Blick über den schulstofflichen Tellerrand hinaus zu werfen.

Der Projekttag Mobilfunk thematisiert natürlich eine ganze Reihe physikalischer und technischer Fragestellungen rund um das Handy, wie z.B. die Entstehung und Ausbreitung elektromagnetischer Wellen, Verfahren digitaler Informationsübertragung oder die fortschreitende Miniaturisierung in der Technik durch Wahl geeigneter Materialien und soll damit die ungeheure Tragweite und Bedeutung der Maxwellschen Elektrodynamik und ihrer Spinoffs für unser modernes Zusammenleben zeigen. Er will sich aber nicht darauf beschränken und daneben auch für umweltpolitische und gesundheitspolitische Fragestellungen wie das Gefahrenpotential des Mobilfunks - Stichwort Elektrosmog - oder einen verantwortungsvollen Umgang mit elektromagnetischer Strahlung sensibilisieren und aufklären.

Im Zentrum des Projektes steht eine Stationenarbeit mit fünf verschiedenen Stationen, die die Schüler in kleinen Gruppen nacheinander durchlaufen. An diesen Stationen haben die Schüler die Möglichkeit zentrale Aspekte des Handys eigenhändig experimentell zu erforschen und zu erleben. Unterstützt wird das Experimentieren durch eine vertiefende und ergänzende Internetrecherche zu den einzelnen Stationen mit anschließender Dokumentation der Ergebnisse (obgleich dieser Teil in der Regel den Zeitrahmen eines Tages sprengt)

Zu den einzelnen Stationen:

Station 1: Entstehung und Ausbreitung elektromagnetischer WellenStation 2: Abstandsgesetz für die Strahlung des HandysStation 3: Telefonieren im AutoStation 4: Rund um die InformationsübertragungStation 5: Kleiner Lautsprecher - große Leistung

Entstehung und Ausbreitung elektromagnetischer Wellen. Bei diesem Versuch lernen die Schüler kennen, dass der Lade- bzw. Entladevorgang eines Kondensators durch zunächst unerklärliche Fernwirkung noch in einer Entfernung von einigen Metern mit einem geeigneten Messinstrument registriert werden kann: Das elektrische Feld löst sich offensichtlich vom Kondensator und bewegt sich durch den Raum. Variiert man das Experiment und verwendet statt des Kondensators ein Mobiltelefon, so findet man dieselbe erstaunliche Fernwirkung.

Bestimmt man mit einer Magnetfeldsonde das magnetische Feld eines Handys als Funktion des Abstandes zwischen Sonde und Handy, so findet man eine Abhängigkeit, die universell für alle quasipunktförmigen Strahlungsquellen gilt - seien es Glühlampen, radioaktive Strahler oder eben Handys: Die Flächendichte der abgestrahlten Energie nimmt quadratisch mit dem Abstand ab. Neben der entsprechenden Erkenntnis, wie man seine Strahlenexposition also minimieren kann - nämlich Abstand halten - soll dieser Versuch aber auch über Grenzwerte der Strahlenbelastung durch ein Handy bzw. einen nahen Mobilfunkmasten (was ist eigentlich gefährlicher?) aufklären.

Warum ist die Strahlenbelastung beim Telefonieren im Auto weitaus höher als im Freien? Diese Frage wird an dieser Station beantwortet und die Schüler lernen dabei neben jeder Menge klassischer Physik - nämlich dem Faraday-Käfig - auch noch kennen, wie sich ein Handy gegen physikalische Widrigkeiten wie etwa ausgedehnte Metallteile durchsetzt.

Wie überträgt das elektromagnetische Feld eigentlich die Sprachinformation? Zwar kann man mit einem einfachen Empfänger und einem Oszilloskop das Sendesignal eines Handys ohne weiteres sichtbar machen, jedoch sieht dieses immer gleich aus, egal ob man laut oder leise, hoch oder tief spricht - ganz im Gegensatz zu einem Mikrofonsignal bei dem hohe, tiefe, laute oder leise Sprache ganz typische Signalformen erzeugt. Das Geheimnis liegt in der Digitalisierung des originalen Sprachsignal und ist Gegenstand dieser Station.

Lautsprecher sind im Allgemeinen ziemlich groß und ziemlich schwer und wenn sie nicht groß und schwer sind, machen sie auch keinen Lärm. Gegenstand dieser Station ist, wie es ein nur münzgroßer Lautsprecher, der im Übrigen bei weitem leichter als eine Münze ist, dennoch schafft, erhebliche Schalldrücke, also Lautstärke, zu erzeugen.