V Nemecku
si jednotlivé spolkové republiky riadia školstvo samy. Ale jednotlivé štruktúry
a obsah vzdelávania sú veľmi podobné. Napríklad v Stuttgarde prvé 4
roky navštevujú žiaci základnú školu (prvý stupeň). Po 4. ročníku sa
rodičia rozhodujú pre ďalšiu školu, kde si môžu vybrať medzi 4 typmi škôl,
ktoré sa začínajú 5. ročníkom:
druhý stupeň základnej školy (hauptschule)
8 ročné gymnázium (má dva typy zameraní: prírodné vedy a jazyky)
Neskôr
môžu využiť rôzne nadstavbové formy štúdia.
V
rámci štúdia na prvom stupni základnej školy sa s predmetom fyzika
nestretnú. Ten sa prvýkrát vyskytuje v rámci štúdia pri 8 ročnom
gymnáziu (druhom stupni základnej školy) až v 7. ročníku a pri 9 ročnej
forme gymnázia (reálnej škole) až v 8. ročníku.
Na prvých dvoch typoch škôl sa medzi 5. až 10. ročníkom preberajú tieto témy:
v 6. ročníku v rámci predmetu technika preberali vlastnoručne zostavené hračky s elektrickými zapojeniami (jednoduchý prúdový okruh, sériové a paralelné zapojenie, funkcia elektrických súčiastok, správne zaobchádzanie so súčiastkami a špeciálne použitie, spojovací vodič, schematické značky, nebezpečenstvo elektrického prúdu a ochrana
8. ročník:
prúdový okruh: stavba a znázornenie prúdových okruhov, meranie prúdu (ampér, meranie na jednoduchom a jednoducho delenom obvode) a napätia (volt, meranie zdrojov a v prúdovom okruhu), závislosť medzi napätím a prúdom (meranie a grafické znázornenie, odpor = napätie / prúd, ohm, výpočet a meranie v jednoduchom prúdovom obvode, odpor ako súčiastka), bezpečnosť pri práci s elektrickým prúdom, ochrana (ochrana v dome)
voliteľné: funkcia a skladba elektrických zapojení: sériové a paralelné zapojenia (zostavenie a meranie)
9. ročník:
elektrina v každodennom živote: elektromagnetizmus a indukcia (prirodzený magnetizmus, elektromagnetizmus, elektromotor, generátor, elektromagnetické relé, zvonček, dynamo z bicykla, princíp indukcie), elektrické zariadenia, elektrický výkon (porovnanie elektrických prístrojov, elektrický výkon = napätie . prúd, watt), elektrická práca (elektrická práca = výkon . čas, Ws, kWh), cena prúdu (náklady elektrických zariadení, úspora)
energia: elektrická energia (J), premena energie (žiarovka, továreň)
voliteľné témy: základné elektronické zapojenia
10. ročník:
základné vedomosti z elektriny a striedavý prúd: elektrické náboje (elektrické prúdy ako pohybujúce sa náboje), napätie, prúd, odpor (Ohmov zákon), merný odpor (závislosť odporu od dĺžky, obsahu prierezu a materiálu, vplyv teploty), sériové a paralelné zapojenia (delenie napätia, delenie prúdu, delenie odporu, merania a výpočty, príklady použitia zapojení v praxi), striedavý prúd (porovnanie jednosmerného a striedavého prúdu), indukcia (kvalitatívne pozorovania), krivka striedavého napätia (maximálna a efektívna hodnota, perióda, frekvencia, zobrazenie pomocou osciloskopu alebo počítača), transformátor, použitie v každodennom živote (zvonček, hračky, elektrické zariadenia), stavba a vlastnosti, prenos energie (porovnanie výkonu, primár – sekundár), ochrana v sieti (ochrana, nulovací vodič, istič, izolácia), európska sieť
polovodiče a elektronické zapojenia: polovodiče (porovnanie medzi vodičmi, nevodičmi a polovodičmi), termistor (použitie v každodennom živote), fotoodpor (použitie v každodennom živote), N a P vodivosť (štruktúra, spôsob vedenia prúdu, dotovanie), stavba polovodičovej diódy (PN prechod), použitie diódy (usmerňovanie, vyhladenie pomocou kondenzátora, použitie v sieťových zariadeniach, svetelná dióda a solárny článok ako špeciálne formy diódy), tranzistor (bázový a kolektorový prúd, porovnanie s relé, použitie tranzistorov na zosilňovanie a spínanie), vlastnosti elektronických súčiastok v zapojení (analýza jednoduchého zapojenia, integrované obvody)
v 6. ročníku v rámci predmetu technika preberali zostavovanie zariadenia na prenos informácií pomocou elektrických signálov (jednoduchý prúdový okruh, telegraf, alarm, hračkársky telefón, zdroj nízkeho napätia, zvonček, mikrofón, reproduktor, elektrické súčiastky, nebezpečenstvá elektriny)
8. ročník:
základy učenia elektriny: prúdový okruh a schéma zapojenia, vodič, nevodič (izolácia), nebezpečenstvo elektrického prúdu (bezpečnostné predpisy), zdroj prúdu (kladný a záporný náboj, elektrón, model atómu), prúd ako pohybujúci sa náboj, veľkosť elektrického prúdu (meranie, použitie v zariadeniach), elektrické napätie (meranie), elektrický odpor (Ohmov zákon, vplyv dĺžky, obsahu prierezu, materiálu a teploty) sériové a paralelné zapojenie (delič napätia, delenie prúdu pri paralelnom zapojení)
voliteľné: bicykel (rám ako vodič, paralelné zapojenie, izolačné problémy)
9. ročník:
elektrina v každodennom živote: dôkazy nebezpečenstva, permanentný magnet a elektromagnet, indukované striedavé napätie (zákon indukcie, generátor striedavého prúdu, transformátor, príklady z techniky), elektráreň, ochrana (uzemnenie, istič, nulovací vodič) elektrické zariadenia ako meniče energie (elektrická práca, elektrický výkon) ekonomickosť elektrických zariadení (náklady, úspora, varič, ponorný varič, rýchlovarná kanvica, žiarovka, žiarivka)
10. ročník:
vedenie prúdu polovodičmi: vodič a polovodič (n a p vodivosť), dióda (stavba, funkcia a použitie, jednocestný a dvojcestný usmerňovač, svetelná dióda), solárny článok (skratový prúd, stupeň účinnosti), tranzistor (NPN alebo FET tranzistor, spínač, zosilňovač, stupeň zosilnenia)
Na gymnáziách sa medzi 5. a 12. (13.) ročníkom preberajú tieto témy:
v rámci predmetu prírodné javy v 5. a 6. ročníku prebrali tému magnetizmus a prúdový okruh (magnety, kompas, prúdový okruh so zdrojom a žiarovkou, vodič a nevodič, skrat a nebezpečenstvo elektrického prúdu, pokovovanie)
8. ročník:
elektrina 1: magnety a ich účinky (jednoduchý elementárny model magnetu, magnetizovanie), magnetické pole, okruh elektrického prúdu (jednoduché elektrické zapojenia), vodiče a izolanty (osvetlenie bicykla, žiarovka), účinky elektrického prúdu, cievka s prúdom ako magnet (technické použitie), nebezpečenstvo elektrického prúdu (správne narábanie s elektrickými zariadeniami, prúd ako pohybujúci sa elektrický náboj (existencia elementárneho náboja), množstvo náboja, náboj v nevetvenom a jednoducho vetvenom obvode, meranie prúdu
elektrina 2: sily medzi elektrickými nábojmi, elektrické pole, elektrická neutralita, elektrický vplyv, elektrické napätie (galvanické články a akumulátory), elektrická práca a výkon (dáta elektrických zariadení pre úspornejšie narábanie s elektrickou energiou), závislosť medzi prúdom a napätím, elektrický odpor, sériové a paralelné zapojenie odporov, silový účinok na pohybujúci sa náboj v magnetickom poli, jednoduché pokusy s indukciou, prehľad o elektromotore, generátore a transformátore (nebezpečenstvo narábania s vysokým napätím)
praktikum pre zameranie na prírodné vedy: meranie elektrického odporu, zapojenia, meracie prístroje, elektromotor, dynamo (bicyklové dynamo), transformátor
9. ročník:
zameranie na prírodné vedy: štruktúra materiálov: tvorba voľných elektrónov, elektrónka, iónová vodivosť, vedenie prúdu v plynoch, elektrónová vodivosť v kovoch, vlastná a nevlastná vodivosť v polovodičoch, PN prechod, solárny článok, dióda ako usmerňovací odpor, tranzistor ako spínač, tranzistor ako riadený odpor
praktiká pre zameranie na prírodné vedy: usmernenie striedavého prúdu, fotobunka, vplyv teploty a osvetlenia na vodivosť, diódy a tranzistory, tranzistor ako spínač a zosilňovač, mikrofónový zosilňovač, elektronické súčiastky, experimenty so solárnymi článkami, merania pomocou počítača
zameranie na jazyky: štruktúra materiálov: termoemisia, elektrónka, iónová vodivosť, vodivosť v pevných látkach
10. ročník:
voliteľné témy pre zameranie na prírodné vedy: polovodiče, riadenie a regulácia pomocou mikroelektronických súčiastok
11. a 12. ročník: (podčiarknuté oblasti sú nepovinné)
2 hodiny týždenne:
elektromagnetické pole: elektrické pole (intenzita elektrického poľa, elektrické napätie, elektrický potenciál), kapacita (elektrická indukcia, izolanty v elektrickom poli, závislosť medzi plošnou hustotou náboja a intenzitou elektrického poľa, energia elektrického poľa), magnetické pole (intenzita magnetického poľa, magnetický indukčný tok, magnetická indukcia, látky v magnetickom poli), zákon elektromagnetickej indukcie (samoindukcia, indukčnosť, energia magnetického poľa)
mechanické a elektromagnetické kmity a vlny: elektromagnetické kmity (analógia medzi mechanickými a elektromagnetickými kmitmi, vysokofrekvenčné elektromagnetické kmity, dipól), elektromagnetické vlny
voliteľné témy: prehĺbenie elektrodynamiky a fyziky pevných látok (polovodiče, dióda, MOSFET), elektronika (návrh a zostavenie elektronických obvodov)
4 hodiny týždenne:
elektrické pole: elektrické pole (intenzita elektrického poľa), elektrické napätie, elektrický potenciál, radiálne elektrické pole, kondenzátor (kapacita, kapacita platňových kondenzátorov, elektrická indukcia, izolant v elektrickom poli, permitivita), závislosť medzi plošnou hustotou náboja a intenzitou elektrického poľa, energia elektrického poľa (príklad na platňovom kondenzátore), zapojenia s kondenzátormi, pohyb nabitých častíc v elektrických poliach, Millikanov pokus, tvorba elektrónových lúčov (elektrónka), vedenie elektrického prúdu v kovoch, polovodičoch, kvapalinách a plynoch
magnetické pole: magnetické pole (intenzita magnetického poľa, magnetický indukčný tok, magnetický indukčný tok v dlhej cievke, magnetická indukcia, látky v magnetickom poli, permeabilita), silové pôsobenie na vodič s prúdom v magnetickom poli, Lorentzova sila, pohyb nabitých častíc v magnetických poliach, náboj a hmotnosť elektrónu, Hallov efekt, Wienov článok, iné príklady pohybu nabitých častíc v elektrických a magnetických poliach (hmotnostný spektrometer, urýchľovač častíc, elektrónový mikroskop, javy v magnetickom poli Zeme)
elektromagnetická indukcia: zákon elektromagnetickej indukcie, samoindukcia, indukčnosť, indukčnosť dlhej cievky (vypnutie a zapnutie prúdu tečúceho cievkou, LC obvody) energia magnetického poľa, sínusová krivka napätia (efektívna hodnota, vzťah medzi maximálnou a efektívnou hodnotou), prúd, fázový posun a výkon pri odporovej, kapacitnej a indukčnej záťaži, pri ich sériových a paralelných zapojeniach, impedancia, transformátor, rozvodná sieť, zdroje elektrickej energie
elektromagnetické kmity a vlny: elektromagnetické kmity (analógia medzi mechanickými a magnetickými kmitmi, vysokofrekvenčné elektromagnetické kmity, dipól), elektromagnetické vlny, prenos informácií, oznamovacia technika
voliteľné témy: prehĺbenie elektrodynamiky a fyziky pevných látok (polovodiče, dióda, MOSFET), elektronika (návrh a zostavenie elektronických obvodov)
8. ročník:
elektrina 1: magnety a ich účinky (jednoduchý elementárny model magnetu, magnetizovanie), magnetické pole, okruh elektrického prúdu (jednoduché elektrické zapojenia), vodiče a izolanty (osvetlenie bicykla, žiarovka), účinky elektrického prúdu, cievka s prúdom ako magnet (technické použitie), nebezpečenstvo elektrického prúdu (správne narábanie s elektrickými zariadeniami, prúd ako pohybujúci sa elektrický náboj (existencia elementárneho náboja), množstvo náboja, náboj v nevetvenom a jednoducho vetvenom obvode, meranie prúdu
10. ročník:
zameranie matematika a prírodné vedy:
elektrina 2: sily medzi elektrickými nábojmi, elektrické pole, elektrická neutralita, elektrický vplyv, elektrické napätie (galvanické články a akumulátory), elektrická práca a výkon (dáta elektrických zariadení pre úspornejšie narábanie s elektrickou energiou), závislosť medzi prúdom a napätím, elektrický odpor, sériové a paralelné zapojenie odporov, silový účinok na pohybujúci sa náboj v magnetickom poli, jednoduché pokusy s indukciou, prehľad o elektromotore, generátore a transformátore (nebezpečenstvo narábania s vysokým napätím)
štruktúra látok: štruktúra materiálov: tvorba voľných elektrónov, elektrónka, iónová vodivosť, vedenie prúdu v plynoch, elektrónová vodivosť v kovoch, vlastná a nevlastná vodivosť v polovodičoch, PN prechod, solárny článok, dióda ako usmerňovací odpor, tranzistor ako spínač, tranzistor ako riadený odpor
zameranie jazyky:
elektrina 2: sily medzi elektrickými nábojmi, elektrické pole, elektrická neutralita, elektrický vplyv, elektrické napätie (galvanické články a akumulátory), elektrická práca a výkon (dáta elektrických zariadení pre úspornejšie narábanie s elektrickou energiou), závislosť medzi prúdom a napätím, elektrický odpor
štruktúra látok: termoemisia, elektrónka, iónová vodivosť, vodivosť v pevných látkach
11. ročník:
voliteľné témy pre zameranie na matematiku a prírodné vedy: polovodiče, riadenie a regulácia pomocou mikroelektronických súčiastok
12. a 13. ročník:
základný kurz:
elektrické a magnetické pole: charakteristické veličiny elektrického poľa, kondenzátor, kapacita (kapacita platňového kondenzátora, permitivita, energia elektrického poľa nabitého kondenzátora, Coulombov zákon, práca v radiálnom poli, potenciál, silové účinky na vodič s prúdom v magnetickom poli, magnetický indukčný tok, magnetické pole Zeme
nabité častice v elektrickom a magnetickom poli: tvorba elektrónových lúčov, Lorentzova sila a jej smer, pohyb nabitých častíc v homogénnom elektrickom a magnetickom poli, Hallov jav, náboj a hmotnosť elektrónu, použitie (hmotnostný spektrometer, urýchlovač)
elektromagnetická indukcia: zákon elektromagnetickej indukcie, Lenzov zákon, samoindukcia, indukčnosť, energia magnetického poľa v cievke s prúdom, tvorba sínusového striedavého napätia, efektívna hodnota (vzťah medzi efektívnou a absolútnou hodnotou), kondenzátor a cievka v obvode so striedavým prúdom, kapacitancia a induktancia, sériové zapojenie rezistancie, induktancie a kapacitancie, transformátor, rozvodná sieť
mechanické a elektromagnetické kmity a vlny: elektromagnetický oscilátor, porovnanie mechanického a elektromagnetického oscilátora, netlmené elektromagnetické kmity pomocou spätnej väzby, vysokofrekvenčné elektromagnetické kmity, dipól, elektromagnetické vlny (rádiové vlny)
voliteľné témy: fyzika pevných látok a polovodiče
rozšírený kurz:
elektrické pole: elektrické pole (intenzita elektrického poľa, práca v homogénnom poli, elektrické napätie, potenciál, intenzita elektrického poľa v homogénnom elektrickom poli, elektrická indukcia, intenzita v radiálnom poli, Coulombov zákon, práca v radiálnom poli), kondenzátor, kapacita (kapacita platňového kondenzátora, permitivita, polarizácia dielektrika, zapojenia s kondenzátormi, energia elektrického poľa nabitého kondenzátora
magnetické pole: definícia magnetického indukčného toku, silové pôsobenie na vodič s prúdom v magnetickom poli, homogénne magnetické pole v dlhej cievke, magnetická indukcia, permeabilita, hysterézna krivka, magnetické pole Zeme
nabité častice v elektrickom a magnetickom poli: pohyb nabitých častíc v elektrickom poli (základné myšlienky Millikanovho pokusu, tvorba elektrónových lúčov, elektrónvolt, vedenie prúdu v kovoch, kvapalinách a plynoch, Lorentzova sila), pohyb nabitých častíc v magnetickom poli (náboj a hmotnosť elektrónu, Hallov jav), pohyb nabitých častíc v kombinovanom elektrickom a magnetickom poli (princíp cyklotrónu, hmotnostný spektrometer, urýchľovač, žiarenie Zeme)
elektromagnetická indukcia: indukcia pri pohybe vodiča v magnetickom poli, indukcia pri zmene magnetického indukčného toku, zákon elektromagnetickej indukcie, Lenzov zákon a zákon zachovania energie, samoindukcia, indukčnosť, indukčnosť dlhej cievky, tvorba sínusového striedavého napätia, efektívna hodnota, vzťah maximálnej a efektívnej hodnoty pri sínusovom a obdĺžnikovom priebehu napätia (používajú integrály), prúd, fázový posun a výkon pri odporovej, kapacitnej a indukčnej záťaži, pri ich sériových zapojeniach, impedancia, transformátor, rozvodná sieť
elektromagnetické kmity a vlny: elektromagnetický oscilátor (porovnanie, perióda, priebeh prúdu a napätia), tlmené elektromagnetické kmity, budené kmity, rezonancia, netlmené kmity pomocou spätnej väzby, vysokofrekvenčné elektromagnetické kmity, dipól, elektromagnetické vlny, závislosť elektrického a magnetického striedavého poľa, rýchlosť šírenia, rádiové vlny
praktiká: nabíjanie a vybíjanie kondenzátora, nabité častice v elektrickom a magnetickom poli, Hallov jav a meranie pomocou Hallovej sondy, striedavý prúd (impedancia), pokusy s polovodičmi
voliteľné témy: fyzika pevných látok a polovodiče