Gemischte Schaltungen analysieren

Kompetenzbereich/Fach:
Berufsfachliche Kompetenz

Klasse/Jahrgangsstufe:
1. Ausbildungsjahr

Schulart/Berufsfeld/Beruf:
Berufsschule / Elektrotechnik / Elektroniker/-in für Energie -u. Gebäudetechnik

Lehrplan-/Lernfeldbezug:
LF1 – Elektrotechnische Systeme analysieren und Funktionen prüfen

Zeitumfang:
6 UE (6x 90 Min.)

Betriebssystem/e:
Windows

Apps:
Digitales Notizbuch
Simulationsprogramm: MultiSim 14.2
Browser

Technische Settings:
Auszubildenden-Tablets (1:1) mit Stifteingabe, WLAN

Kurzbeschreibung und Lernziele dieser Unterrichtssequenz für den Tablet-Einsatz:

Anhand eines Artikels zu einem Stromunfall wird ein Einstieg in die gemischten Schaltungen an einem realistischen Beispiel gefunden. Die Schülerinnen und Schüler (SuS) erstellen im digitalen Notizbuch aus vorgegebenen Bildern und schematischen Darstellungen eine Kollage zu der im Artikel beschriebenen Situation, die den Stromkreis des Unfalls darstellt. Darin markieren sie auch, die Wege der verschiedenen Strompfade. Dies geschieht zunächst in Einzelarbeit, anschließend werden die Schülerlösungen in kleinen Schülergruppen diskutiert und eine gemeinsame Gruppenlösung erstellt.

Anhand eines Tutorials extrahieren die SuS die elektrische Schaltung aus der Kollage und überführen sie in eine systematische, normkonforme Darstellung. Anhand dieser Darstellung soll die Struktur der Schaltung erarbeitet, d.h. markiert und verbal oder schriftlich beschrieben werden. Dies geschieht wieder zunächst in Einzelarbeit. Die individuellen Lösungen werden in kleinen Gruppen diskutiert und eine gemeinsame Gruppenlösung erstellt.

Anschließend wird anhand von vorgegebenen Werten der Gesamtwiderstand der vorliegenden Schaltung berechnet. Die SuS tun dies in Einzelarbeit, unter Zuhilfenahme der erarbeiteten Struktur und ihrem Vorwissen in Bezug auf Reihen- und Parallelschaltungen. Ebenfalls werden die relevanten Teilgrößen (UT; Körperstrom) berechnet. Für schnellere SuS stehen weitere Aufgaben zur Verfügung.

Die SuS überprüfen anschließend selbst ihre Rechenergebnisse, indem sie die Schaltung in einem Simulationsprogramm erstellen, mit den entsprechenden Messgeräten versehen und die Messergebnisse protokollieren. Eventuelle Rechenfehler oder Fehler in der Simulation werden mit Hilfe der Lehrperson individuell korrigiert.

Aufgrund der Rechen- und Simulationsergebnisse wird der Artikel vom Anfang hinsichtlich der Gefahr für Menschen neu beurteilt und diskutiert. Dabei wird auch Bezug auf die geltenden VDE Vorschriften genommen.