Spannung und Strom im Gleichstromkreis messen und daraus Widerstand und Leistung berechnen

Unterweisungentwurf Industrieelektroniker/ -in Fachrichtung Produktionstechnik

Steffen Müller

• Bezeichnung der zuständigen Stelle, der dieser Entwurf vorgelegt wird: Industrie und Handelskammer Darmstadt
• Prüfungsausschuss für: Industriemeister Elektrotechnik
• AEVO/Unterweisungsentwurf
• Name, Vorname und Anschrift des Prüfungsteilnehmers: Müller, Steffen
• Thema der Unterweisung: Spannung und Strom im Gleichstromkreis messen und daraus Widerstand und Leistung berechnen
• Ausbildungsort: Ausbildungszentrum IHK Darmstadt
• Ausbildungsberuf, in dem unterwiesen wird: Industrieelektroniker/ Industrieelektronikerin Fachrichtung Produktionstechnik
• Zahl der Auszubildenden während der Unterweisung: Zwei Auszubildende
• Stand der Ausbildung bzw. Ausbildungsjahr: Erstes Ausbildungsjahr
• Dauer der Unterweisung: ca. 20Minuten
• Liste der verwendeten Ausbildungsmittel: s. Medienwahl (Unterweisungsmittel)

1 Deckblatt

2 Themenwahlbegründung 1

3 Sachanalyse 1
3.1 Sachstruktur 1
3.2 Strukturbild 2
3.3 Arbeitszergliederung 2

4 Didaktische Analyse 2
4.1 Begründung der Themenwahl 2
4.2 Analyse der Lern- und Lehrbedingungen (Adressatenanalyse) 2
4.3 Entscheidungsanalyse 3

5 Lernzielfestlegung 3
5.1 Groblernziel 3
5.2 Feinlernziel 3
5.3 Teillernziel 3

6 Methodische Überlegungen 3
6.1 Unterweisungskonzept 3
6.2 Stufung 3
6.3 Sozialform 4
6.4 Aktionsformen 4
6.5 Planung der Lern- und Motivationshilfen 4
6.6 Planung der Lernerfolgskontrolle 4

7 Medienwahl (Unterweisungsmittel) 5

8 Ablaufplanung 5

9 Anlagen 5

2 Themenwahlbegründung

In das Berufsbild eines Industrieelektroniker/ Industrieelektronikerin Fachrichtung Produktionstechnik gehört auch, Messungen im Gleichstromkreis selbstständig durchzuführen. Die elektrischen Grundgrößen müssen als Grundlage für die zukünftige Arbeit bekannt sein. Im Rahmen der Unterweisung lernt der Auszubildende die elektrischen Grundgrößen Spannung und Strom zu messen, sowie daraus die anderen Grundgrößen Widerstand und Leistung zu berechen.
In der Ausbildungsordnung ist dieses Thema zu finden unter § 6 Abs. 1 Nr. 9 Pos b) „Spannung, Strom, Widerstand und Leistung im Gleichstromkreis messen und ihre Zusammenhänge berechnen“

3 Sachanalyse

3.1 Sachstruktur

Die elektrische Spannung

Damit sich die Ladungsträger bewegen können, muss auf sie ein Bewegungsantrieb wirken. Die elektrische Spannung ist diejenige physikalische Größe, welche diese Antriebserscheinung auf Ladungsträger charakterisiert.
Das Ausgleichbestreben dieser elektrischen Ladungen wird als elektrische Spannung bezeichnet.
Die Bestimmungsgleichung für die elektrische Spannung ist:

U = W / Q

Die Dimension [U] der Spannung heißt V(olt).

Der elektrische Strom

Bewegte elektrische Ladungen werden als elektrischer Stromfluss, oder kurz als (elektrischer) „Strom“ bezeichnet. Als Ladungsträger kommen einzelne Elektronen oder geladene Atome in Betracht.
Der elektrische Strom, d.h. die gerichtete Bewegung elektrischer Ladungen, ist wie die Ladung selbst eine physikalische Grundgröße, für die man das Zeichen I verwendet. Die Bestimmungsgleichung lautet:

I = Q / t

Die Dimension [I] des Stromes heißt A(mpere).

Der elektrische Widerstand

Messtechnisch beobachtet man bei gleichförmiger elektrischer Strömung durch einen metallischen Leiter einen linearen Zusammenhang zwischen der Spannung U und dem Strom I.

U ~ I

Der Proportionalitätsfaktor wird als (elektrischer) „Widerstand“ bezeichnet. Dafür verwendet man das Zeichen R:

R = U / I

Die Dimension [R] des elektrischen Widerstandes heißt Ohm.
Dieser Zusammenhang zwischen Spannung, Strom und Widerstand wird als „Ohmsches Gesetzt“ bezeichnet.

Die elektrische Leistung

Für die „elektrische Leistung“ verwendet man das Zeichen P.
Die elektrische Leistung ist als elektrische Arbeit pro Zeiteinheit definiert:

P = W / t

In Verbindung mit dem Ohmschen Gesetzt ergibt sich auch:

P = U * I

Die Dimension [P] der elektrischen Leistung heißt W(att).

3.2 Strukturbild

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