Spannung und Strom im Gleichstromkreis messen und daraus Widerstand und Leistung berechnen (Unterweisung Industrieelektroniker/ -in Fachrichtung Produktionstechnik )

Inhaltsverzeichnis

2 Themenwahlbegründung

3 Sachanalyse
3.1 Sachstruktur
3.2 Strukturbild
3.3 Arbeitszergliederung

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

5 Lernzielfestlegung
5.1 Groblernziel
5.2 Feinlernziel
5.3 Teillernziel

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

7 Medienwahl (Unterweisungsmittel)

8 Ablaufplanung

9 Anlagen

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 W, 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

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

3.3 Arbeitszergliederung

1. Spannung am Widerstand messen
2. Strom am Widerstand messen
3. Widerstand berechnen R=U/I
4. Leistung berechnen P=U*I
5. Punkt 1 bis 4 an drei weiteren Widerständen wiederholen
6. Zusammenhang der unterschiedlichen Größen feststellen

4 Didaktische Analyse

4.1 Begründung der Themenwahl

Siehe 2 Themenwahlbegründung (Seite 1)

4.2 Analyse der Lern- und Lehrbedingungen (Adressatenanalyse)

Die Ausbildungsgruppe besteht im Allgemeinen aus zwei Auszubildenden mit mittlerer Reife, 17 Jahre männlich, im ersten Ausbildungshalbjahr in der Ausbildung zum Industrieelektroniker/ Industrieelektronikerin Fachrichtung Produktionstechnik. Die Auszubildenden zeigten sich bislang interessiert und erbrachten gute Ergebnisse bei den Lernerfolgskontrollen.

Diese Unterweisung ist Teil des Ausbildungsrahmenplans für die Berufsausbildung zum Industrieelektroniker/ Industrieelektronikerin.

4.3 Entscheidungsanalyse

Die Auszubildenden befinden sich im ersten Lehrjahr und haben Kenntnisse über die Handhabung mit Messgeräten und sind in der Lage Messeinrichtungen aufzubauen.

Die elektrischen Grundgrößen Spannung, Strom, Widerstand und Leistung müssen dabei für diese Unterweisung bekannt sein.

Diese Unterweisung ist die Grundlage zum Messen unterschiedlicher elektrischer Größen, als Basis für die zukünftige Tätigkeit im Berufsfeld eines Industrieelektronikers.

Die Auszubildenden werden durch das selbständige Messen und Erfassen der Daten, den Umgang für die spätere Praxis erlernen.

5 Lernzielfestlegung

5.1 Groblernziel

Das Groblernziel laut Ausbildungsrahmenplan lautet: „Der Auszubildende kann Gleich- und Wechselgrößen messen, sowie Bauteile und Baugruppen prüfen“.

5.2 Feinlernziel

Der Auszubildende ist in der Lage: „Spannung, Strom, Widerstand und Leistung im Gleichstromkreis zu messen und ihre Zusammenhänge zu berechnen“

5.3 Teillernziele

1. Der Auszubildende kennt unterschiedliche Methoden um einen Widerstand zu bestimmen
2. Der Auszubildende kann die Spannung an einem Widerstand messen.
3. Er ist in der Lage den Strom am Widerstand zu messen.
4. Mit der Formel R=U/I kann der Auszubildende den Widerstand berechnen.
5. Mit der Formel P=U*I kann er die Leistung berechnen.
6. Der Auszubildende ist in der Lage Punkt 1 bis 4 an zwei weiteren Widerständen zu wiederholen.
7. Er kann den Zusammenhang der unterschiedlichen Größen feststellen.

[...]