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Fachübungen LB1-5 – Elektrotechnische Grundlagen - Chirurgiemechaniker

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Zielgruppe: 1. Ausbildungsjahr Chirurgiemechaniker. Redaktioneller Lernbereich LB1-5; keine Behauptung über eine amtliche Lernfeldnummer. Der Kurs trainiert elektrische Grundgrößen, Rechnungen, Dokumentation und sichere Interpretation synthetischer Daten. Das BIBB beschreibt den Beruf als Monoberuf mit 42 Monaten Ausbildungsdauer; Rechtsgrundlage ist die ChirurgMAusbV vom 23.03.1989. Prüfungstermine oder Gewichtungen werden hier nicht behauptet.

Einleitung

Eine elektronische Schaltung auf einem Steckbrett als Beispiel für den Aufbau und das Erproben einfacher Schaltungen.

Elektrische Grundlagen helfen dir, technische Dokumente zu lesen und Prüfergebnisse sachlich einzuordnen. Alle Versuche bleiben Papiermodelle oder Simulationen. Arbeiten an realen elektrischen oder medizinischen Geräten erfolgen ausschließlich unter qualifizierter Anleitung.

Elektrische Größen und Einheiten

= Grundwissen

Spannung U ist die Potenzialdifferenz in Volt, Stromstärke I die Ladungsmenge pro Zeit in Ampere und Widerstand R das Verhältnis U/I in Ohm. In der Medizintechnik sind diese Größen bei der Interpretation von Datenblättern und der Planung sicherer Prüfprozesse wichtig. Einheiten immer vor der Rechnung vereinheitlichen.

Rechenweg und Fehlerquellen

Bei U = 12 V und R = 240 Ω ergibt sich I = 12/240 A = 0,05 A = 50 mA. Der häufige Fehler ist, Milliampere mit Ampere zu verwechseln.

Schaltungen und elektrische Leistung

= Grundwissen

Bei der Reihenschaltung addieren sich Widerstände; derselbe Strom fließt durch jedes Element. In einer Parallelschaltung liegt an jedem Zweig dieselbe Spannung an. Der Ersatzwiderstand zweier paralleler Widerstände erfüllt 1/Rges = 1/R1 + 1/R2.

Rechenweg und Fehlerquellen

Die elektrische Leistung berechnet sich mit P = U · I. Bei 12 V und 0,05 A sind es 0,6 W. Eine Leistung ist nicht mit einer Energie zu verwechseln: E = P · t.

Bauteile und Schaltpläne

= Grundwissen

Widerstände begrenzen Strom, Dioden leiten idealisiert in einer Richtung, Sicherungen schützen vor bestimmten Überströmen, Schalter öffnen und schließen Strompfade. Schaltzeichen dienen der einheitlichen Dokumentation. Eine LED benötigt eine passende Strombegrenzung.

Rechenweg und Fehlerquellen

Eine schematische LED-Rechnung mit 5 V Versorgung, 2 V LED-Spannungsabfall und 10 mA Sollstrom ergibt R = (5−2)/0,01 = 300 Ω. Das ist eine reine Modellrechnung ohne reale Freigabe.

Messung, Sicherheit und Fehlersuche

= Grundwissen

Spannungen werden parallel, Ströme in Reihe gemessen; ein falsch eingestelltes Messgerät kann gefährliche Kurzschlüsse verursachen. Messbereich, Anschlussbuchsen und Messkategorie müssen zum Auftrag passen. Elektrische Arbeiten an Geräten sind nur durch qualifizierte Personen nach geltenden Sicherheitsregeln zulässig.

Rechenweg und Fehlerquellen

Fehlersuche beginnt mit Unterlagen, plausiblen Sollwerten und einer Gefährdungsbeurteilung. Lernende analysieren hier ausschließlich fiktive Messprotokolle statt reale Geräte anzuschließen.

Beruflicher Modellfall: Instrumentenprüfplatz

= Grundwissen

Ein fiktiver, ausschließlich rechnerisch betrachteter Prüfplatz besitzt einen isoliert modellierten 12-V-Gleichstromkreis mit einem Widerstand von 240 Ω. Die Sollstromstärke beträgt 50 mA, die Sollleistung 0,6 W. In einer synthetischen Dokumentation steht 0,005 A; dies entspricht 5 mA und weicht um 45 mA beziehungsweise 90 % vom Sollwert ab.

Rechenweg und Fehlerquellen

Musterarbeitsprodukt: Soll-Ist-Tabelle mit 12 V, 240 Ω, 50 mA Soll, 5 mA Ist, Abweichung −45 mA; mögliche Ursachen als Hypothesen kennzeichnen, Mess- oder Übertragungsfehler nicht als bewiesen darstellen. Bewertungsraster: Einheiten 2 Punkte, Rechnung 3, Abweichung 2, sichere Vorgehensplanung 2, Dokumentation 1. Keine Gerätefreigabe.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Fachwissen prüfen

Welche Einheit hat die elektrische Spannung?

(Volt)

(!Ampere)

(!Ohm)

(!Watt)

Rückmeldung: Volt bezeichnet die Potenzialdifferenz.

Welche Formel beschreibt das Ohmsche Gesetz?

(U = R · I)

(!P = R + I)

(!I = U · R)

(!R = U + I)

Rückmeldung: Spannung ist das Produkt aus Widerstand und Stromstärke.

Wie viel Strom fließt bei 12 V und 240 Ohm?

(0,05 A)

(!5 A)

(!2 A)

(!0,5 A)

Rückmeldung: 12 geteilt durch 240 ergibt 0,05 Ampere.

Was ist bei einer Reihenschaltung gleich?

(Die Stromstärke)

(!Die Teilspannung)

(!Der Einzelwiderstand)

(!Die Leistung jedes Bauteils)

Rückmeldung: Durch alle Reihenelemente fließt derselbe Strom.

Was ist bei einer Parallelschaltung gleich?

(Die Spannung an jedem Zweig)

(!Der Zweigstrom)

(!Der Widerstand jedes Zweigs)

(!Die Leistung aller Zweige)

Rückmeldung: Parallele Zweige teilen sich dieselben Anschlussknoten.

Welche Einheit beschreibt Leistung?

(Watt)

(!Volt)

(!Ohm)

(!Coulomb)

Rückmeldung: Leistung ist Energie pro Zeit.

Wie viel Leistung entsteht rechnerisch bei 12 V und 0,05 A?

(0,6 W)

(!60 W)

(!0,06 W)

(!6 W)

Rückmeldung: P = U mal I = 0,6 Watt.

Wie wird Spannung grundsätzlich gemessen?

(Parallel zum betrachteten Bauteil)

(!In Reihe mit dem Bauteil)

(!Durch Überbrücken der Versorgung)

(!Mit kurzgeschlossenen Messleitungen)

Rückmeldung: Die Spannungsmessung vergleicht zwei Potenziale.

Welche Aussage zu einer Diode stimmt?

(Sie leitet idealisiert bevorzugt in einer Richtung)

(!Sie speichert mechanische Energie)

(!Sie ist immer ein idealer Leiter)

(!Sie misst selbstständig Strom)

Rückmeldung: Die Diode besitzt eine bevorzugte Durchlassrichtung.

Was bedeutet 0,005 A?

(5 mA)

(!50 mA)

(!500 mA)

(!0,5 mA)

Rückmeldung: Ein Ampere entspricht tausend Milliampere.

Memory

Volt	Einheit der Spannung
Ampere	Einheit der Stromstärke
Ohm	Einheit des Widerstands
Watt	Einheit der Leistung
Diode	Bauteil mit bevorzugter Durchlassrichtung

Drag-and-drop

Zuordnung	Bedeutung
Spannung	Potenzialdifferenz
Stromstärke	Ladung pro Zeit
Widerstand	Verhältnis von Spannung zu Strom
Leistung	Energie pro Zeit
Reihenschaltung	Gleicher Strom durch alle Elemente

Kreuzwort

Spannung	Welche Größe wird in Volt angegeben?
Widerstand	Welche Größe wird in Ohm angegeben?
Leistung	Welche Größe wird in Watt angegeben?
Ampere	Wie heißt die Einheit der Stromstärke?
Schalter	Welches Bauteil unterbricht einen Strompfad?
Sicherung	Welches Bauteil schützt bei bestimmten Überströmen?

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Lückentext

Offene Aufgaben

Leicht

Aufgabe 1: Einheitenkarte: Erstelle eine Übersicht zu U, I, R und P mit Symbol und Einheit. Musterlösung und Bewertung: korrekte Fachbegriffe, nachvollziehbare Rechnung beziehungsweise begründete Hypothesen und Sicherheitsgrenzen.

Aufgabe 2: Formeldreieck: Erkläre U = R · I mit einem selbst gezeichneten Schema. Musterlösung und Bewertung: korrekte Fachbegriffe, nachvollziehbare Rechnung beziehungsweise begründete Hypothesen und Sicherheitsgrenzen.

Aufgabe 3: Fehlerkarte: Korrigiere die fiktive Angabe 0,05 A = 5 mA und begründe. Musterlösung und Bewertung: korrekte Fachbegriffe, nachvollziehbare Rechnung beziehungsweise begründete Hypothesen und Sicherheitsgrenzen.

Aufgabe 4: Schaltzeichen: Beschrifte eine eigene Skizze mit Schalter, Widerstand und Diode. Musterlösung und Bewertung: korrekte Fachbegriffe, nachvollziehbare Rechnung beziehungsweise begründete Hypothesen und Sicherheitsgrenzen.

Standard

Aufgabe 1: Rechnen: Bestimme I bei 9 V und 300 Ω samt Einheitenkontrolle; Lösung 30 mA. Musterlösung und Bewertung: korrekte Fachbegriffe, nachvollziehbare Rechnung beziehungsweise begründete Hypothesen und Sicherheitsgrenzen.

Aufgabe 2: Leistung: Berechne P für 6 V und 0,2 A; Lösung 1,2 W. Musterlösung und Bewertung: korrekte Fachbegriffe, nachvollziehbare Rechnung beziehungsweise begründete Hypothesen und Sicherheitsgrenzen.

Aufgabe 3: Vergleich: Berechne 100 Ω und 200 Ω in Reihe; Ergebnis 300 Ω. Musterlösung und Bewertung: korrekte Fachbegriffe, nachvollziehbare Rechnung beziehungsweise begründete Hypothesen und Sicherheitsgrenzen.

Aufgabe 4: Datentabelle: Prüfe die Umrechnung 0,012 A in 12 mA und dokumentiere dein Vorgehen. Musterlösung und Bewertung: korrekte Fachbegriffe, nachvollziehbare Rechnung beziehungsweise begründete Hypothesen und Sicherheitsgrenzen.

Schwer

Aufgabe 1: Diagnose: Interpretiere die synthetische Abweichung 5 mA statt 50 mA ohne voreilige Ursachenfestlegung. Musterlösung und Bewertung: korrekte Fachbegriffe, nachvollziehbare Rechnung beziehungsweise begründete Hypothesen und Sicherheitsgrenzen.

Aufgabe 2: Planung: Entwerfe eine rein theoretische Prüfanweisung mit Gefährdungsgrenzen und Dokumentationspunkten. Musterlösung und Bewertung: korrekte Fachbegriffe, nachvollziehbare Rechnung beziehungsweise begründete Hypothesen und Sicherheitsgrenzen.

Aufgabe 3: Transfer: Vergleiche zwei fiktive Versorgungskonzepte anhand ihrer Leistungen und Grenzen. Musterlösung und Bewertung: korrekte Fachbegriffe, nachvollziehbare Rechnung beziehungsweise begründete Hypothesen und Sicherheitsgrenzen.

Aufgabe 4: Fachgespräch: Verteidige dein Bewertungsraster des Modellfalls und zeige Verbesserungen. Musterlösung und Bewertung: korrekte Fachbegriffe, nachvollziehbare Rechnung beziehungsweise begründete Hypothesen und Sicherheitsgrenzen.

Lernkontrolle

Ohmsches Gesetz: Rechne 24 V / 480 Ω = 0,05 A und begründe die Umrechnung.

Elektrische Leistung: Vergleiche 12 V · 0,1 A mit 6 V · 0,2 A; beide ergeben 1,2 W.

Reihenschaltung: Begründe, warum 100 Ω + 200 Ω = 300 Ω.

Parallelschaltung: Erkläre, warum die Zweigspannungen übereinstimmen.

Fehleranalyse: Unterscheide eine Datenabweichung von einer nachgewiesenen Fehlerursache.

Arbeitssicherheit: Formuliere, warum keine reale Messung ohne qualifizierte Aufsicht erfolgt.

Lernnachweis

Portfolio: Fachbegriffskarte, drei vollständig dokumentierte Rechenwege, Soll-Ist-Tabelle, Fehlerhypothesen, sichere theoretische Vorgehensplanung und schriftliches Fachgespräch. Bewertung: Fachrichtigkeit 40 %, Rechenweg 25 %, Dokumentation 20 %, Sicherheitsreflexion 15 %; ausschließlich didaktisches Raster, keine Prüfungsgewichtung.

OER und Wikipedia

BIBB-Berufsprofil Chirurgiemechaniker – Berufsstruktur und Rechtsgrundlage, abgerufen 28.10.2026.

Ohmsches Gesetz – ergänzender Überblick; Lizenz und Medienrechte auf der jeweiligen Seite prüfen.

Medienhinweis: Verlinkte Fachtexte und die LearningApps-Suche sind externe Lernressourcen, keine als geprüft ausgegebenen Einzelvideos oder Dateien. Die Tabellen und Rechenschemata dieses Kurses sind eigene didaktische Darstellungen (CC BY 4.0 für die originären Kursanteile); verlinkte Fremdinhalte behalten ihre jeweiligen Rechte.