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Schriftliche Prüfungsaufgaben und Lösungsstrategien - Elektroniker

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Einleitung

Dieser vollständige aiMOOC richtet sich an Auszubildende im Handwerksberuf Elektroniker beziehungsweise Elektronikerin. Du übst, berufstypische schriftliche Aufgaben zu verstehen, technische Daten auszuwerten, mit Einheiten zu rechnen, Ergebnisse fachlich zu begründen und typische Lösungsfehler zu erkennen. Die Aufgaben und Zahlen dieses Kurses sind eigens entwickelte Beispiele und ausdrücklich keine übernommenen Originalprüfungsaufgaben.

Geltungsbereich: Das BIBB-Berufsprofil und die Elektronikerausbildungsverordnung von 2021 sind Ausgangspunkte. Die Regelausbildungsdauer beträgt 42 Monate. Die Fachrichtungen heißen Energie- und Gebäudetechnik und Automatisierungs- und Systemtechnik. Die Gesellenprüfung besteht aus Teil 1 und Teil 2; im zweiten Teil gehören unter anderem Systementwurf, Funktions- und Systemanalyse und Wirtschafts- und Sozialkunde zu den Bereichen. Einzelheiten hängen von Fachrichtung, Ausbildungsbeginn, möglicherweise anzuwendendem Übergangsrecht und zuständiger Handwerkskammer ab. Überprüfe vor der realen Prüfung die für dich gültige Ordnung und aktuelle Kammerinformationen. Hier werden keine ungesicherten Prüfungszeiten oder Gewichtungen behauptet.

Sicherheitsgrenze: Alle Schaltungsbeispiele und Störungen sind ausschließlich Papier- oder Simulationsaufgaben. Reale Elektroarbeiten, Schutzprüfungen, Messungen an möglicherweise spannungsführenden Teilen, Inbetriebnahmen und Maschinenarbeiten setzen die vorgeschriebene Fachkunde, Anleitung und Sicherheitsorganisation voraus. Keine Lösung dieses Kurses ist eine Freigabe.

Prüfungsaufgaben lesen und Lösungswege strukturieren

Operatoren, Angaben und gesuchte Größen

Lies zuerst das Arbeitsverb. Nennen verlangt einen zutreffenden Begriff, beschreiben Merkmale in verständlicher Reihenfolge, berechnen einen nachvollziehbaren Rechenweg, begründen einen fachlichen Zusammenhang und bewerten einen Vergleich mit transparenten Kriterien. Eine gute Antwort erfüllt genau den Operator. Zahlen aus einer Aufgabenstellung werden nicht unkritisch übernommen: Manche Angaben dienen nur als Hintergrund; andere sind entscheidend.

Die Sechs-Schritte-Methode lässt sich auf fast jede schriftliche Fachrechnung anwenden: 1. Arbeitsauftrag und gesuchte Größe markieren; 2. gegebene Werte einschließlich Einheiten aufschreiben; 3. physikalisches Modell und Annahmen bestimmen; 4. Formel nach der gesuchten Größe umstellen; 5. einsetzen, rechnen, Einheit angeben; 6. Größenordnung und technische Bedeutung kritisch prüfen. Bei einer Funktionsanalyse ergänzt du einen Soll-Ist-Vergleich und begründest, welche Information für eine sichere Diagnose noch fehlt.

Arbeitsschritt	Dokumentiertes Ergebnis	Häufiger Fehler
Daten übernehmen	Werte, Einheit, Quelle und Randbedingung	einen Zahlenwert ohne Einheit kopieren
Modell auswählen	passende Schaltungsart und begründete Annahmen	Reihen- und Parallelschaltung verwechseln
Rechenweg zeigen	Formel, Umstellung, Einsetzen, Ergebnis	nur die Endzahl notieren
Bewerten	plausible Größenordnung und Aussagegrenze	hypothetische Rechnung als reale Freigabe ansehen

Antwortstrategien bei Tabellen und Diagrammen

Eine Kennlinie beschreibt die Abhängigkeit zweier Größen. Prüfe vor dem Ablesen Achsenbeschriftungen, Skalierung, Einheiten und Legende. Lies nicht nur einen Punkt ab: Wenn eine Aufgabe einen Trend verlangt, beschreibe, ob die Größe steigt, fällt, proportional verläuft oder sich nichtlinear verändert. Bei einer Datentabelle müssen Zeilen und Spalten eindeutig zugeordnet sein. Ein Diagramm mit logarithmischer Skala darf nicht wie eine lineare Skala gelesen werden.

Schriftliches Beispiel: Drei fiktive Messreihen zeigen bei unverändertem Widerstand R = 120 Ω die Wertepaarungen 6 V und 0,050 A, 12 V und 0,100 A sowie 18 V und 0,150 A. Der Quotient U/I bleibt jedes Mal 120 Ω; die Proportionalität passt damit zum idealen ohmschen Modell. Dies beweist keine reale Temperaturkonstanz und keine normgerechte Messung.

Prüfungszeit sinnvoll planen

Teile die verfügbare Bearbeitungszeit nach Aufgabenumfang und Punktpotenzial ein, ohne erfundene verbindliche Prüfungsminuten zugrunde zu legen. Rechne zuerst sichere Teilaufgaben, markiere offene Annahmen und reserviere einen Abschlussblick für Einheiten, Vorzeichen, Bezugsgrößen und die verlangten Begründungen. Formuliere bei Unsicherheit lieber eine transparente Hypothese als eine unbelegte technische Behauptung.

Fachrechnen mit elektrischen Größen und Plausibilitätsprüfung

Spannung, Strom, Widerstand und Leistung

Spannung U wird in Volt (V), Stromstärke I in Ampere (A) und Widerstand R in Ohm (Ω) angegeben. Im vereinfachten ohmschen Gleichstrommodell gilt U = R · I, also I = U / R und R = U / I. Die elektrische Leistung P ergibt sich bei Gleichspannung aus P = U · I und wird in Watt (W) angegeben. Der Unterschied ist wichtig: Leistung gibt die momentane Umsetzungsrate an; Energie ist Leistung mal Zeit.

Beispiel mit vollständigem Weg: Gesucht ist der Strom durch einen idealen Widerstand von R = 120 Ω an U = 24 V. Ansatz I = U / R; Einsetzen I = 24 V / 120 Ω; Ergebnis I = 0,20 A = 200 mA. Die Gegenprobe R · I = 120 Ω · 0,20 A = 24 V bestätigt die Spannung. P = 24 V · 0,20 A = 4,8 W. Ein Ergebnis von 200 A wäre wegen einer mA-Umrechnung offensichtlich falsch. In einem realen Bauteil wäre zusätzlich die Belastbarkeit anhand echter Herstellerunterlagen zu prüfen.

Bild: Schematische Darstellung des Ohmschen Gesetzes; Quelle, Urheber und Nutzungsrecht im Abschnitt OER.

Reihen- und Parallelschaltung unterscheiden

In einer Reihenschaltung fließt idealisiert derselbe Strom durch alle Elemente; Widerstände addieren sich: Rges = R1 + R2. Bei R1 = 100 Ω und R2 = 200 Ω gilt Rges = 300 Ω. An 12 V folgt I = 12 V / 300 Ω = 0,040 A. In einer Parallelschaltung liegt an jedem Zweig die gleiche Spannung; für zwei Widerstände gilt 1/Rges = 1/R1 + 1/R2. Mit 100 Ω und 200 Ω ergibt sich Rges ≈ 66,67 Ω. Der Gesamtstrom an 12 V ist etwa 0,180 A. Plausibilität: Bei positiven Parallelwiderständen ist der Gesamtwiderstand kleiner als der kleinste Einzelwiderstand. Diese Größenordnung ist eine wirksame Rechenkontrolle.

Bild: Vergleich verschiedener Widerstandsverbindungen; Herkunft und Gemeinfreiheit unter OER.

Wechselstrom, Drehstrom und Leistungsfaktor

Bei sinusförmigem Wechselstrom unterscheidest du Spitzenwert, Effektivwert und Phasenlage. Für ein idealisiertes symmetrisches Dreiphasensystem gilt für die Wirkleistung P = √3 · U · I · cos φ, wenn U die Außenleiterspannung und I den Außenleiterstrom bezeichnet. Der Leistungsfaktor cos φ berücksichtigt die Phasenverschiebung in dieser vereinfachten Betrachtung. Seine Verwendung setzt geeignete Modellbedingungen voraus. Verwende die Formel nicht schematisch für unsymmetrische oder stark verzerrte Verhältnisse.

Rechenbeispiel: Ein erfundener symmetrischer Verbraucher wird mit U = 400 V, I = 5 A und cos φ = 0,80 modelliert. P ≈ 1,732 · 400 V · 5 A · 0,80 = 2771 W ≈ 2,77 kW. 400 · 5 = 2000 VA ohne Wurzel und Leistungsfaktor wäre nicht das verlangte Wirkleistungsergebnis. Angegebene Werte sind ausschließlich Modellzahlen; eine reale Bemessung braucht weitere Informationen.

Bild: Drei phasenverschobene sinusförmige Verläufe. Die Zeichnung unterstützt das Verständnis, ersetzt aber keine vollständige Netzberechnung.

Energie, Wirkungsgrad und Einheiten

Für konstante Leistung gilt E = P · t. Beim Umrechnen von W in kW teilst du durch 1000; bei Minuten in Stunden teilst du durch 60. Beispiel: Ein modellierter 40-W-Verbraucher wird 5 h pro Tag an 20 Tagen genutzt. E = 0,040 kW · 100 h = 4,0 kWh. Bei einem ausdrücklich angenommenen Preis von 0,30 € je kWh entstehen 1,20 € Energiekosten. Der Wirkungsgrad η beschreibt das Verhältnis von Nutz- zu zugeführter Leistung: η = Pnutz / Pzu. Er liegt im üblichen passiven Wandlungsmodell zwischen null und eins. Bei 90 Prozent Wirkungsgrad und 90 W Nutzleistung ist die Aufnahmeleistung 90 W / 0,90 = 100 W. Eine Verwechslung von Eingangs- und Ausgangsgröße führt zu unplausiblen Antworten.

Ergänzendes Fachvideo: Sven Stemmler, „Ohmsches Gesetz und Leistungsberechnung“ (2023), auf YouTube. Rechte und Verfügbarkeit des Videos verbleiben beim Rechteinhaber; es wird nur eingebettet und nicht als OER umlizenziert.

Energie- und Gebäudetechnik: Pläne und Schutzprinzipien

Pläne und technische Unterlagen analysieren

In Aufgaben zur Energie- und Gebäudetechnik begegnen dir Schaltpläne, Installationsschemata, Stromkreislisten, Gerätedaten und Anforderungsbeschreibungen. Lies zuerst Symbollegende, Bezugskennzeichen und die Funktion des betroffenen Stromkreises. Trenne den Stromlaufplan, der elektrische Verbindungen zeigt, von einem Lageplan, der Positionen darstellt. Eine Leitungslänge aus einem Lageplan darf nicht mit der Gesamtlänge des Hin- und Rückwegs verwechselt werden.

Vorgehensaufgabe: Ein fiktiver Auftrag nennt einen 24-V-Stromkreis, zwei Verbraucher und eine Leitungslänge von 20 m von der Quelle bis zu den Verbrauchern. Für eine einfache Leitungswiderstandsrechnung mit zwei Adern wird die angenommene elektrische Schleifenlänge 40 m verwendet, wenn Hin- und Rückleiter jeweils diesen Weg zurücklegen. Dokumentiere diese Annahme ausdrücklich. Die Angabe „20 m Leitung“ allein ist ohne Bezugspunkt häufig missverständlich.

Schutzkonzepte als schriftliche Bewertungsaufgabe

Schutz gegen elektrischen Schlag, Überstromschutz, Leitungsschutz, Abschaltbedingungen und mögliche Fehlerströme müssen als zusammenhängendes Konzept betrachtet werden. Ein Fehlerstrom-Schutzschalter (RCD) vergleicht über die überwachten Leiter fließende Ströme beziehungsweise erkennt einen Differenzstrom. Er ersetzt nicht pauschal sämtliche Schutzorgane, die Auswahl geeigneter Leiter oder die Prüfung anderer Schutzmaßnahmen. Eine angenommene Testtaste oder das Vorhandensein eines Geräts ist niemals eine eigenständige Sicherheitsfreigabe.

Eine gute schriftliche Antwort benennt erst die Aufgabe einer Maßnahme, dann ihre Grenzen und schließlich die für die reale fachliche Entscheidung nötigen Unterlagen. Ohne Netzform, Schutzkonzept, Gerätedaten, geltende Normenausgabe und ordnungsgemäßes Prüfverfahren kann aus einer reinen Theorieaufgabe keine Betriebsfreigabe abgeleitet werden.

Bild: Prinzipdarstellung eines Fehlerstromschutzgeräts; auf die konkrete Geräteausführung kann daraus nicht geschlossen werden.

Fachliche Fehleranalyse ohne gefährliche Handlungsschritte

Wenn ein fiktiver Plan einen zusätzlichen Verbraucher zeigt, frage: Sind Verbraucher in Reihe oder parallel? Ist die Quelle ausreichend spezifiziert? Welche Aufgabe hat der Schutz? Welche Informationen fehlen? Dokumentiere Beobachtungen und mögliche Ursachen getrennt. Schriftlich darfst du aus einer schematischen Abweichung einen Verdacht ableiten. Praktische Prüfungen oder Fehlersuchen an Anlagen erfordern dagegen qualifizierte Durchführung und geeignete Sicherheitsverfahren.

Informationsquelle	Schriftliche Auswertung	Nicht zulässige Schlussfolgerung
Schaltplan	Verbindungen, Symbole, Funktionsweg	reale Anlage sei entsprechend fehlerfrei aufgebaut
Fiktives Messprotokoll	Istwert mit dokumentiertem Sollwert vergleichen	Messung könne ungeprüft real nachgestellt werden
Herstellerdatenblatt	Modellgrenzen, Nennwerte und Einsatzbedingungen identifizieren	ein einzelner Nennwert genüge zur sicheren Auswahl

Automatisierungs- und Systemtechnik: Logik und Diagnose

Signalkette verstehen

Eine einfache Signalkette beginnt mit einem Sensor, dessen Signal durch eine Steuerung verarbeitet wird, und endet am Aktor. Beispielsweise meldet in einer rein virtuellen Anlage ein Sensor „Teil vorhanden“, eine Softwarelogik wertet die Meldung aus, und eine Anzeige zeigt einen Zustand. Du musst zwischen physikalischer Größe, Sensorsignal, logischem Zustand und Anzeige unterscheiden. Eine fiktive Störmeldung beweist nicht automatisch einen Sensordefekt: Auch Verkabelung, Signalzuordnung, Versorgung, Logik oder die simulierte Datenquelle können Ursachen sein.

UND, ODER und NICHT anhand von Wahrheitstabellen

Ein UND-Gatter liefert nur dann wahr, wenn beide Eingänge wahr sind. Ein ODER-Gatter liefert wahr, sobald mindestens einer wahr ist. Eine NICHT-Funktion kehrt den Booleschen Wert um. Bei einer Übungsaufgabe mit A und B ergibt sich die Wahrheitstabelle:

A	B	A UND B	A ODER B
0	0	0	0
0	1	0	1
1	0	0	1
1	1	1	1

Bei komplexen Steuerungen sind Speicher, Zeitglieder und Zustandsübergänge zusätzlich zu modellieren. Eine gewöhnliche logische UND-Bedingung darf nicht unkritisch als funktionale Sicherheitsschaltung interpretiert werden. Die Sicherheitsbewertung von Maschinen und Steuerungen verlangt gesonderte Normen, Nachweise und Fachkompetenz.

Bild: Grundformen logischer Gatter; zur symbolischen Interpretation, nicht zur Validierung einer realen Sicherheitsfunktion.

Bild: Beispiel einer UND-Bedingung in einer schematischen SPS-Kontaktdarstellung.

Soll-Ist-Vergleich und Hypothesen trennen

Beispiel: In einer ausdrücklich simulierten Steuerung sind die Eingänge A = 1 und B = 1, aber der dokumentierte UND-Ausgang C = 0. Nach der oben gegebenen Wahrheitstabelle sollte C = 1 sein. Diese Diskrepanz ist der Befund. Mögliche Hypothesen sind eine falsche Signalzuordnung, eine zusätzliche nicht dokumentierte Freigabebedingung oder ein fehlerhafter Datensatz. Ohne weitere Unterlagen darfst du keine dieser Hypothesen als erwiesen kennzeichnen. Ein guter schriftlicher Bericht enthält Erwartung, Beobachtung, begründete Alternativen, fehlende Daten und einen ungefährlichen nächsten Dokumentations- oder Simulationsschritt.

Berufstypischer Modellfall: fiktiver Kundenauftrag

Auftrag und synthetische Ausgangsdaten

Eine Ausbildungswerkstatt plant ausschließlich auf dem Papier eine fiktive 24-V-Gleichstrom-Anzeigeeinheit. Drei voneinander unabhängige Modellzweige werden parallel versorgt. Laut erfundener Aufgabenkarte benötigen Signalleuchte A 0,20 A, Steuergerät B 0,60 A und Statusanzeige C 0,20 A. Die Versorgungsspannung beträgt 24,0 V. Der einfache Leitungsweg beträgt 20 m; für die Rückleitung wird dieselbe Länge angenommen. Der Leiterquerschnitt ist rechnerisch 1,5 mm², der angenommene spezifische Widerstand ρ = 0,0178 Ω·mm²/m. Die Einheit läuft im Energie-Kostenmodell an 30 Tagen jeweils 8 h, angenommener Arbeitspreis 0,30 €/kWh. Eine zusätzliche rechnerische Stromreserve von 20 Prozent ist ausdrücklich nur eine Rechenannahme, keine Schutz- oder Auswahlvorgabe.

Arbeitsauftrag: Berechne den Gesamtstrom, die Lastleistung, einen fiktiven Strom mit Reserve, den Leitungswiderstand und Spannungsfall, den prozentualen Spannungsfall sowie Energie und Kosten. Formuliere außerdem, warum keine reale Freigabe möglich ist.

Gegebene Größe	Wert	Rolle im Modell
U	24,0 V	angenommene konstante Gleichspannung
IA, IB, IC	0,20 A; 0,60 A; 0,20 A	ideale Parallelzweige
lSchleife	40 m	Hin- und Rückleiter zusammen
A und ρ	1,5 mm²; 0,0178 Ω·mm²/m	vereinfachte Leitungsdaten
t und Preis	8 h je Tag an 30 Tagen; 0,30 €/kWh	reine Kostenannahmen

Vollständige Musterlösung mit Einheiten

Schritt 1 – Strom: In der angenommenen Parallelschaltung addieren sich die Zweigströme. Iges = 0,20 A + 0,60 A + 0,20 A = 1,00 A. Als Gegenprobe ist Iges größer als jeder einzelne Zweigstrom.

Schritt 2 – Lastleistung: P = U · I = 24,0 V · 1,00 A = 24,0 W. Die idealisierte Leistung je Zweig beträgt 4,8 W, 14,4 W und 4,8 W; ihre Summe ist 24,0 W.

Schritt 3 – rein rechnerische Reserve: IReserve = 1,00 A · 1,20 = 1,20 A. Dies ist keine allgemeingültige Bemessungsvorschrift und berechtigt nicht zur Auswahl oder Freigabe eines realen Netzteils.

Schritt 4 – Modellwiderstand der Leitung: RLeitung = ρ · lSchleife / A = 0,0178 Ω·mm²/m · 40 m / 1,5 mm² = 0,475 Ω gerundet. Die Einheit wird Ω, weil m und mm² gekürzt werden. Verwechsle nicht die einfache Entfernung von 20 m mit den hier angenommenen 40 m elektrischer Schleifenlänge.

Schritt 5 – Spannungsfall: ΔU = I · R = 1,00 A · 0,4747 Ω ≈ 0,475 V. Relativer Spannungsfall bezogen auf die angegebene Quelle: 0,475 V / 24,0 V · 100 Prozent ≈ 1,98 Prozent. Die exakte Lastspannung wäre nur mit einem konsistenten Modell der Quellen- und Lastkennlinie bestimmbar; der gegebene Strom wird hier als vereinfachte feste Vorgabe verwendet.

Schritt 6 – Energie: 24,0 W = 0,0240 kW; Betriebsdauer 8 h · 30 = 240 h. E = 0,0240 kW · 240 h = 5,76 kWh. Angenommene Kosten = 5,76 kWh · 0,30 €/kWh = 1,728 €, auf Cent gerundet 1,73 €. Nicht kW und W oder Monat und Stunde mischen.

Schritt 7 – fachliche Bewertung: Rechenwerte sind plausibel für das gewählte Schulmodell. Für die reale Anlage fehlen unter anderem genaue Herstellerkennlinien, Startströme, Temperaturbedingungen, vollständiges Schutzkonzept, Leitungsart, Verlegebedingungen, Normenbezug und eine fachgerechte Prüfung. Ergebnis: keine reale Anlagen- oder Maschinenfreigabe. Der Fall ist bewusst auf schriftliche Theorie und Simulation begrenzt.

Bewertungsraster für den Modellfall

Bewertungsbereich	Maximalpunkte	Fachliche Kriterien
Datenanalyse und Annahmen	4	Zweigstruktur, Schleifenlänge und Einheiten korrekt erkannt und erläutert
Strom, Leistung und Reserve	5	1,00 A, 24,0 W und 1,20 A mit vollständigem Rechenweg
Leitungsmodell und Spannungsfall	4	Widerstandsformel, 0,475 Ω, 0,475 V und 1,98 Prozent nachvollziehbar
Energie und Kosten	3	240 h, 5,76 kWh und 1,73 € mit Einheiten
Plausibilität, Grenzen, Sicherheit	4	Rechnungen gegengeprüft und Nicht-Freigabe begründet
Gesamt	20	individuell anhand der offengelegten Kriterien beurteilen

Typische Fehlersuche in der eigenen Lösung: Ist der Gesamtstrom kleiner als der größte Zweigstrom, wurden Parallelzweige vermutlich falsch verknüpft. Liefert die Rechnung 475 Ω statt 0,475 Ω, liegt möglicherweise ein Dezimalfehler vor. Ergibt die Kostenschätzung 1728 €, wurden vermutlich Euro und Cent oder Watt und Kilowatt verwechselt. Korrigiere stets Ansatz und Ursache, nicht nur die letzte Zahl.

Interaktive Aufgaben

Multiple-Choice-Quiz mit Rückmeldungen

Was gehört zu einem vollständigen fachlichen Rechenweg? (Ansatz und Umstellung und Werte mit Einheiten und Plausibilitätsprüfung) (!Nur die Endzahl ohne Einheit) (!Ausschließlich eine Formel ohne Erklärung) (!Eine ungesicherte Vermutung über die Anlage)

Rückmeldung: Nur ein nachvollziehbarer Ansatz mit Einheit und Bewertung macht das Ergebnis kontrollierbar.

Wie groß ist der Strom bei 24 V und 120 Ohm in einem idealen ohmschen Modell? (0,20 A) (!2,0 A) (!20 A) (!0,020 A)

Rückmeldung: I = U / R = 24 / 120 A = 0,20 A; 200 mA ist derselbe Wert.

Welcher Gesamtwiderstand ist bei zwei parallel geschalteten positiven Widerständen möglich? (Ein Wert unterhalb des kleineren Einzelwiderstands) (!Immer die Summe beider Widerstände) (!Immer der größere Einzelwiderstand) (!Immer genau null Ohm)

Rückmeldung: Parallele Zweige erhöhen bei positiven endlichen Widerständen die Gesamtleitfähigkeit.

Welche Einheit gehört zur elektrischen Energie im Verbrauchskostenbeispiel? (kWh) (!kW) (!Ampere) (!Ohm)

Rückmeldung: Die kWh ist Energie; kW beschreibt Leistung und muss erst mit der Betriebszeit multipliziert werden.

Was bezeichnet der Leistungsfaktor cos phi im vereinfachten sinusförmigen Wechselstrommodell? (Einen Faktor zur Bestimmung der Wirkleistung) (!Die Einheit der Netzfrequenz) (!Eine feste Umrechnung von Volt in Ohm) (!Den dreifachen Außenleiterstrom)

Rückmeldung: Für die Wirkleistung wird die Phasenlage berücksichtigt; die Anwendbarkeit hängt vom Modell ab.

Welcher Zusammenhang gilt in der fiktiven 24-V-Parallelschaltung? (Die drei Zweigströme ergeben zusammen 1,00 A) (!Jeder Zweig erhält nur ein Drittel der Spannung) (!Die Gesamtstromstärke ist stets null) (!Die Zweigwiderstände müssen addiert werden)

Rückmeldung: In der idealen Parallelschaltung addieren sich die Zweigströme, während die gleiche Spannung anliegt.

Wofür wird in der vereinfachten Leitungsrechnung eine Schleifenlänge von 40 Metern angenommen? (Für den Hinweg und den Rückweg mit jeweils 20 Metern) (!Für zwei voneinander unabhängige Stromquellen) (!Weil jeder Verbraucher doppelt so viel Strom benötigt) (!Weil die Leitung in allen Anlagen 40 Meter lang sein muss)

Rückmeldung: Die gesamte elektrisch durchlaufene Länge hängt von der Anordnung von Hin- und Rückleiter ab.

Welche Aussage beschreibt einen Fehlerstrom-Schutzschalter fachlich korrekt? (Er überwacht Differenzströme und ersetzt nicht alle anderen Schutzmaßnahmen) (!Er belegt allein die vollständige Sicherheit jeder Anlage) (!Er ersetzt grundsätzlich jeden Leitungsschutz) (!Er darf von unqualifizierten Personen beliebig an offenen Anlagen geprüft werden)

Rückmeldung: Ein RCD ist Bestandteil eines Schutzkonzepts und keine alleinige Freigabebedingung.

Wann ist der Ausgang einer idealen UND-Verknüpfung wahr? (Wenn beide Eingänge wahr sind) (!Wenn beide Eingänge falsch sind) (!Wenn genau ein Eingang wahr ist) (!Unabhängig von den Eingangszuständen)

Rückmeldung: Die UND-Verknüpfung fordert alle modellierten Bedingungen gleichzeitig.

Was folgt aus einem fiktiven Signalfehler ohne weitere Daten? (Es müssen mehrere Hypothesen anhand weiterer sicherer Informationen unterschieden werden) (!Der Sensor ist zweifelsfrei defekt) (!Die ganze Anlage kann sofort freigegeben werden) (!Sollwerte dürfen zur Anpassung des Befunds verändert werden)

Rückmeldung: Ein Soll-Ist-Unterschied zeigt eine Abweichung, aber noch nicht die eindeutig nachgewiesene Ursache.

Memory: Fachbegriffe zuordnen

Spannungsfall	Differenz der modellierten Spannung zwischen zwei Leitungspunkten
Wirkungsgrad	Verhältnis von abgegebener Nutzleistung zu aufgenommener Leistung
Operator	Arbeitsverb mit bestimmter erwarteter Antwortform
Leistungsfaktor	Faktor zur Ermittlung der Wirkleistung in einem geeigneten Wechselstrommodell
Soll-Ist-Vergleich	Gegenüberstellung von erwartetem und dokumentiertem Zustand
Differenzstrom	Ungleichgewicht zwischen überwachten hin- und rückfließenden Strömen

Drag-and-drop: Die Lösungsstrategie ordnen

Passender Begriff	Bedeutung für die Lösung
Auftrag analysieren	Arbeitsverb und gesuchte Größe eindeutig herausarbeiten
Daten erfassen	Zahlen und Einheiten samt Herkunft notieren
Modell wählen	fachliche Formel und Annahmen begründet festlegen
Rechenweg entwickeln	Formel umformen und Werte nachvollziehbar einsetzen
Plausibilität prüfen	Ergebnisdimension und fachliche Grenzen bewerten

Kreuzworträtsel: Fachsprache der Elektronik

Spannung	Welche elektrische Größe wird in Volt angegeben?
Widerstand	Welche elektrische Größe hat die Einheit Ohm?
Leistung	Welche elektrische Größe wird in Watt gemessen?
Stromstärke	Welche Größe wird in Ampere angegeben?
Diagnose	Wie nennt man das begründete Eingrenzen möglicher Fehlerursachen?
Sensor	Welcher allgemeine Bauteiltyp erfasst einen physikalischen Zustand?

LearningApps: Zusätzliche Übungen

Dies ist eine externe Suchansicht, keine vom Kurs geprüfte einzelne LearningApp. Überprüfe vor der Nutzung Richtigkeit, Aktualität, Rechte und Eignung jedes gefundenen Angebots.

Lückentext: Begriffe und Einheiten

Die elektrische Spannung wird in

angegeben.

Die Stromstärke wird in

angegeben.

Der Widerstand hat die Einheit

.

Die Leistung wird in

angegeben.

Eine Stunde bei einem Kilowatt entspricht einer

Energie.

Die Reihenschaltung positiver Widerstände ergibt einen

durch Addition.

Bei einer UND-Verknüpfung müssen beide Eingänge

sein.

Das Arbeitsverb einer Prüfungsfrage heißt

.

Eine nicht bewiesene mögliche Fehlerursache ist eine

.

Der schriftliche Modellfall ersetzt keine reale

.

Offene Aufgaben

Leicht

Formelkarte: Stelle die drei Umformungen des ohmschen Gesetzes mit Einheiten, einer Beispielrechnung und einer Gegenprobe dar.
Operatorenplakat: Erstelle zu fünf typischen Arbeitsverben je eine Prüfungsfrage und erläutere die erwartete Antwort.
Einheitentraining: Fertige eine Tabelle mit jeweils fünf korrekten Umrechnungen von mA nach A und von W nach kW an.
Rechenfehler korrigieren: Erfinde zwei falsche elektrotechnische Rechenwege und erkläre schriftlich ihre Ursachen.

Standard

Stromkreismodell: Berechne eine fiktive Parallel- und Reihenschaltung mit denselben zwei Widerständen und erläutere den Unterschied in der Gesamtstromstärke.
Diagramm verstehen: Stelle für einen idealisierten symmetrischen Verbraucher den Zusammenhang zwischen Leistungsfaktor und Wirkleistung in einer selbst erstellten Tabelle und Grafik dar.
Schutzkonzept erklären: Verfasse einen Text, der Funktion, Grenzen und notwendige zusätzliche Informationen eines RCD sachlich erklärt.
Wahrheitstabelle entwerfen: Erstelle eine Wahrheitstabelle für eine zweistufige rein virtuelle Signallogik und prüfe alle Eingangskombinationen.

Schwer

Variantenbewertung: Entwickle zwei papiergebundene 24-V-Modellvarianten, gewichte Kriterien und begründe eine Auswahl ohne reale Freigabe.
Diagnosebericht: Dokumentiere zu einer erfundenen Steuerungsabweichung drei konkurrierende Hypothesen und benenne jeweils fehlende Daten.
Sensitivitätsanalyse: Wiederhole den vollständigen Modellfall für eine andere Betriebsdauer und einen veränderten Leiterquerschnitt und erkläre die Einflüsse.
Erklärvideo oder Storyboard: Verfasse ein urheberrechtlich sauberes Storyboard für einen vollständigen Prüfungsrechenweg mit Fehlerdiagnose, Bildquellen und Peer-Feedback.

Lernkontrolle

Fehlervergleich: In einer Übung erscheinen 200 A statt 200 mA. Beschreibe mindestens drei prüfbare Ursachen und korrigiere den Rechenweg mit Einheiten.
Transfer: Begründe anhand einer Formel und eines Zahlenbeispiels, warum ein zusätzlicher positiver Parallelwiderstand den Gesamtwiderstand verringert.
Annahmenkritik: Beschreibe Voraussetzungen der symmetrischen Dreiphasen-Wirkleistungsformel und gib einen Fall an, in dem sie nicht ungeprüft eingesetzt werden darf.
Sicherheitsargument: Widerlege die Behauptung, ein vorhandener RCD beweise ohne weitere Unterlagen die vollständige Sicherheit einer Anlage.
Hypothesenprüfung: Analysiere die fiktive Abweichung A = 1, B = 1 und Ausgang = 0 einer UND-Logik. Unterscheide Beobachtung und mögliche Ursachen.
Kostentransfer: Berechne für den Modellfall mit halber täglicher Betriebszeit die Monatsenergie und die angenommene Kostenänderung, einschließlich Gegenprobe.

Lernnachweis

Ein belastbarer Lernnachweis umfasst ein eigenständig bearbeitetes, synthetisches Prüfungsheft mit den folgenden Bestandteilen: eine fachgerecht annotierte Aufgabenstellung; eine Übersicht gegebener und gesuchter Größen mit Einheiten; mindestens drei vollständige Rechnungen einschließlich Formelumstellungen und Plausibilitätsprüfungen; eine Tabelle oder eine nachvollziehbare Grafik; einen Diagnosebericht mit getrennt dargestellten Befunden und Hypothesen; die vollständige Bearbeitung des Modellfalls und eine Bewertung anhand des 20-Punkte-Rasters; sowie eine kurze Fehlerreflexion. Die Lernleistung zeigt sich auch daran, dass du die Grenzen vereinfachter Modelle und die Notwendigkeit qualifizierter praktischer Prüfungen benennen kannst.

Für eine formative Selbsteinschätzung verwende die Kriterien fachliche Richtigkeit, Rechenweg, Einheiten, Begründung, Lesbarkeit, Plausibilität und Sicherheitsbewusstsein. Hole dir Rückmeldungen zu konkreten Verbesserungsschritten. Verwende keine realen Kundendaten, Seriennummern, Auftragsunterlagen oder Schülerdaten.

OER und Wikipedia

Fachlich überprüfbare Ausgangsquellen:

BIBB: Elektroniker beziehungsweise Elektronikerin, Berufsprofil und Ausbildungsordnung.
Gesetze im Internet: Elektronikerausbildungsverordnung 2021. Prüfe Fachrichtung, Geltungsbeginn und Übergangsrecht.
Wikipedia: Ohmsches Gesetz als offene ergänzende Einführung; Aussagen mit weiteren Fachquellen abgleichen.
Wikimedia Commons als Medienarchiv mit dateispezifischen Angaben zu Urheber und Lizenz.

Bild-, Video- und Lizenznachweise: Die nachfolgenden sechs Dateien wurden anhand ihrer konkreten Wikimedia-Commons-Dateiseiten ausgewählt. Rechteangaben beziehen sich auf die jeweils benannte Datei und bleiben bei einer Weiterverwendung mit den Originaleinträgen abzugleichen. Die Videoverknüpfung ist ein eingebettetes Fremdangebot, dessen Nutzungsrechte nicht auf die Kurslizenz übertragen werden.

Verwendete Datei oder URL	Nachweis der Quelle	Urheber laut Dateiseite	Lizenz oder Berechtigung
File:Simple electrical schematic with Ohms law.png	Commons-Dateiseite	Danield101	Gemeinfrei nach Quellangabe
File:Resistors in Series and Parallel.svg	Commons-Dateiseite	Jjbeard	Gemeinfrei nach Quellangabe
File:3 phase AC waveform.svg	Commons-Dateiseite	J JMesserly nach SiriusA	CC BY 3.0
File:Residual-current device scheme.svg	Commons-Dateiseite	boom1x	CC BY-SA 3.0
File:LogicGates.svg	Commons-Dateiseite	Vaughan Pratt	CC BY 3.0
File:Ladder Logic AND gate PLC.jpg	Commons-Dateiseite	Mithilrkadam	CC BY-SA 4.0
https://www.youtube.com/watch?v=SaSzHCkID-U	YouTube-Fachvideo	Sven Stemmler	Einbettung über YouTube; keine pauschale offene Nachnutzungslizenz zugesichert

OER-Hinweis: Die eigens formulierten Lerntexte, Modellaufgaben und Aufgabenideen können für offene Unterrichtszwecke bearbeitet werden, soweit die Rechte des jeweiligen Veröffentlichungsträgers dies erlauben. Verlinkte fremde Bilder und Videos unterliegen ihren jeweils angegebenen Bedingungen; die Autorennennung und Lizenzhinweise sind bei Nachnutzung zu beachten.

Verknüpfte Lernbereiche

Berufsportal: Ausbildung – Elektroniker

Weiterlernen und fächerübergreifender Transfer: Die Verbindungen zu Mathematik umfassen Prozentrechnung, Formelumstellung und Diagrammanalyse; zur Informatik logische Verknüpfungen und Dateninterpretation; zur Technischen Dokumentation präzise Fachsprache, Bericht und Kriterienbewertung; zur Wirtschafts- und Sozialkunde Kosten, Arbeitsorganisation und verantwortliches Handeln. Weitere passende aiMOOC-Themen sind Elektrische Schutzmaßnahmen, Technisches Zeichnen, Elektrische Antriebe, Automatisierungstechnik und Messtechnik. Die Verknüpfungen sind Lernpfade; ihre aktuelle Verfügbarkeit als eigenständige MOOCwiki-Kurse ist gesondert zu überprüfen.