aiMOOC

Wechselstrom Drehstrom und Netzgrößen – Sinusförmige Wechselgrößen beschreiben

QR-Code

Wechselstrom Drehstrom und Netzgrößen – Sinusförmige Wechselgrößen beschreiben

Einleitung

Zielgruppe: Auszubildende in elektrotechnischen Berufen

Lernzeit: 45–60 Minuten, aufgeteilt in sieben kurze Lerneinheiten

Thema: Wechselstrom, Drehstrom, Amplitude, Frequenz und Periodendauer

Deine Aufgabe: Du liest sinusförmige Spannungsverläufe, berechnest ihre Kenngrößen und vergleichst Signale in einer virtuellen Schaltung.

Leitfrage: Was bedeutet es, wenn eine Spannung eine Amplitude von 6 V und eine Frequenz von 50 Hz hat?

Bild: Sinusförmiger Spannungsverlauf mit einer Periodendauer T.

Lernziele

Nach dem Kurs kannst Du:

Sinusspannung: Einen sinusförmigen Spannungsverlauf erkennen und beschreiben.
Amplitude: Scheitelwert und Spitze-Spitze-Wert unterscheiden.
Frequenz: Die Anzahl vollständiger Schwingungen pro Sekunde bestimmen.
Periodendauer: Die Schwingungsdauer aus einem Signaldiagramm ermitteln.
Stromlaufplan: Eine einfache virtuelle Wechselstromschaltung interpretieren.
Drehstrom: Drei um 120° versetzte Wechselgrößen erkennen.
Elektrosicherheit: Die Grenzen von Simulationen und die Voraussetzungen realer Elektroarbeiten erklären.

Dein Ausbildungsfall

Betriebsauftrag: Eine Sinusspannung auswerten

In der Ausbildungswerkstatt erhältst Du ein virtuelles Oszilloskopbild einer Wechselspannungsquelle.

Gegebene Größe	Wert
Positiver Scheitelwert	+6 V
Negativer Scheitelwert	−6 V
Periodendauer	20 ms
Spannungsverlauf	Sinusförmig

Dein Auftrag lautet:

Bestimme die Amplitude, die Frequenz und den Spitze-Spitze-Wert. Erkläre anschließend, was sich bei einer Verdoppelung der Frequenz verändert.

Du bearbeitest den Fall schrittweise mit Signalbildern und einer virtuellen Schaltung.

Sicherheitsregel: Alle praktischen Lernhandlungen dieses Kurses erfolgen digital. Es werden keine Netzanschlüsse hergestellt, geöffnet oder gemessen. Ein geeignetes, berührungssicheres Schulungsmodell darf nur entsprechend seiner Betriebsanweisung und unter der vorgeschriebenen fachlichen Verantwortung verwendet werden. Reale Elektroarbeiten dürfen ausschließlich entsprechend qualifizierte und beauftragte Personen beziehungsweise Personen unter der erforderlichen Leitung und Aufsicht einer Elektrofachkraft durchführen. Ein bestandener Test ist niemals eine Arbeitsfreigabe.

Kurzlerneinheiten

Lerneinheit 1: Den Sinus erkennen

Lernzeit: 5 Minuten

Eine Wechselspannung verändert periodisch ihren Augenblickswert und ihre Polarität. Eine sinusförmige Wechselspannung folgt einer Sinuskurve.

Beachte: Die waagerechte Achse stellt die Zeit, die senkrechte Achse die Spannung dar.

Merke: Eine vollständige positive und negative Halbschwingung bildet eine Periode.

Lernvideo von electrical installation: Grundbegriffe und Übungsaufgaben zur sinusförmigen Wechselspannung.

Mini-Auftrag: Zeige im ersten Diagramm einen positiven Scheitelpunkt, einen negativen Scheitelpunkt und zwei gleichgerichtete Nulldurchgänge.

Feedback: Eine vollständige Periode endet erst, wenn sich der Verlauf einschließlich seiner Richtung wiederholt. Zwei unmittelbar benachbarte Nulldurchgänge umfassen bei einem Sinus nur eine halbe Periode.

Lerneinheit 2: Die Amplitude verstehen

Lernzeit: 6 Minuten

Die Amplitude ist bei einer Sinusspannung der größte Abstand zwischen Nulllinie und Scheitelpunkt.

Bildlegende:

Amplitude beziehungsweise Scheitelwert
Spitze-Spitze-Wert
Effektivwert
Periodendauer

Für eine symmetrische Sinusspannung gilt:

$U_{S S} = 2 \cdot \hat{U}$

Größe	Beispiel
Amplitude	6 V
Positiver Scheitelwert	+6 V
Negativer Scheitelwert	−6 V
Spitze-Spitze-Wert	12 V

Merke: Die Amplitude beträgt hier 6 V, nicht 12 V. Die 12 V sind der Abstand zwischen positivem und negativem Scheitelwert.

Mini-Auftrag: Eine Sinusspannung erreicht +4 V und −4 V. Bestimme die Amplitude und den Spitze-Spitze-Wert.

Feedback: Richtig sind 4 V und 8 V. Die Amplitude wird von der Nulllinie bis zum Scheitel gemessen, der Spitze-Spitze-Wert vom Minimum bis zum Maximum.

Lerneinheit 3: Frequenz und Periodendauer

Lernzeit: 7 Minuten

Die Periodendauer T ist die Zeit für eine vollständige Schwingung.

Die Frequenz f gibt an, wie viele vollständige Perioden pro Sekunde stattfinden.

Formel:

$f = \frac{1}{T}$

$T = \frac{1}{f}$

Frequenz	Periodendauer
25 Hz	40 ms
50 Hz	20 ms
100 Hz	10 ms
200 Hz	5 ms

Beispiel:

$T = 20 m s = 0,020 s$

$f = \frac{1}{0,020 s} = 50 H z$

Signaldiagramm als Wertetabelle:

Die folgende Tabelle zeigt ausgewählte Punkte einer Sinusspannung mit 6 V Amplitude und 50 Hz bei einem ansteigenden Nulldurchgang zum Zeitpunkt null.

Zeit	0 ms	5 ms	10 ms	15 ms	20 ms
Spannung	0 V	+6 V	0 V	−6 V	0 V

Nach 20 ms beginnt der gleiche Verlauf erneut.

Lernvideo von F.M.H. Studios: Periodendauer einer Wechselspannung.

Mini-Auftrag: Eine Sinusspannung hat eine Periodendauer von 10 ms. Wie groß ist die Frequenz?

Feedback: 100 Hz sind richtig, denn 10 ms entsprechen 0,010 s. Der Kehrwert ist 100 pro Sekunde.

Lerneinheit 4: Stromlaufbild und sichere Simulation

Lernzeit: 8 Minuten

Ein Stromlaufplan zeigt die elektrische Verbindung zwischen Bauteilen. Für unser virtuelles Modell benötigen wir eine sinusförmige Wechselspannungsquelle und einen ohmschen Widerstand.

Stromlaufbild einer idealisierten Wechselspannungsquelle mit Widerstand. Ausschließlich virtuelles Modell, keine praktische Aufbauanleitung.

Simulation A: PhET

Virtuelles Wechselstromlabor:

PhET – Stromkreise schalten: Wechselstrom

Arbeitsfolge:

Öffne die Bildschirmansicht „Wechselspannung“.
Beobachte den Spannungsverlauf einer virtuellen Quelle und eines Widerstands.
Verändere nacheinander Amplitude und Frequenz, soweit die Regler dies ermöglichen.
Vergleiche die angezeigten Kurven und halte Deine Beobachtung fest.

Beobachtungsfragen:

Verändert eine größere Amplitude die Höhe der Kurve oder die Zeit zwischen zwei Scheitelpunkten?

Was verändert sich, wenn die Frequenz steigt und die Amplitude unverändert bleibt?

Feedback: Eine größere Amplitude erhöht die maximale Auslenkung. Eine größere Frequenz verkürzt die Periodendauer. Das sind zwei voneinander unabhängige Kenngrößen.

Simulation B: Falstad

Falstad Circuit Simulator

Hier kannst Du ein virtuelles Wechselstromnetzwerk mit Widerstand und Oszilloskopdarstellung betrachten.

Auftrag: Wähle ein geeignetes virtuelles Beispiel mit Wechselspannungsquelle und Widerstand. Vergleiche das Stromlaufbild mit der zeitabhängigen Signaldarstellung.

Begründe: Warum reicht das Stromlaufbild allein nicht aus, um Frequenz und Amplitude abzulesen?

Feedback: Das Stromlaufbild beschreibt die Verbindungen der Bauteile. Erst zusätzliche Quellenangaben oder ein zeitaufgelöstes Signalbild liefern Amplitude und Periodendauer.

Sicherheitsgrenze: Beide Anwendungen sind Computersimulationen ohne elektrische Berührungsgefährdung durch den simulierten Stromkreis. Es sind keine Aufforderungen zu realen Messungen.

Lerneinheit 5: Den Ausbildungsfall lösen

Lernzeit: 7 Minuten

Du erhältst erneut die virtuellen Signaldaten:

Kenngröße	Wert
Maximum	+6 V
Minimum	−6 V
Dauer einer Periode	20 ms

Basis: Bestimme die Amplitude.

Lösung und Feedback: 6 V. Die Amplitude ist der Abstand zur Nulllinie, nicht die gesamte Spannungsschwankung.

Anwendung: Berechne die Frequenz.

Lösung und Feedback: 50 Hz. Aus 20 ms werden zunächst 0,020 s. Der Kehrwert ergibt 50 Hz.

Transfer: Die virtuelle Signalquelle wird auf 100 Hz eingestellt. Ihre Amplitude bleibt unverändert. Was verändert sich?

Lösung und Feedback: Die Periodendauer verkürzt sich auf 10 ms; die Amplitude bleibt 6 V. Eine Frequenzänderung bewirkt für sich allein keine Amplitudenänderung.

Zusatzfrage: Wie groß ist der Spitze-Spitze-Wert?

Lösung und Feedback: 12 V, weil sich der positive und negative Scheitelwert um insgesamt 12 V unterscheiden.

Lerneinheit 6: Scheitelwert und Effektivwert

Lernzeit: 6 Minuten

In technischen Daten wird bei Wechselspannungen häufig der Effektivwert angegeben.

Bei sinusförmiger Wechselspannung gilt:

$U_{e f f} = \frac{\hat{U}}{\sqrt{2}}$

Theoretisches Netzbeispiel:

Kenngröße	Nennwert beziehungsweise berechneter Wert
Effektivwert	230 V
Frequenz	50 Hz
Periodendauer	20 ms
Scheitelwert	ungefähr 325 V

Wichtig: 230 V bezeichnet hier den Effektivwert, nicht die Amplitude. Die Werte dienen ausschließlich der theoretischen Einordnung. Führe keine Messungen an Netzspannung durch.

Lernvideo von T. Jakob: Eine IHK-nahe Übungsaufgabe zur sinusförmigen Wechselspannung mit Rechenweg.

Mini-Auftrag: Erkläre, weshalb eine sinusförmige Wechselspannung mit 230 V Effektivwert einen höheren Scheitelwert besitzt.

Feedback: Der Effektivwert berücksichtigt die mittlere Leistungswirkung am ohmschen Widerstand. Bei der Sinusform ist er um den Faktor Wurzel aus zwei kleiner als der Scheitelwert.

Lerneinheit 7: Vom Wechselstrom zum Drehstrom

Lernzeit: 6 Minuten

Drehstrom besteht im symmetrischen Fall aus drei sinusförmigen Spannungen gleicher Frequenz und Amplitude.

Die drei Spannungsverläufe sind zeitlich um jeweils 120° gegeneinander verschoben.

Merke:

Bei 50 Hz hat jede der drei Phasen eine Periodendauer von 20 ms.

Der zeitliche Abstand eines Phasenversatzes von 120° beträgt dann ein Drittel einer Periode, also ungefähr 6,67 ms.

Im üblichen europäischen Niederspannungs-Drehstromnetz betragen die Nenn-Effektivspannungen 230 V zwischen Außenleiter und Neutralleiter beziehungsweise 400 V zwischen zwei Außenleitern.

Mini-Auftrag: Erkläre, warum im Drehstromdiagramm drei versetzte Sinuskurven sichtbar sind, aber nicht drei unterschiedliche Frequenzen vorliegen.

Feedback: Die Kurven haben dieselbe Periodendauer und damit dieselbe Frequenz. Unterschiedlich ist ihre Phasenlage.

Vertiefung: Phasenverschiebung, Sternschaltung und Dreieckschaltung werden in weiteren Lerneinheiten behandelt, nicht an realen Netzanlagen untersucht.

Gestufte Hilfen

Wenn Du eine Aufgabe noch nicht lösen kannst, verwende die Hilfen nacheinander.

Hilfe 1: Diagramm lesen

Schau auf die Achsen. Wo liegt die Nulllinie? Wo befinden sich Maximum und Minimum? An welchen Stellen beginnt derselbe Verlauf erneut?

Hilfe 2: Die passende Größe wählen

Für die Amplitude benötigst Du einen Spannungsabstand.

Für die Periodendauer benötigst Du einen Zeitabstand.

Für die Frequenz benötigst Du den Kehrwert der Periodendauer.

Hilfe 3: Rechenweg

Beispiel mit 20 ms:

$20 m s = 0,020 s$

$f = 1 / 0,020 s = 50 H z$

Kontrollfrage: Ist Deine Einheit Volt, Sekunde oder Hertz? Sie muss zur gesuchten Größe passen.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Was beschreibt die Amplitude einer symmetrischen Sinusspannung? (Den maximalen Abstand zur Nulllinie) (!Die Dauer einer Periode) (!Die Anzahl der Phasen) (!Die Anzahl der Perioden pro Sekunde)

Welche Periodendauer gehört zu einer Frequenz von 50 Hz? (20 ms) (!50 ms) (!10 ms) (!100 ms)

Welche Frequenz gehört zu einer Periodendauer von 10 ms? (100 Hz) (!10 Hz) (!50 Hz) (!1000 Hz)

Eine symmetrische Sinusspannung erreicht plus 6 V und minus 6 V. Wie groß ist der Spitze-Spitze-Wert? (12 V) (!6 V) (!3 V) (!24 V)

Was passiert mit der Periodendauer, wenn die Frequenz verdoppelt wird? (Sie halbiert sich) (!Sie verdoppelt sich) (!Sie bleibt immer unverändert) (!Sie wird null)

Was bedeutet die Angabe 230 V für die übliche sinusförmige Netzspannung? (Den Effektivwert) (!Den Scheitelwert) (!Den Spitze-Spitze-Wert) (!Die Frequenz)

Welche Phasenverschiebung besteht bei symmetrischem Drehstrom zwischen benachbarten Phasenspannungen? (120 Grad) (!90 Grad) (!60 Grad) (!180 Grad)

Was bedeutet eine Frequenz von einem Hertz? (Eine vollständige Periode pro Sekunde) (!Eine Periode in einer Millisekunde) (!Eine Spannung von einem Volt) (!Eine Amplitude von einem Ampere)

Woran erkennst Du eine vollständige Sinusperiode zuverlässig? (An zwei aufeinanderfolgenden gleichgerichteten Nulldurchgängen) (!An zwei unmittelbar benachbarten Nulldurchgängen) (!Nur am höchsten Scheitelwert) (!Nur am tiefsten Scheitelwert)

Welche Aussage zur Sicherheit ist richtig? (Ein bestandener Wissenstest ist keine Freigabe für Elektroarbeiten) (!Ein bestandener Wissenstest ersetzt die Beauftragung) (!Nach einem Quiz darfst Du Netzspannung selbstständig messen) (!Eine Simulation beweist die Sicherheit eines realen Stromkreises)

Lernfeedback: Prüfe bei fehlerhaften Antworten besonders die Unterscheidung zwischen Amplitude und Spitze-Spitze-Wert sowie die Umrechnung von Millisekunden in Sekunden. Bei einer größeren Frequenz wird die Periode kürzer, nicht länger.

Memory

Ordne die Fachbegriffe ihren passenden Definitionen zu.

Amplitude	Maximaler Abstand von der Nulllinie
Periodendauer	Zeit einer vollständigen Schwingung
Frequenz	Anzahl vollständiger Perioden pro Sekunde
Effektivwert	Gleichwert mit gleicher Leistungswirkung am ohmschen Widerstand
Spitze-Spitze-Wert	Abstand zwischen positivem und negativem Extremwert
Phasenverschiebung	Zeitliche Versetzung periodischer Verläufe
Oszilloskop	Darstellung eines zeitabhängigen elektrischen Signals
Drehstrom	System aus drei phasenverschobenen Wechselgrößen

Drag and Drop

Ordne jeder Beschreibung den passenden Begriff zu.

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Beschreibung
Scheitelwert	Größter Betrag eines Augenblickswerts
Hertz	Einheit der Frequenz
Sinuskurve	Periodischer Verlauf einer harmonischen Wechselgröße
Widerstand	Ohmscher Verbraucher in der virtuellen Modellschaltung
Nulldurchgang	Übergang der Kurve durch die Zeitachse
Dreiphasensystem	Drei Wechselgrößen mit festem Phasenversatz

Feedback: Fachbegriffe müssen sowohl zur physikalischen Größe als auch zur Einheit passen. Hertz beschreibt keine Spannung, und Volt beschreibt keine Frequenz.

Kreuzworträtsel

AMPLITUDE	Wie heißt die maximale Auslenkung einer Sinusgröße von ihrer Nulllinie?
FREQUENZ	Welche Größe bezeichnet vollständige Schwingungen pro Sekunde?
PERIODE	Wie nennt man einen vollständig wiederkehrenden Schwingungsabschnitt?
HERTZ	Welche Einheit hat die Frequenz?
DREHSTROM	Wie heißt ein System aus drei phasenverschobenen Wechselgrößen?
OSZILLOSKOP	Welches Gerät zeigt den zeitlichen Verlauf eines elektrischen Signals an?

LearningApps

Hier kannst Du nach weiteren Zuordnungs- und Übungsaufgaben suchen. Die Suchergebnisse sind externe Angebote und müssen vor dem Einsatz fachlich geprüft werden.

Lückentext

Die maximale Auslenkung einer sinusförmigen Wechselspannung von der Nulllinie bezeichnet man als

.

Eine vollständige Schwingung benötigt eine bestimmte

.

Die Anzahl vollständiger Schwingungen pro Sekunde nennt man

.

Die Einheit der Frequenz heißt

.

Bei einer Frequenz von 50 Hz beträgt die Periodendauer

Millisekunden.

Die Frequenz ist der

der Periodendauer.

Der Spitze-Spitze-Wert einer symmetrischen Sinusspannung ist doppelt so groß wie die

.

Im virtuellen Schaltbild wird ein ohmscher Verbraucher durch einen

dargestellt.

Der Effektivwert beschreibt die entsprechende Leistungswirkung an einem ohmschen

.

Beim symmetrischen Drehstrom besitzen die drei Spannungen die gleiche

.

Benachbarte Phasenspannungen sind um

Grad verschoben.

Die übliche Angabe von 230 V Netzspannung bezeichnet den

.

Reale Elektroarbeiten setzen die erforderliche Qualifikation und

voraus.

}

Offene Aufgaben

Die Aufgaben sind nach Kompetenzstufen geordnet. Verwende für praktische Untersuchungen ausschließlich die verlinkten Computersimulationen.

Leicht – Basis

Signal markieren: Erstelle eine beschriftete Kopie eines der Signaldiagramme. Kennzeichne Nulllinie, positiven Scheitel, negativen Scheitel und eine vollständige Periode.
Amplitude bestimmen: Zeichne eine Sinusspannung mit 3 V Amplitude und markiere den positiven und negativen Scheitelwert.
Zeit ablesen: Bestimme aus der Signaltabelle des Ausbildungsfalls die Periodendauer und erkläre Deine Auswahl der beiden Zeitpunkte.
Frequenz berechnen: Berechne die Frequenz einer Sinusspannung mit 40 ms Periodendauer und dokumentiere die Umrechnung in Sekunden.

Begründetes Feedback: Für 40 ms beträgt die Frequenz 25 Hz. Ein häufiger Fehler entsteht, wenn Millisekunden nicht in Sekunden umgerechnet werden. Bei der Zeichnung müssen die Scheitelwerte symmetrisch zur Nulllinie liegen.

Standard – Anwendung

Simulation vergleichen: Erzeuge in PhET zwei virtuelle Sinussignale mit unterschiedlicher Frequenz. Fertige Bildschirmaufnahmen oder Skizzen an und erkläre die sichtbaren Unterschiede.
Stromlaufbild erklären: Zeichne das vereinfachte Stromlaufbild mit virtueller Wechselspannungsquelle und Widerstand nach. Erläutere die Funktion beider Bauteile.
Kenngrößen berechnen: Untersuche eine symmetrische Sinusspannung zwischen +8 V und −8 V bei 100 Hz. Bestimme Amplitude, Spitze-Spitze-Wert und Periodendauer.
Datenblatt entwickeln: Erstelle ein einseitiges Informationsblatt, auf dem Du Effektivwert, Scheitelwert und Periodendauer einer sinusförmigen Wechselspannung unterscheidest.

Begründetes Feedback: Für die Spannung der dritten Aufgabe ergeben sich 8 V Amplitude, 16 V Spitze-Spitze-Wert und 10 ms Periodendauer. Eine geänderte Frequenz macht die Kurve bei gleicher Zeitachse enger oder weiter, während eine geänderte Amplitude ihre Höhe verändert.

Schwer – Transfer

Fehlerdiagnose: Ein Azubi behauptet, eine Verdoppelung der Frequenz verdopple automatisch die Spannungsspitzen. Widerlege dies anhand zweier virtueller Signale und erkläre den Denkfehler.
Phasenvergleich: Skizziere drei Sinusspannungen mit 120° Phasenversatz. Markiere bei 50 Hz die zeitliche Verschiebung zwischen zwei benachbarten Phasen.
Sicherheitskonzept: Entwickle eine Checkliste für eine ausschließlich digitale Ausbildungseinheit. Erkläre, warum ein gutes Quizresultat keine elektrotechnische Arbeitsfreigabe darstellt.
Erklärvideo gestalten: Produziere ein 60- bis 90-sekündiges Bildschirmvideo oder eine vertonte Präsentation zum Ausbildungsfall. Zeige Signalbild, Formel, Rechnung, Fehlerkontrolle und Mediennachweise.

Begründetes Feedback: Bei einer Frequenzverdoppelung halbiert sich die Periodendauer, ohne dass sich die Amplitude zwingend ändert. Bei 50 Hz entspricht der Phasenversatz von 120° ungefähr 6,67 ms. Eine Simulationsleistung belegt Verständnis, aber keine berufliche Befähigung oder Beauftragung.

Lernkontrolle

Diese Aufgaben beurteilen Dein Verständnis und Deine Fähigkeit, elektrotechnische Zusammenhänge auf neue Situationen zu übertragen.

Signalvergleich: Zwei Sinussignale besitzen die gleiche Amplitude, jedoch Periodendauern von 20 ms und 5 ms. Berechne ihre Frequenzen, vergleiche die Signalbilder und erläutere, woran Du den Unterschied erkennst.
Fehleranalyse: In einer Dokumentation wird ein Spitze-Spitze-Wert von 12 V als Amplitude bezeichnet. Erkläre, unter welchen Bedingungen die Angabe falsch ist, und korrigiere sie.
Messwertinterpretation: Zwei identisch skalierte virtuelle Signalbilder zeigen gleiche Periodendauern, aber unterschiedliche Spitzen. Leite daraus ab, welche Kenngröße gleich und welche verschieden ist.
Dreiphasenwechselstrom: Eine Person meint, drei um 120° versetzte Signale müssten unterschiedliche Frequenzen haben. Untersuche diese Aussage mithilfe eines Drehstromdiagramms und begründe Deine Antwort.
Stromlaufplan: Vergleiche das Stromlaufbild einer Wechselspannungsquelle mit dem zugehörigen Signaldiagramm. Erkläre, welche Information jeweils enthalten ist und welche zusätzlichen Daten Du benötigst.
Arbeitssicherheit: Ein Auszubildender hat alle digitalen Aufgaben richtig beantwortet und möchte nun selbstständig eine Netzspannungsmessung durchführen. Beurteile diese Entscheidung und formuliere eine zulässige, sichere Alternative.

Bewertungskriterien:

Richtige Auswahl und Anwendung der physikalischen Beziehungen.
Verständliche Begründung anhand der Signalverläufe.
Saubere Einheiten und nachvollziehbare Rechenschritte.
Unterscheidung zwischen theoretischem Modell und realer elektrischer Anlage.
Konsequente Einhaltung der fachlichen und organisatorischen Sicherheitsgrenzen.

Lernnachweis

Für Deinen Lernnachweis erstellst Du ein kleines digitales Ausbildungsportfolio.

Es enthält:

Ein beschriftetes Sinusdiagramm mit Amplitude und Periodendauer.
Eine korrekte Berechnung der Frequenz mit Einheiten.
Ein virtuelles Stromlaufbild mit Wechselspannungsquelle und Widerstand.
Zwei dokumentierte Simulationsergebnisse mit begründetem Vergleich.
Eine Erklärung der Phasenverschiebung bei Drehstrom.
Eine schriftliche Fehleranalyse zu einem falschen Scheitelwert oder einer falschen Frequenz.
Eine kurze Reflexion zur sicheren Durchführung und zu den Grenzen der Simulation.
Die Quellen- und Lizenzangaben verwendeter fremder Medien.

Wichtig: Der Lernnachweis dokumentiert ausschließlich den Lernerfolg. Er ersetzt weder eine elektrotechnische Qualifikation noch eine Gefährdungsbeurteilung, betriebliche Beauftragung, Aufsicht oder Arbeitsfreigabe.

OERs zum Thema

Wikipedia: Sinusspannung

Wikipedia: Dreiphasenwechselstrom

Geprüfte Fachquellen

LEIFIphysik – Effektivwerte von Wechselstrom und Wechselspannung: Fachliche Grundlage für die Unterscheidung zwischen Scheitelwert und Effektivwert.
LEIFIphysik – Drehstrom: Informationen zum Phasenversatz und den Spannungsverhältnissen.
Wikipedia – Sinusspannung: Zeitfunktion, Frequenz und Periodendauer.
Wikipedia – Dreiphasenwechselstrom: Grundlagen der drei Phasenspannungen.
DGUV Vorschrift 3 – Elektrische Anlagen und Betriebsmittel: Anforderungen an qualifiziertes Arbeiten und fachliche Aufsicht.

Mediennachweise und Nutzungsrechte

Die folgenden Bilddateien stammen aus Wikimedia Commons. Ihre Dateiseiten wurden hinsichtlich Urhebern und Lizenzangaben geprüft.

Alternating-current-diagram.svg: MikeRun, CC BY-SA 4.0.
Sine voltage.svg: Matthias Krüger, laut Commons gemeinfrei.
Sinus wave.svg: Wikimedia Commons; Dateiname und verfügbare Rechteangaben sind vor einer Weiterverwendung außerhalb der Einbindung erneut zu kontrollieren.
Oscillating sine wave.gif: National Institute of Standards and Technology, Public Domain in den USA als US-Regierungswerk.
Ac-resistor-circuit.svg: MikeRun, CC BY-SA 4.0.
Sine wave voltages.svg: AlanM1, CC0 1.0.
3 phase AC waveform.svg: J JMesserly, auf Grundlage der Arbeit von SiriusA, CC BY 3.0.

Hinweis: Beachte bei einer Weiterbearbeitung insbesondere die jeweiligen Namensnennungs- und gegebenenfalls Weitergabe-unter-gleichen-Bedingungen-Anforderungen. Die Medien wurden im Lernkurs unverändert eingebunden.

Videos: Eingebunden sind die zuvor recherchierten Lernvideos der Kanäle electrical installation, F.M.H. Studios und T. Jakob. Die Videorechte verbleiben bei den jeweiligen Rechteinhabern. Die Einbindung über den YouTube-Player ist keine Erlaubnis zur eigenständigen Wiederveröffentlichung der Videodateien; eine Creative-Commons-Lizenz der Videos wird hier nicht behauptet.

Simulation PhET: Lizenzinformationen von PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder. Die regulären HTML-Simulationen stehen nach den veröffentlichten aktuellen Bedingungen unter CC BY-NC 4.0. Der Kurs verlinkt die offizielle Simulation, ohne deren Programmdateien weiterzuverbreiten.

Simulation Falstad: Informationen zu Falstad Circuit Simulator und Programmrechten. Die Anwendung ist freie Software unter GPL und wird hier ausschließlich extern verlinkt.

Medienhinweis: Online-Verfügbarkeit, Plattformregeln und Lizenzbedingungen können sich ändern. Vor einer eigenständigen kommerziellen Weiterverwertung oder Bearbeitung sind die aktuellen Rechte erneut zu prüfen.