Unterrichtsmaterialien → Elektrotechnik Berufsbildung

Tipp der Redaktion

Drohnen

In dieser Unterrichtseinheit erarbeiten sich die Schülerinnen und Schüler Grundlagen der modernen Drohnentechnik.

Tipp der Redaktion

So funktioniert eine Wäremepumpe

Mithilfe dieser interaktiven Anwendung lernen die Schülerinnen und Schüler die Bestandteile und Funktionsweise einer Wärmepumpe kennen.

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Erstaunliche Entwicklung: Technik früher und heute

Fundstück

Ein Leben ohne Handy, Computer oder Fernseher? Das ist heute kaum noch vorstellbar! Mit unserem Fundstück der Woche gehen wir zu den Ursprüngen dieser technischen Geräte und zeigen Ihnen, welche erstaunlichen Entwicklungen in kurzer Zeit gemacht wurden.

  • Elektrotechnik / Informationstechnik

Elektroniker-Azubis: Wie stehen sie zu Elektroautos?

Video

Anhand des Videoclips erfahren die Schülerinnen und Schüler, was Auszubildende des Elektrohandwerks von Elektroautos halten.Finden Auszubildende des Elektrohandwerks die Entwicklung hin zum Elektromotor gut oder gibt es vielleicht Probleme, die der normale Verbraucher gar nicht mitbekommt? In einem Blitzinterview auf der Weltleitmesse für Licht- und Gebäudetechnik "Light + Building" gaben sie zur Frage Auskunft: Was haltet ihr von Elektroautos? Der Clip ist Teil der Unterrichtseinheit „ Elektromobilität: Zukunft schreibt man mit E “. Dort kann er als Einstieg zur eigenen Reflexion und anschließende Diskussion zur Frage genutzt werden wie die Schülerinnen und Schüler ganz persönlich zum Thema Elektromobilität stehen und welches Zukunftspotenzial mit dieser Technik einhergeht. Dabei haben sie auch die Aspekte Energiewende sowie Endlichkeit fossiler Ressourcen im Blick. Daran schließt sich eine tiefergehende Auseinandersetzung mit dem Thema Elektromobilität an. Hierfür stellt die Unterrichtseinheit Informations- und Arbeitsblätter, ein interaktives Quiz sowie Link- und Literaturempfehlungen bereit. So lernen die Schülerinnen und Schüler unter anderem verschiedene Antriebs- und Ladetechnologien von Elektrofahrzeugen sowie ihre Vor- und Nachteile kennen. Hier befassen sie sich auch mit der Energiegewinnung von Elektrofahrzeugen. So erarbeiten sie sich die Funktionsweise von Lithium-Ionen-Akkus für Elektroautos sowie Brennstoffzellen für Wasserstoffautos und setzen sich mit den Vor- und Nachteilen der verschiedenen Konzepte auseinander. Anhand von textlichen und grafischen Informationen zu staatlichen Unterstützungsmaßnahmen sowie dem aktuellen Entwicklungsstand reflektieren sie anschließend das Zukunftspotenzial von Elektrofahrzeugen für die Gesellschaft und den eigenen Alltag. Der Clip als Teil der Unterrichtseinheit „Elektromobilität: Zukunft schreibt man mit E“ bietet vor allem Einsatzmöglichkeiten in den Fächern Physik, Technik und Sozialkunde der Sekundarstufe II. Darüber hinaus kann er im Rahmen von Projektwochen sowie im fachübergreifenden und fächerverbindenden Unterricht genutzt werden, in denen Themen wie Elektromobilität oder Zukunft des Automobils im Mittelpunkt stehen.

  • Technik / Sache & Technik / Elektrotechnik / Physik / Astronomie / Politik / WiSo / SoWi / Fächerübergreifend
  • Berufliche Bildung, Fort- und Weiterbildung, Sekundarstufe II

WebQuest "Digitaltechnik"

Unterrichtseinheit

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema Digitaltechnik eignen sich die Lernenden mit der handlungsorientierten Unterrichtsmethode WebQuest aktiv und ganzheitlich Wissen mithilfe der digitalen Medien an. Sie erhalten eine Aufgabenstellung zur Entwicklung einer digitalen Steuerung, die sie mithilfe authentischer Informationsquellen in Gruppen bearbeiten.In der Unterrichtseinheit "WebQuest 'Digitaltechnik'" beschäftigen sich die Schülerinnen und Schüler im Rahmen eines WebQuests mit dem Einsatz von digitalen Bauteilen in der Steuerungstechnik. Bevor sie aber die vorgesehene Gebläsesteuerung entwerfen können, müssen sie sich zuerst einmal mit den digitalen Grundschaltungen auseinandersetzen. Im Internet gibt es dazu zahlreiche Informationsquellen. Die Schülerinnen und Schüler lernen Möglichkeiten kennen, wie man derartige Schaltungen entwerfen, gegebenenfalls vereinfachen und simulieren kann. Konzeption In der Beruflichen Bildung sind Lehr-Lern-Arrangements gefragt, die sich an "vollständigen Handlungen" orientieren, autonome Lernstrategien zulassen und gleichzeitig die Motivation der Lernenden fördern. Dementsprechend gab es zwei Hauptmotive für die Entwicklung dieses WebQuests: Zum einen ging es darum, durch ein bei Jugendlichen positiv besetztes Medium (= Internet) ein motivierendes Lehr-Lernarrangement zu schaffen, das sie auf den Weg zum selbstorganisierten Lernen bringt. Zum anderen wurde nach einer E-Learning-Variante gesucht, die kooperatives Lernen in der Gruppe ermöglicht und gleichzeitig die zahlreichen Chancen neuer Medien nutzt. Nach den gemachten Erfahrungen erfüllt das vorgestellte WebQuest diese Bedingungen. Durchführung Der Ablauf der Lernsituation ergibt sich aus der Bearbeitung der WebQuest-Struktur, beginnend bei der Vorstellung des Themas bis zur Präsentation. Insgesamt umfasst die Lernsituation etwa 14 bis 16 Unterrichtsstunden, wobei für einen Arbeitsschritt jeweils etwa drei bis vier Stunden einzuplanen sind. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler entwerfen eine Gebläsesteuerung, überprüfen die Funktion mithilfe von Simulationssoftware und nehmen sie in Betrieb. dokumentieren ihre Lösungen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten ziel- und ergebnisorientiert, indem sie relevante Informationen aus dem Internet oder anderen Quellen zur Bearbeitung der WebQuest-Aufgabe heranziehen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler organisieren die Zusammenarbeit in ihrem Team. Dabei setzen sie sich rational und verantwortungsbewusst mit anderen Menschen auseinander.

  • Elektrotechnik
  • Berufliche Bildung, Sekundarstufe II

Elektrosmog messen

Unterrichtseinheit

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema Elektrosmog führen die Schülerinnen und Schüler Messungen durch und leiten Maßnahmen zur Verminderung des Elektrosmog ab, dessen Wirkungen auf den menschlichen Organismus derzeit rege diskutiert werden.Im technischen Experiment setzen Schülerinnen und Schüler moderne Elektrosmog-Messgeräte ein. Sie nehmen Fotos von der Versuchsanordnung mit der Digitalkamera auf und fügen diese dem Messprotokoll bei. In der Auswertung werden mithilfe eines Tabellenkalkulationsprogramms Diagramme erstellt. Die Unterrichtseinheit endet mit der Erarbeitung von Maßnahmen zur Verminderung der Belastung durch Elektrosmog. Nachdem die Lernenden kompetent Messungen und Beratung durchführen können, wird in Erwägung gezogen, eine Übungsfirma zu gründen. Die Schülerfirma bietet den Angehörigen der Schule kostenpflichtige Elektrosmog-Messungen an. Als Zusatzangebot werden basierend auf den Messergebnissen Maßnahmen zur Reduzierung des Elektrosmogs vorgeschlagen.Elektrische und magnetische Wechselfelder sind nicht direkt sichtbare physikalische Erscheinungen. Die Schülerinnen und Schüler führen Elektrosmog-Messungen durch, so werden die Felder für sie greifbar. Gegenstand der technischen Experimente sind niederfrequente elektrische und magnetische Wechselfelder. Mit preisgünstigen Messgeräten lassen sich Messungen durchführen. Hinweise zum Unterrichtsverlauf Die Aufgabenstellung in der Unterrichtseinheit "Elektrosmog messen" ist praxisnah und für die Schülerinnen und Schüler motivierend. Alle Erläuterungen und was es bei der Durchführung zu beachten gilt, ist hier ausführlich erklärt. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler messen niederfrequente elektrische und magnetische Wechselfelder. lernen die Formelzeichen und Einheiten der magnetischen Flussdichte und der elektrischen Feldstärke kennen. entwickeln ein Gefühl für die Werte der Felder im Alltag. erstellen Messprotokolle. erkennen, dass magnetische Felder durch Ströme erzeugt werden. erkennen, dass elektrische Felder durch elektrische Spannungen erzeugt werden. erarbeiten Maßnahmen zur Verminderung der Belastung durch elektrische und magnetische Wechselfelder. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler werten Messergebnisse in einem Tabellenkalkulationsprogramm aus und erstellen Diagramme. nehmen Fotos mit einer Digitalkamera auf und bearbeiten die Bilder mit einer Bildbearbeitungssoftware. führen eine Internetrecherche zum Thema durch. Empfehlenswert sind die Messgeräte ME 3030B oder ME3830B von GIGAHERTZ SOLUTIONS. Der Frequenzbereich geht beim ME 3030B von 16 Hz bis 2 kHz und beim ME 3830B von 5 Hz bis 100 kHz. Mit beiden Messgeräten lassen sich die Wechselfelder der Deutschen Bahn messen. Die Felder der Oberleitungen haben eine Frequenz von 16 2/3 Hz und reichen oft hunderte Meter weit. Handys senden hochfrequente elektromagnetische Strahlung aus, die sich nur mit teuren Messgeräten zufriedenstellend messen lässt. Die Durchführung der Messungen ist anspruchsvoll und wird von Experten durchgeführt. Hochfrequente Frequenzen eignen sich weniger für unterrichtliche Experimente. Im technischen Experiment sollen die elektrische Feldstärke und die magnetische Flussdichte verschiedener niederfrequenter Feldquellen gemessen werden. Parameter ist für jede Messreihe der Abstand vom Elektrosmog-Messgerät zur Feldquelle. Die Schülerinnen und Schüler führen die Messungen in Gruppen durch. Feldquellen innerhalb von Gebäuden Stereoanlage Radiowecker Computer Fernseher Babyphone elektrische Küchengeräte Installationsleitungen et cetera Feldquellen außerhalb von Gebäuden Hochspannungsleitungen Bahnstrom Ortsnetztransformatoren Umspannwerke et cetera Mit dem Messgerät ME 3030B von GIGAHERTZ SOLUTIONS kann für das untere Frequenzband überprüft werden, ob Computer-Bildschirme TCO '99 konform sind. Das untere Frequenzband geht von 5 Hz bis 2 kHz und deckt sich damit fast mit dem des Messgeräts. Der Messfehler aufgrund der Abweichung des Spektrums ist gering. Die TCO-Norm erlaubt für das untere Frequenzband eine elektrische Feldstärke von maximal 10 V/m und für die magnetische Flussdichte 200 nT. Es ist in einem Abstand von 30 cm zum Bildschirm zu messen. Denkbar sind auch Messungen, die Felder von Leuchtmitteln miteinander vergleichen. Gewählt werden Glühlampen, Leuchtstoffröhren, Energiesparlampen, Niedervolt-Halogenlampen und Hochvolt-Halogenlampen. Bei der Messung von Feldern einzelner Feldquellen ist die allgemeine Belastung durch andere Feldquellen (Installationsleitungen, elektrische Geräte im Nachbarzimmer, Hochspannungsleitungen, et cetera) zu berücksichtigen. Dies gilt vor allem für Magnetfelder. Zunächst wird an dem jeweiligen Messort die magnetische Flussdichte bei eingeschaltetem Gerät gemessen. Das Messgerät wird in verschiedene Richtungen ausgerichtet. Es wird diejenige Ausrichtung ermittelt, bei der der höchste Messwert angezeigt wird. Anschließend wird das Gerät ausgeschaltet und die durch die Umgebung verursachte magnetische Flussdichte gemessen. Dabei wird das Messgerät in die gleiche Richtung ausgerichtet, in die vorher bei der Messung mit eingeschaltetem Gerät der höchste Wert angezeigt wurde. Bei der erdbezogenen Messung der elektrischen Feldstärke wird eine Verzerrung des Feldes bewusst in Kauf genommen. Die Messverhältnisse entsprechen der realen Situation, dass sich eine Person im elektrischen Feld befindet und dieses verzerrt. Die TCO-Norm und der Standard der baubiologischen Messtechnik schreiben erdbezogene Messungen vor. Um bei der Messung der elektrischen Feldstärke brauchbare Messergebnisse zu erhalten, darf das Messgerät nicht näher als 10 cm an die Feldquelle herangeführt werden. Außerdem ist ein Abstand von mindestens 10 cm zu Gegenständen wie Bettgestell, Matratze, Kissen oder Wand einzuhalten. Auf keinen Fall sollten die Schülerinnen und Schüler die Krokoklemme des Erdungskabels an den Schutzkontakt der Steckdose anbringen. Es besteht die Gefahr eines Unfalls durch elektrischen Strom. Zur Vermeidung eines Unfalls sollten die Schülerinnen und Schüler über die Gefahren des elektrischen Stroms aufgeklärt werden und der Anschluss der Krokoklemme an den Schutzkontakt der Steckdose untersagt werden. Die Lehrkraft sollte stets den Überblick über alle Gruppen haben. Zur Erdung eignen sich metallische Wasser-, Gas-, oder Heizkörperrohre. GIGAHERTZ SOLUTIONS bietet als optionales Zubehör Erdungsklammern zur Befestigung an den Rohren an. Die Gruppen protokollieren ihre Messungen. Von der Versuchsanordnung werden mit einer Digitalkamera Fotos aufgenommen. Durch die Protokollierung kann das Experiment reproduziert und nachträglich analysiert werden. In der Auswertungsphase vergleichen die Gruppen ihre Ergebnisse mit Grenzwerten. Die deutsche Elektrosmog-Verordnung von 1997 erlaubt elektrische Feldstärken von 5.000 V/m und magnetische Flussdichten von 100.000 nT. Diese übersteigen um das 500fache die inzwischen weltweit akzeptierte TCO-Norm für Computer-Bildschirme. Die Schülerinnen und Schüler vergleichen ihre Ergebnisse für alle Feldquellen daher mit der TCO-Norm, die in einem Abstand von 30 Zentimetern nur elektrische Feldstärken bis 10 V/m und magnetische Flussdichten bis 200 nT zulässt. Diese Grenzwerte gelten für das untere Frequenzband von 5 Hz bis 2 kHz. Es wird ersichtlich, dass die elektrische Feldstärke und die magnetische Flussdichte mit dem Abstand zur Feldquelle abnehmen. Ein weiteres wichtiges Ergebnis ist, dass im niederfrequenten Bereich magnetische Felder durch Ströme und elektrische Felder durch elektrische Spannungen erzeugt werden. Die Gruppen leiten aus den Messergebnissen Maßnahmen zur Reduzierung der Felder ab. Die Messung von Elektrosmog eignet sich auch als Geschäftsidee für eine Schülerfirma: Den Angehörigen der Schule können Elektrosmog-Messungen in den Wohnungen mit entsprechenden Maßnahmen zur Reduzierung des Elektrosmogs angeboten werden.

  • Elektrotechnik
  • Berufliche Bildung, Sekundarstufe II

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