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Elek­tro­nik Mo­dell­stu­fen

In­fo­box

Diese Seite ist Teil einer Ma­te­ria­li­en­samm­lung zum Bil­dungs­plan 2004: Grund­la­gen der Kom­pe­tenz­ori­en­tie­rung. Bitte be­ach­ten Sie, dass der Bil­dungs­plan fort­ge­schrie­ben wurde.

Schon in der Klas­se 5 bauen die Schü­le­rin­nen und Schü­ler in spie­le­ri­scher Weise ein­fa­che elek­tri­sche Strom­krei­se auf. Ein ganz we­sent­li­cher As­pekt ist in die­ser Klas­sen­stu­fe der ge­schlos­se­ne Strom­kreis .

In der Elek­tro­nik fin­det man aber das Po­ten­zi­al­schie­nen­mo­dell ... d.h. am obe­ren Rand des Schalt­pla­nes ver­läuft eine Schie­ne mit hohem Po­ten­zi­al (in der TTL-Tech­nik z.B. +5V) - am un­te­ren Rand des Schalt­bil­des fin­det man die Schie­ne mit dem tie­fen Po­ten­zi­al - also die Schie­ne mit dem Null­po­ten­zi­al .

Die Ge­schlos­sen­heit des Strom­kreis ist na­tür­lich immer noch vor­han­den, denn an die­sen bei­den Po­ten­zi­al­schie­nen ist die elek­tri­sche En­er­gie­quel­le an­ge­schlos­sen und zwi­schen den Schie­nen sitzt die elek­tro­ni­sche Schal­tung. Al­ler­dings ist die Ge­schlos­sen­heit nicht mehr vi­su­ell di­rekt zu sehen.

In der nächs­ten Abs­trak­ti­ons­stu­fe - z.B. bei lo­gi­schen Schal­tun­gen - hat ein Schal­ter oder eine LED nur noch einen lo­gi­schen Ein- oder Aus­gangs­pe­gel - die Ge­schlos­sen­heit elek­tri­scher Strom­krei­se ist hier nicht mehr er­kenn­bar. Auf die­ser Ebene wird die LED zu einer Black-Box, in der nicht nur die LED, son­dern auch ein Trei­ber­bau­stein (z.B. ein Tran­sis­tor) in­te­griert ist. Der Ein­gangs­pe­gel der LED ist im Prin­zip das Steu­er­si­gnal, das den Trei­ber­bau­stein ak­ti­viert, der wie­der­um das Si­gnal so ver­stärkt, dass die LED in­ner­halb ihrer Soll­da­ten leuch­ten kann.

Schaltkreis

Ma­te­ri­al
  • Si­mu­la­to­ren von elek­tri­schen Schalt­krei­sen - Si­mu­la­tor-Lern­soft­ware - ver­schie­de­ner An­bie­ter
Ar­beits­auf­trag A

Dis­ku­tie­ren Sie mit ihrem Team fol­gen­de Fra­gen:

Schalt­krei­se

  1. Was ver­steht man unter einem ge­schlos­se­nen Strom­kreis?
  2. Zeich­nen Sie eine Wech­sel­schal­tung als ge­schlos­se­nen Strom­kreis .
  3. Zeich­nen Sie eine Hell-Dun­kel-Schal­tung aus einem LDR, MOS­FET, LED und Bat­te­rie in der Dar­stel­lung als ge­schlos­se­nen Strom­kreis.
  4. Zeich­nen Sie ein UND-GAT­TER als ge­schlos­se­nen Strom­kreis!

Po­ten­zi­al­schie­nen

  1. Wel­che Schal­tungs­art be­vor­zugt man in der Elek­tro­nik?
  2. Dis­ku­tie­ren Sie die Vor­tei­le der Ver­wen­dung von Po­ten­zi­al­schie­nen . Zeich­nen Sie das Bild aus Auf­ga­be 2 in der Po­ten­zi­al­schie­nen­dar­stel­lung.
  3. Zeich­nen Sie die obige Hell-Dun­kel­schal­tung aus Auf­ga­be 3 zwi­schen die Po­ten­zi­al­schie­nen.
  4. Zeich­nen Sie ein UND-Gat­ter in der Po­ten­zi­al­schie­nen-Dar­stel­lung.

Funk­ti­ons­blö­cke

  1. Wel­che Dar­stel­lungs­art ver­wen­det man in der Di­gi­tal-Elek­tro­nik?
  2. Wel­chen Vor­teil hat diese Dar­stel­lungs­va­ri­an­te?
  3. Bauen Sie im Si­mu­la­tor XXX ein Trep­pen­haus­licht, das fol­gen­de Spe­zi­fi­ka­ti­on hat: Durch Be­tä­ti­gung von einem der drei Tas­ter in drei Stock­wer­ken gehen alle drei Lam­pen im allen Stock­wer­ken an - bzw. aus. Wenn einer der Tas­ter be­tä­tigt wird, läuft ein Timer los, der das Licht nach 10 Se­kun­den aus­schal­tet, wenn es nicht vor­her mit einem Tas­ter ge­löscht wurde.

Down­load des ge­sam­ten Work­shops

Work­shop 2: Er­fin­dun­gen: Her­un­ter­la­den [pdf] [433 KB]

 

Wei­ter mit Elek­tro­nik als Tech­nik­fach