Prüfungsbuch Elektrotechnik · 2013. 3. 23. · Verlag Europa-Lehrmittel GmbH & Co. KG, Abt. Bildbearbeitung, Ostfildern Umschlaggestaltung: braunwerbeagentur, 42477 Radevormwald

EUROPA-FACHBUCHREIHEfür elektrotechnische Berufe

Prüfungsbuch Elektrotechnik

Mit den Schwerpunkten

Informationen zu Ausbildung und PrüfungFachwissen ElektrotechnikMathematische AnwendungenProjekteBeruf und BetriebWirtschafts- und SozialkundePrüfungseinheiten zur gestreckten Abschlussprüfung

16. überarbeitete Auflage

VERLAG EUROPA-LEHRMITTEL · Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG

Düsselberger Straße 23 · 42781 Haan-Gruiten

Europa-Nr.: 30650

30650 S. 001-065 neu_Layout 1 14.03.11 09:21 Seite 1

Autoren des Prüfungsbuchs Elektrotechnik:

Markus Büssing StuttgartHorst Bumiller FreudenstadtMonika Burgmaier StuttgartMartin Herwerth ÖhringenArmin Schonard GöppingenJürgen Schwarz TettnangKlaus Tkotz Kronach

Lektorat und Leitung des Arbeitskreises:

Monika Burgmaier

Bildbearbeitung:

Verlag Europa-Lehrmittel GmbH & Co. KG, Abt. Bildbearbeitung, Ostfildern

Umschlaggestaltung:

braunwerbeagentur, 42477 Radevormwald

Das vorgelegte Buch wurde auf Grundlage der aktuellen amtlichen Rechtschreibregeln erstellt.

16. Auflage 2011

Druck 5 4 3 2 1

Alle Drucke derselben Auflage sind parallel einsetzbar, da sie bis auf die Behebung von Druckfehlern untereinander unverändert sind.

ISBN 978-3-8085-3566-0

Alle Rechte vorbehalten. Das Werk ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der gesetzlich geregelten Fälle muss vom Verlag schriftlich genehmigt werden.

© 2011 by Verlag Europa-Lehrmittel, Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG, 42781 Haan-Gruitenhttp://www.europa-lehrmittel.de

Satz: Meis satz&more, 59469 EnseDruck: M. P. Media-Print Informationstechnologie GmbH, 33100 Paderborn

Firmenverzeichnis

ABB 69123 HeidelbergBenning 46397 BocholtEaton Industries GmbH 53115 KölnEOS-Werke Günter GmbH 35759 Driedorf-MademühlenHauff-Technik HerbrechtingenKärcher GmbH 71364 WinnendenSiemens 90475 NürnbergSMA Solar Technology AG 34266 NiestetalStiebel Eltron GmbH & Co KG 37603 HolzmindenSunTechnics GmbH 20537 Hamburg


Vorwort

Vorwort zur 16. Auflage

Liebe Leserin, lieber Leser,

Sie haben gerade Ihre Ausbildung in einem Elektroniker-Beruf begonnen.Dann ist unser Prüfungsbuch so meinen wir, ein wertvoller Begleiter durchIhre Ausbildung.

Sie sind neugierig, welche Hürden Sie in Ihrer Ausbildungszeit überwinden müssen.Dann gibt Ihnen unser Buch kurz und bündig Informationen für die abzulegendenPrüfungen:

� Zulassung zur Prüfung,� Ablauf der Prüfungen,� Bewertungsregeln,� Bestehensregelungen.

Sie haben Prüfungsangst.Dann lesen Sie unsere Seiten zu:

� Wie bereite ich mich vor?� Wie besiege ich meine Prüfungsangst?� Wie organisiere ich mich in der Prüfung?� Wer überprüft mich?

Sie möchten sich einen Überblick über die einzelnen Prüfungen während der Ausbildung verschaffen.Dann finden Sie in Teil A ein vollständiges Prüfungsmuster.

Sie haben vor, sich z. B. während einer Bahnfahrt auf Klassenarbeiten oderPrüfungen vorzubereiten, ohne dass Sie etwas aufschreiben können.Dann benutzen Sie unsere Fragen zum Fachwissen Elektrotechnik in Teil E. Vielleicht wird auch Ihre Frage dort beantwortet und erklärt.

Sie möchten vor Prüfungen und Klassenarbeiten Projekte vorbereiten und üben.Dann lösen Sie die Projekte aus Teil P.

Sie möchten die wichtigsten Formeln Ihrer Ausbildungwiederholen.Dann bearbeiten Sie die Aufgaben in Teil M.

Die Autoren des Prüfungsbuches wünschen Ihnen eine informative Ausbildungszeit und eine erfolg-reiche Prüfung.Gerne lesen wir Ihre Verbesserungsvorschläge, Ihre Kritik und Ihre Zustimmung die Sie uns weiterleitenunter: [email protected]

Autoren und Verlag Frühjahr 2011

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Checkliste zur Berufsausbildung

Checkliste zur Berufsausbildung

Wichtiges zu Beginn der Ausbildungszeit

� Eine Durchschrift des Ausbildungsvertrages liegt mir vor.� Über die Wahl der geeigneten Krankenversicherung habe ich mich informiert.� Über den Abschluss eines Vertrages zum vermögenswirksamen Sparen habe ich mich informiert.� Über das Führen eines Ausbildungsnachweises wurde ich informiert.� Die zu besuchende Berufsschule und deren Organisationsform sind mir bekannt.� Für Realschüler: Über den zur Berufsausbildung parallelen Erwerb der Fachhochschulreife wurde

ich informiert.� IHK (Industrie- und Handelskammer) oder � eine HWK (Handwerkskammer) ist meine zuständige

Kammer.� Über den Besuch einer überbetrieblichen Ausbildungsstätte (bei Handwerksberufen) wurde ich

informiert.� Über eine mögliche vertragliche Verkürzung der Ausbildungszeit habe ich mich erkundigt.� Über die Möglichkeit Teile der Ausbildung im Ausland abzuleisten, habe ich mich informiert.� Für Hauptschüler: Über den Erwerb des mittleren Bildungsabschlusses habe ich mich informiert.� Weitere Arbeitsmittel die mich in der Berufsausbildung unterstützen (Buchinnenseite).

Wichtiges zum Ende der Ausbildungszeit

� Über eine mögliche vorzeitige Zulassung zur Prüfung habe ich mich informiert.� Die Prüfungstermine wurden mir bekanntgegeben.� Über Weiterbildungsmöglichkeiten zum staatlich geprüften Techniker oder Meister habe ich mich

informiert.� Über die Möglichkeiten berufliche Oberschulen zu besuchen, habe ich mich informiert.� Mein Betrieb hat als Arbeitsauftrag � betrieblicher Auftrag oder � praktische Arbeitsaufgabe aus-

gewählt.� Der betriebliche Auftrag wurde vom Prüfungsausschuss genehmigt.� Die Ermittlung der Prüfungsergebnisse ist mir bekannt.� Die Prüfungsanforderungen sind mir durch Prüfungsaufgaben aus Vorjahren bekannt.� Alle Ausbildungsnachweise sind vollständig geführt und vom Ausbilder unterschrieben.� Über die zugelassenen Hilfsmittel (z. B. Formelsammlung, Taschenrechner) in den Prüfungen wurde

ich in der Berufsschule informiert.� Über mögliche Leistungswettbewerbe (z. B. Jugend forscht, Leistungswettbewerbe im Handwerk)

für Auszubildende habe ich mich informiert.

4

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Termin ¿ Ort Prüfungsfach meine Ergebnisse1

Teil 1: komplexe Arbeitsaufgabe

Teil 1: schriftliche Aufgabenstellung

Teil 2: Wirtschafts- und Sozialkunde

Teil 2: Systementwurf

Teil 2: Funktions- und Systemanalyse

Teil 2: Arbeitsauftrag

1 Berechnung, Seite 12

Wichtige Internetadressen

� BiBB.de

� Handswerkspower.de

� bmbf.de/publikationen Ausbildung und Beruf � Goforeurope.de Auslandspraktika

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Wichtige Termine und die Ergebnisse in der Ausbildung können Sie hier eintragen


Prüfungsbuch im Überblick – Wegweiser 5

Teil Thema Seite Bestandteil für Icons

Prüfung Teil 1

M Mathematische Anwendungen

1 Mathematische Grundlagen 337 x2 Elektrotechnische Grundlagen 340 x3 Elektrisches Feld 344 x4 Magnetisches Feld 345 x5 Wechselstrom 346 x6 Dreiphasenwechselstrom 348 x7 Elektrische Maschinen 349 x8 Messtechnik 350 teilweise9 Elektrische Anlagen 351 x

10 Elektronik 353 teilweise

P Projekte 355 teilweise

B Beruf und Betrieb 371

W Wirtschaftskunde und Sozialkunde 377

A Abschlussprüfungen

1 Beispiele zur gestreckten Prüfung Teil 1 401 x2 Beispiel zur gestreckten Prüfung Teil 2 411

LP Lösungen der Projekte 425 teilweise

LA Lösungen der Abschlussprüfungen 436 teilweise

E Fachwissen Elektrotechnik

1 Grundlagen der Elektrotechnik 17 x

2 Wechselstromtechnik 59 x

3 Schaltungstechnik 103 x

4 Elektronik 114

5 Automatisierungstechnik 143 teilweise

6 Informations- und Kommunikationstechnik 164

7 Schutzmaßnahmen 175 teilweise

8 Kraftwerke und Energieverteilung 220

9 Elektrische Maschinen 231

10 Gebäudetechnische Anlagen 267

11 Elektrische Messgeräte 307

12 Werkstoffe und Fertigungsverfahren 319

13 Umweltschutz 333

I Informationen zu Ausbildung und Prüfung 10 x

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1 Grundlagen der Elektrotechnik 17

1.1 Grundbegriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171.1.1 Elektrischer Stromkreis. . . . . . . . . . . . . . . . 171.1.2 Elektrischer Strom. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181.1.3 Elektrische Spannung . . . . . . . . . . . . . . . . . 211.1.4 Elektrischer Widerstand . . . . . . . . . . . . . . . 241.1.5 Bauformen der Widerstände . . . . . . . . . . . 281.1.6 Elektrische Energie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301.1.7 Temperatur und Wärme . . . . . . . . . . . . . . . 331.1.8 Temperatur- und spannungsabhängige

Widerstände. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361.2 Grundschaltungen von Widerständen . . . 371.2.1 Reihenschaltung von Widerständen . . . . . 371.2.2 Parallelschaltung von Widerständen. . . . . 401.2.3 Gemischte Schaltungen . . . . . . . . . . . . . . . 421.3 Elektrochemie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 451.3.1 Elektrolyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 451.3.2 Korrosion und Korrosionsschutz . . . . . . . . 461.3.3 Galvanische Elemente (Primärelemente) 481.3.4 Akkumulatoren (Sekundärelemente). . . . . 511.4 Spannungsquellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 561.4.1 Ersatzspannungs- und Ersatzstromquelle 561.4.2 Belastete Spannungsquellen,

Anpassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 561.4.3 Schaltung von Spannungsquellen . . . . . . 58

2 Wechselstromtechnik 59

2.1 Grundbegriffe des Wechselstroms . . . . . . 592.1.1 Frequenz und Kreisfrequenz . . . . . . . . . . . 602.1.2 Impulse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 612.1.3 Sinuslinie und Zeiger, Phasenverschiebung 602.1.4 Wechselstromwerte . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

2.2 Elektrisches Feld und Kondensator . . . . . 642.2.1 Elektrisches Feld . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 642.2.2 Kondensator und Kapazität . . . . . . . . . . . . 652.2.3 Kondensator im Gleichstromkreis. . . . . . . 662.2.4 Kondensator im Wechselstromkreis . . . . . 672.2.5 Bauformen von Kondensatoren . . . . . . . . 682.3 Magnetisches Feld und Spule . . . . . . . . . . 712.3.1 Magnetismus. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 712.3.2 Magnetfeld des elektrischen Stromes. . . . 732.3.3 Magnetische Größen und Einheiten . . . . . 742.3.4 Eisen im Magnetfeld einer Spule . . . . . . . 752.3.5 Anwendung von Elektromagneten . . . . . . 772.3.6 Stromdurchflossener Leiter im

Magnetfeld. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 772.3.7 Induktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 842.3.8 Wirbelströme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 852.3.9 Spulen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 862.4 Widerstände und Leistungen im

Wechselstromkreis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 882.4.1 Wechselstromwiderstände. . . . . . . . . . . . . 882.4.2 Wechselstromleistungen . . . . . . . . . . . . . . 902.4.3 Schwingkreise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 922.5 Dreiphasenwechselstrom (Drehstrom) 962.5.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 962.5.2 Drehfeld, Bezeichnungen von Spannungen

und Leitern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 962.5.3 Drehstromschaltungen. . . . . . . . . . . . . . . . 972.5.4 Anwendung der Drehstromschaltungen 992.5.5 Leistung und Leistungsmessung

bei Drehstrom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1002.6 Kompensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

3 Schaltungstechnik 103

3.1 Schaltzeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1033.2 Arten von Schaltplänen . . . . . . . . . . . . . . . 1043.3 Installationsschaltungen . . . . . . . . . . . . . . 1073.4 Schützschaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1103.5 NOT-AUS-Einrichtungen . . . . . . . . . . . . . . 113

4 Elektronik 114

4.1 Bauelemente der Elektronik . . . . . . . . . . . 1144.1.1 Halbleiterdioden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1144.1.2 Bipolare Transistoren . . . . . . . . . . . . . . . . . 1154.1.3 Feldeffekttransistoren . . . . . . . . . . . . . . . . . 1164.1.4 Thyristoren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1184.1.5 Triac . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1214.1.6 Diac. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1214.1.7 Leistungstransistoren . . . . . . . . . . . . . . . . . 1224.1.8 Fotoelektronische Bauelemente . . . . . . . . 1234.2 Leistungselektronik . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1244.2.1 Ungesteuerte Gleichrichter . . . . . . . . . . . . 1244.2.2 Wechselrichter. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1264.2.3 Gesteuerte Gleichrichter und

Wechselstromsteller . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1274.2.4 DC/DC-Wandler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1294.2.5 Netzgeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1304.2.6 Unterbrechungsfreie Stromversorgungen

(USV) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1314.3 Verstärker und Verstärkerschaltungen. . . 132

I Informationen zu Ausbildung

und Prüfung 10

Inhaltsverzeichnis6

1 Wo kann ich alles Wichtige über meineAusbildung nachlesen?. . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2 Welche Zeugnisse erhalte ich inmeiner Ausbildung?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

3 Aus welchen Prüfungsteilen bestehtdie Kammerprüfung?. . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

4 Wie werden meine Prüfungenbewertet? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

5 Welche Bestehensregelungen geltenfür die Abschlussprüfung? . . . . . . . . . . . . . 13

6 Unter welchen Bedingungen kann ichden Prüfungstermin vorziehen? . . . . . . . . . 13

7 Wer prüft mich? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 Wer erstellt die Prüfungsaufgaben? . . . . . . 139 Wie bereite ich mich auf die Prüfung vor? 14

10 Wie besiege ich meine Prüfungsangst? . . . 1511 Kann ich auch Teile der Prüfung im

Ausland absolvieren? . . . . . . . . . . . . . . . . . 1512 Meine Ausbildung ist zu Ende.

Wie geht es weiter? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

E Fachwissen Elektrotechnik 17


4.3.1 Verstärkerschaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . 1324.3.2 Operationsverstärker . . . . . . . . . . . . . . . . . 1334.4 Digitaltechnik. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1354.4.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1354.4.2 Schaltalgebra. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1364.4.3 Logische Verknüpfungen . . . . . . . . . . . . . . 1374.4.4 KV-Diagramm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1394.4.5 Flipflops (Kippglieder). . . . . . . . . . . . . . . . . 1404.4.6 Weitere Schaltungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . 141

5 Automatisierungstechnik 143

5.1 Grundbegriffe der Steuerungs- und

Regelungstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1435.2 Sensoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1465.3 Kleinsteuerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1495.4 Speicherprogrammierbare

Steuerungen (SPS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1515.4.1 Speicherbausteine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1515.4.2 Signale und Signalverarbeitung . . . . . . . . 1515.4.3 Steuerungsarten bei einer SPS . . . . . . . . . 1535.4.4 Verknüpfungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1545.4.5 Aufbau einer SPS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1545.4.6 Programmierung einer SPS . . . . . . . . . . . . 1555.4.7 Sprungbefehle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1575.4.8 Programmiersprachen . . . . . . . . . . . . . . . . 1585.4.9 Zeitglieder, Zähler und Impulse . . . . . . . . . 1605.4.10 Programmiergeräte und Dokumentation 1615.4.11 Steuerungsbeispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162

6 Informations- und

Kommunikationstechnik 164

6.1 Grundlagen der Computertechnik . . . . . . 1646.2 Vernetzung von Computern . . . . . . . . . . . 1696.3 Internet. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1726.4 Kommunikationsnetze . . . . . . . . . . . . . . . . 174

7 Schutzmaßnahmen für elektrische

Anlagen 175

7.1 Niederspannungsanlagen in Gebäuden . . 1757.1.1 Hausanschluss. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1757.1.2 Erdungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1767.1.3 Schutzpotenzialausgleich . . . . . . . . . . . . . . 1777.1.4 Wohnungsausstattung . . . . . . . . . . . . . . . . 1787.2 Bestimmungen für elektrische

Betriebsmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1797.2.1 Schutzarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1797.2.2 Schutzklassen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1807.2.3 Leitungen und Kabel . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1807.2.4 Elektroinstallationsrohre. . . . . . . . . . . . . . . 1867.2.5 Schalter und Steckvorrichtungen . . . . . . . 1867.2.6 Schutzeinrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 1877.3 Räume und Betriebsstätten besonderer Art1927.3.1 Raumarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1927.3.2 Räume mit Badewanne oder Dusche . . . . 1927.3.3 Feuergefährdete und explosions-

gefährdete Betriebsstätten . . . . . . . . . . . . . 1937.3.4 Anlagen im Freien, Baustellen,

Campingplätze. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194

7.3.5 Landwirtschaftliche Betriebsstätten . . . . . 1947.3.6 Medizinisch genutzte Bereiche . . . . . . . . . 1957.4 Schutzmaßnahmen für Personen

und Nutztiere. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1967.4.1 Wirkungen des Stromes auf den

menschlichen Körper . . . . . . . . . . . . . . . . . 1967.4.2 Arbeiten an elektrischen Anlagen . . . . . . . 1967.4.3 Erste Hilfe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1977.4.4 Brandbekämpfung in elektrischen

Anlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1997.5 Normbegriffe und Kenngrößen . . . . . . . . . 1997.5.1 Fachbegriffe für Schutzmaßnahmen. . . . . 1997.5.2 Netzsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2017.6 Schutz gegen elektrischen Schlag . . . . . . 2037.6.1 Übersicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2037.6.2 Basisschutz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2037.6.3 Fehlerschutz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2047.6.4 Schutz durch Abschaltung oder

Meldung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2047.6.5 Doppelte oder verstärkte Isolation . . . . . . 2067.6.6 Schutztrennung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2077.6.7 Kleinspannung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2077.6.8 Zusätzlicher Schutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2087.7 Prüfung elektrischer Anlagen und

Betriebsmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2097.7.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2097.7.2 Schutzleiter und Schutzpotenzial-

ausgleichsleiter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2107.7.3 Isolationswiderstand elektrischer

Anlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2107.7.4 Isolationswiderstand von Fußböden. . . . . 2107.7.5 Prüfung im TN-System . . . . . . . . . . . . . . . . 2117.7.6 Prüfung im TT-System . . . . . . . . . . . . . . . . 2127.7.7 Wiederkehrende Prüfungen . . . . . . . . . . . . 2127.7.8 Prüfung von Geräten. . . . . . . . . . . . . . . . . . 2137.8 Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) 2157.8.1 EMV in Netzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2157.8.2 EMV bei Geräten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2167.9 Technische Anschlussbedingungen . . . . . 218

8 Kraftwerke und Energieverteilung 220

8.1 Kraftwerke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2208.2 Regenerative Energiequellen . . . . . . . . . . . 2218.2.1 Solarwärme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2218.2.2 Windkraftanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2228.2.3 Fotovoltaikanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2238.2.4 Deponiegas, Gezeitenkraftwerke . . . . . . . . 2258.3 Umspannwerke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2258.4 Übertragungsnetze der Energietechnik . . 2278.4.1 Netzformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2278.4.2 Freileitungsnetze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2288.4.3 Kabelnetze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230

9 Elektrische Maschinen 231

9.1 Grundbegriffe elektrischer Maschinen . . . 2319.1.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2319.1.2 Bauformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2339.1.3 Betriebsarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2349.2 Drehstrommaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . 235

Inhaltsverzeichnis 7


8

9.2.1 Synchrongeneratoren. . . . . . . . . . . . . . . . . 2359.2.2 Synchronmotoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2369.2.3 Drehstrom-Asynchronmotoren . . . . . . . . . 2369.3 Sonstige Drehfeldmotoren . . . . . . . . . . . . 2429.3.1 Drehstrommotoren als

Einphasenwechselstrom-Motoren. . . . . . . 2429.3.2 Einphasenwechselstrom-Motoren mit

Hilfswicklung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2429.3.3 Spaltpolmotoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2449.3.4 Servomotoren, Schrittmotoren . . . . . . . . . 2459.4 Gleichstrommaschinen. . . . . . . . . . . . . . . . 2469.4.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2469.4.2 Gleichstromgeneratoren. . . . . . . . . . . . . . . 2469.4.3 Gleichstrommotoren. . . . . . . . . . . . . . . . . . 2479.5 Universalmotoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2499.6 Elektromotorische Antriebe. . . . . . . . . . . . 2509.6.1 Auswahl des Antriebsmotors. . . . . . . . . . . 2509.6.2 Mechanische Übertragung der

Motorleistung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2519.6.3 Lagerung und Bremsung . . . . . . . . . . . . . . 2519.6.4 Drehzahlsteuerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2519.6.5 Frequenzumrichter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2539.7 Motorschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2559.8 Transformatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2569.8.1 Grundbegriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2569.8.2 Transformatoren für

Einphasenwechselstrom . . . . . . . . . . . . . . 2599.8.3 Drehstromtransformatoren . . . . . . . . . . . . 263

10 Gebäudetechnische Anlagen 267

10.1 Licht und Beleuchtung . . . . . . . . . . . . . . . . 26710.1.1 Lichttechnische Grundbegriffe. . . . . . . . . . 26710.1.2 Anforderungen an eine gute Beleuchtung 26910.1.3 Glühlampen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27010.1.4 Gasentladungslampen . . . . . . . . . . . . . . . . 27110.1.5 Lichtsteuersysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27410.2 Elektrogeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27510.2.1 Elektrowärmegeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27510.2.2 Elektrische Raumheizung . . . . . . . . . . . . . . 28110.2.3 Elektrische Kühlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28210.2.4 Wärmepumpe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28410.3 Antennenanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28510.3.1 Grundbegriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28510.3.2 Satellitenempfangsanlagen . . . . . . . . . . . . 28610.3.3 Breitband-Kommunikationsanlagen . . . . . 28910.3.4 Vorschriften für die Errichtung von

Antennenanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29010.4 Telekommunikationstechnik . . . . . . . . . . . 29110.4.1 Analoge Telefonanschlusstechnik

(„POTS“) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29110.4.2 ISDN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29210.4.3 DSL, VoIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29310.4.4 Multimedia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29410.5 Gebäudesystemtechnik . . . . . . . . . . . . . . . 29510.5.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29510.5.2 Installationsbus KNX. . . . . . . . . . . . . . . . . . 29510.6 Rufanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29810.7 Gefahrenmeldeanlagen (Alarmanlagen) . 29810.8 Blitzschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302

11 Elektrische Messgeräte 307

11.1 Grundbegriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30711.2 Analoge Messwerke und

Messinstrumente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30811.2.1 Drehspulmesswerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30811.2.2 Dreheisenmesswerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30911.2.3 Elektrodynamisches Messwerk . . . . . . . . . 30911.2.4 Messen mit Stromzangen . . . . . . . . . . . . . 31011.3 Messbrücken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31011.4 Digitale Messgeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31111.5 Messwandler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31211.6 Elektrizitätszähler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31411.7 Oszilloskop. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31511.7.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31511.7.2 Bedienung des Oszilloskops . . . . . . . . . . . 31711.7.3 Messungen mit dem Oszilloskop. . . . . . . . 318

12 Werkstoffe und Fertigungsverfahren 319

12.1 Werkstoffe der Elektrotechnik . . . . . . . . . . 31912.1.1 Konstruktionswerkstoffe. . . . . . . . . . . . . . . 32012.1.2 Leiterwerkstoffe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32112.1.3 Kontaktwerkstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32212.1.4 Magnetwerkstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32312.1.5 Isolierstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32412.1.6 Widerstandswerkstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . 32712.2 Löten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32812.3 Gedruckte Schaltungen (Leiterplatten) . . 32912.3.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32912.3.2 Subtraktiv-Technik. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33012.3.3 Additiv-Technik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33112.3.4 Drucktechniken für gedruckte

Schaltungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33112.3.5 SMD-Technik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332

13 Umweltschutz 333

13.1 Schadstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33313.2 Entsorgung und Recycling . . . . . . . . . . . . . 33413.3 Batterien und Akkumulatoren . . . . . . . . . . 335

13.4 Energieeinsparung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336

1 Mathematische Grundlagen . . . . . . . . . . 3371.1 Rechtwinkliges Dreieck . . . . . . . . . . . . . . 3371.2 Strecken und Flächen. . . . . . . . . . . . . . . . 3371.3 Rauminhalt und Masse . . . . . . . . . . . . . . 3381.4 Geschwindigkeit und Kräfte . . . . . . . . . . 3391.5 Mechanische Arbeit, Leistung und

Wirkungsgrad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3392 Elektrotechnische Grundlagen . . . . . . . . 3402.1 Grundgrößen, ohmsches Gesetz . . . . . . 3402.2 Widerstand und Temperatur . . . . . . . . . . 3402.3 Schaltung von Widerständen . . . . . . . . . 3412.4 Elektrische Leistung, Arbeit und

Wirkungsgrad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3422.5 Wärmeenergie und Elektrowärme . . . . . 3432.6 Spannungsquelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3433 Elektrisches Feld . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344

Inhaltsverzeichnis

M Mathematische Anwendungen 337


4 Magnetisches Feld . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3455 Wechselstrom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3466 Dreiphasenwechselstrom . . . . . . . . . . . . 3487 Elektrische Maschinen . . . . . . . . . . . . . . . 3498 Messtechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3509 Elektrische Anlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . 35110 Elektronik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353

1 Projekte Installationstechnik. . . . . . . . . . 3551.1 Außenbeleuchtung, Treppenhaus-

beleuchtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3551.2 Installationsbus KNX . . . . . . . . . . . . . . . . 3561.3 Angebotserstellung für eine

Garageninstallation . . . . . . . . . . . . . . . . . 3572 Projekte Motorsteuerungen . . . . . . . . . . 3592.1 Gleichstrombremsung an einer

Kreissäge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3592.2 Wendeschützschaltung . . . . . . . . . . . . . . 3593 Projekt Lebensmittelmarkt . . . . . . . . . . . 3603.1 Beleuchtungsanlage. . . . . . . . . . . . . . . . . 3603.2 Lüftungsanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3603.3 Temperaturregelung. . . . . . . . . . . . . . . . . 3614 Projekt Wintergarten . . . . . . . . . . . . . . . . 3624.1 Installationsschaltung . . . . . . . . . . . . . . . 3624.2 Lüftungsklappenmotor. . . . . . . . . . . . . . . 3624.3 Belüftung des Wintergartens. . . . . . . . . . 3635 Projekt Kfz-Werkstatt . . . . . . . . . . . . . . . . 3635.1 Hebebühne mit Schützsteuerung . . . . . . 3635.2 Hebebühne mit SPS . . . . . . . . . . . . . . . . . 3645.3 Rolltor mit Kleinsteuerung. . . . . . . . . . . . 3656 Projekt Holzbearbeitungswerkstatt . . . . 3666.1 Projektbeschreibung. . . . . . . . . . . . . . . . . 3666.2 Aufgabenstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3667 Projekt Wächter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3687.1 Funktionsanalyse des Wächters . . . . . . . 3687.2 Funktionsanalyse des Dämmerungs-

schalters. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3688 Projekt Mischanlage. . . . . . . . . . . . . . . . . 3698.1 Drehstrommotor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3698.2 Steuerung der Mischanlage . . . . . . . . . . 370

1 Kalkulation und Angebot. . . . . . . . . . . . . 3712 Kundenauftrag und Kundenservice . . . . 3733 Präsentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375

1 Wirtschaftskunde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3771.1 Berufsausbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3771.2 Arbeitsschutz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3781.3 Sozialversicherungen. . . . . . . . . . . . . . . . 3781.4 Vertragsrecht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3801.5 Verbraucherschutzgesetze . . . . . . . . . . . . 3821.6 Zahlungsverzug . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383

1.7 Geld und Währung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3841.8 Sparen und Kredite. . . . . . . . . . . . . . . . . . 3851.9 Arbeitsrecht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3861.10 Entlohnung der Arbeit . . . . . . . . . . . . . . . 3881.11 Soziale Marktwirtschaft . . . . . . . . . . . . . . 3881.12 Steuern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3891.13 Existenzgründung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3901.14 Rechtsformen von Unternehmen . . . . . . 3901.15 Kostenrechnen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3912 Sozialkunde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3922.1 Beruf und Arbeitswelt . . . . . . . . . . . . . . . 3922.2 Familie als Lebensgemeinschaft . . . . . . . 3922.3 Freizeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3942.4 Gesellschaft im Wandel . . . . . . . . . . . . . . 3942.5 Demokratische Willensbildung . . . . . . . . 3952.6 Demokratische Entwicklung . . . . . . . . . . 3962.7 Europäische Union (EU). . . . . . . . . . . . . . 3972.8 Entwicklungsländer . . . . . . . . . . . . . . . . . 3982.9 Friedenssicherung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399

1 Beispiele für die gestreckte Prüfung

Teil 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4011.1 Prüfung für den Elektroniker der Fach-

richtung Energie- und Gebäudetechnik . 4011.2 Prüfung für den Elektroniker der

Betriebstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4062 Beispiele für die gestreckte Prüfung

Teil 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4112.1 Systementwurf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4112.2 Funktions- und Systemanalyse . . . . . . . . 4162.3 Wirtschafts- und Sozialkunde . . . . . . . . . 422

1 Projekte Installationstechnik. . . . . . . . . . 4262 Projekt Motorsteuerungen . . . . . . . . . . . 4283 Projekt Lebensmittelmarkt . . . . . . . . . . . 4294 Projekt Wintergarten . . . . . . . . . . . . . . . . 4305 Projekt Kfz-Werkstatt . . . . . . . . . . . . . . . . 4326 Projekt Holzbearbeitungswerkstatt . . . . 4347 Projekt Wächter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4358 Projekt Mischanlage. . . . . . . . . . . . . . . . . 435

1 Lösungen für die gestreckten

Prüfungen Teil 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4372 Lösungen für die gestreckte Prüfung

Teil 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440

Sachwortverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . 446

Inhaltsverzeichnis 9

A Abschlussprüfungen 401

B Beruf und Betrieb 371

W Wirtschaftskunde und Sozial-

kunde 377

P Projekte 355

LP Projektlösungen 426

LA Lösungen zu den

Abschlussprüfungen 437


10 Wichtiges zu Ausbildung, Zeugnisse

I Informationen zu Aus-bildung und Prüfung

1 Wo kann ich alles Wichtige über meine Aus-

bildung nachlesen?

Wenn Sie einen Ausbildungsvertrag in einem derfolgenden Ausbildungsberufe des BerufsfeldesElektrotechnik gewählt haben (Bild 1), dann gebenIhnen die folgenden Seiten einen Überblick überden Verlauf Ihrer Ausbildung und die anstehendenPrüfungen.

2 Welche Zeugnisse erhalte ich in meiner Aus-

bildung?

Am Ende Ihrer Ausbildung erhalten Sie von derzuständigen Kammer ein Abschlusszeugnis, mitdem Ihnen die erfolgreiche Ausbildung in IhremAusbildungsberuf bescheinigt wird. Damit geltenSie als Elektrofachkraft nach der BGV A3. Dieser Abschluss berechtigt Sie zur Eingruppie-rung laut Tarifvertrag als Facharbeiter bzw. Mon-teur (Geselle) in einem Beschäftigungsverhältnis.http://www.bw.igm.de/tarife/

Für die Industrieberufe stellt die Industrie- undHandelskammer (IHK) einen Facharbeiterbrief(Bild 2) aus.

Bild 1: Ausbildungsberufe im Berufsfeld Elektrotechnik(Auswahl)

ZEUGNIS

Region StuttgartIHK

Bernd Müllergeboren am 7. Februar 1989 in Sindelfingenhat die Abschlussprüfung im AusbildungsberufElektroniker für Betriebstechnik bestanden.

Prüfungsergebnisse:

Teil 1 der Abschlussprüfung 89 Punkte (gut)Betrieblicher Auftrag 77 Punkte (befriedigend)Systementwurf 47 Punkte (mangelhaft)Funktions- und Systemanalyse 80 Punkte (befriedigend)Wirtschafts- und Sozialkunde 71 Punkte (befriedigend)Teil 2 der Abschlussprüfung 71 Punkte (befriedigend)

Gesamtergebnis 78 Punkte (befriedigend)

Das Prüfungszeugnis wird gemäß § 37 Berufsbildungs- gesetz ausgestellt.

Stuttgart, 20. Juli 2011

Andreas RichterHauptgeschäftsführer

IND

UST

RIE- UND HANDELSKAM

MER

STUTTGART

RE

GION STUTTGART

Bild 2: Facharbeiterbrief der IHK

Bei – Realschulabschluss (Fachschulreife),– Fachhochschulreife,– Abitur, – Zweitausbildung,kann die Ausbildungsdauer auf Antrag verkürztwerden.Als gesetzliche Grundlagen für Ihre Ausbildung inIhrem Ausbildungsberuf gelten: ● Berufsbildungsgesetz

http://www.bmbf.de/pub/bbig.pdfIm Berufsbildungsgesetz können Sie z. B. IhreRechte aber auch Pflichten in der Ausbildung unddie Richtlinien der Ausbildung in den Industriebe-rufen nachlesen.● Handwerksordnung

http://www.gesetzesweb.de/HandwO.htmlIn der Handwerksordnung lesen Sie die Richtlini-en der Ausbildung in Handwerksberufen.● Ausbildungsordnung des Berufes

http://www.bibb.de/berufeIn der Ausbildungsordnung Ihres gewählten Beru-fes können Sie sich über das Berufsbild, die Prü-fungen sowie den Ausbildungsrahmenplan (diese

Inhalte wird Ihnen der Betrieb im Laufe Ihrer Aus-bildung vermitteln) informieren.● Rahmenlehrplan des Berufes

http://www.bibb.de/berufeDer Rahmenlehrplan gibt einen Überblick, welcheInhalte die Berufsschule Ihnen vermitteln wird.Die Berufsschulen vermitteln neben den fachli-chen Inhalten des Rahmenplanes auch Deutsch,Wirtschafts- und Sozialkunde, teilweise Religions-lehre, Sport und eine Fremdsprache.Der Unterricht in der Berufsschule beträgt unge-fähr ein Drittel der Ausbildungszeit. Als Organisa-tionsform kommen vor – Blockunterricht (mehrere Wochen am Stück in

Schule bzw. Betrieb) oder – Teilzeitunterricht (pro Woche 1 bis 2 Schultage)

I Elektroberufe haben eine Ausbildungs-dauer von 42 Monaten (31/2 Jahre).


11

I

Prüfungen

Info

rmati

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Prü

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g

Bei der Handwerkskammer (HWK) erhalten Sieeinen Gesellenbrief (Bild 1).

PRÜFUNGSZEUGNIS

Elektro-InnungStuttgart

Achim Maier

geb. am 15. 02. 1988 in Offenburghat die Gesellenprüfung im Ausbildungsberuf

Teil 2Arbeitsauftrag (Arbeitsaufgabe mitFachgespräch): 70 PunkteSystementwurf: 84 PunkteFunktions- und Systemanalyse 79 PunkteWirtschafts- und Sozialkunde 64 Punkte

Stuttgart, 14. 02. 2011

Prüfungsausschuss

Die einzelnen Prüfungsleistungen wurden wie folgt bewertet:

Elektroniker

für Energie- und Gebäudetechnik

mit der Note 2,5/80 Punkte bestanden.

Teil 1 89 Punkte

Ergebnis Teil 2 74 Punkte

Teil 1

Im 4. Ausbildungs-halbjahr

Ende derAusbildung

40 % 60 %

Teil 2 9

Bild 1: Gesellenbrief der Handwerkskammer

Bild 2: Prüfungsstelle der gestreckten Abschlussprüfung

3 Aus welchen Prüfungsteilen besteht die

Kammerprüfung?

Die Prüfung ist in zwei Teile gegliedert, manspricht auch von einer gestreckten Abschlussprü-fung (Bild 2).

Von der Berufsschule erhalten Sie ein Abschluss-zeugnis, wenn Sie in den Unterrichtsfächern diegeforderten Leistungen erreicht haben.

Dieses Zeugnis schließt damit die Berechtigungeines Hauptschulabschlusses mit ein.

Haben Sie im Berufsschulabschlusszeugnis

● mindestens den Gesamtnotendurchschnitt von3,0 erreicht (Sachsen und Bayern 2,5),

● die Gesellen-/Facharbeiterprüfung bestandenund

● können Sie ausreichende Fremdsprachen-kenntnisse durch fünf Jahre Unterricht in einerFremdsprache nachweisen, dann haben Sieauch zusätzlich die Berechtigung eines Mittle-ren Bildungsabschlusses erworben.

http://www.kmk.org/bildung-schule/berufliche-bildung.html.

Die zuständige Berufsschule bescheinigt Ihnendiese Berechtigung.

Den ersten Prüfungsteil legen Sie im 4. Ausbil-dungshalbjahr ab. Das erreichte Ergebnis geht mit40 % in die Endnote der Abschlussprüfung ein.Der zweite Prüfungsteil zum Ende der Ausbildungwird mit 60 % bewertet.Die Prüfungsinhalte und Prüfungsfächer sind inder Ausbildungsordnung (Seite 10, Link)) festge-legt.

Prüfung Teil 1

In der Prüfung Teil 1 (Bild 3) sollen Sie zeigen,dass Sie● technische Unterlagen auswerten, ● Arbeitsabläufe planen, Teile montieren und ● Betriebswerte einstellen, ● Unfallverhütungsvorschriften beachten,● Fehler suchen und beseitigen,● Produkte in Betrieb nehmen, übergeben und

erläutern,● Prüfungsprotokolle erstellen können.

Prüfung Teil 2

In der Prüfung in Teil 2 werden Ihre theoretischenKenntnisse in drei Prüfungsfächern (Bild 1, folgen-

de Seite) abgefragt.

I Über das Bestehen der Prüfung wird erstnach Abschluss beider Prüfungsteile be-funden. Auch ein mangelhaftes Ergebnisim Prüfungsteil 1 kann bei entsprechendenLeistungen im Teil 2 noch zum Bestehender gesamten Prüfung führen.

Komplexe Arbeits-aufgabe mit situativerGesprächsführung

SchriftlicheAufgabenstellung

max. 7 Stunden 1,5 - 2 Stunden

1) bezogen auf Gesamtergebnis

20 % 1) 20 % 1)

Bild 3: Bestandteile der Prüfung Teil 1


4 Wie werden meine Prüfungen bewertet?

Alle Prüfungsteile werden von den Kammern mitdem 100-Punkte-Schlüssel (Tabelle 1) bewertet.

Prüfungsteile, Bestehungsregelung12

Prozentzahlen bezogen auf Gesamtergebnis:1) bei IHK-Berufen 2) bei Handwerksberufen

12 % 1)Systementwurf105 - 120 Minuten

Funktions- und Systemanalyse105 - 120 Minuten

Wirtschafts- und Sozialkunde45 - 60 Minuten

12,5 % 2)

12 % 1)

12,5 % 2)

6 % 1)

10 % 2)

Bild 1: Prüfungsfächer in Teil 2

5 Welche Regelungen zum Bestehen gelten

für die Abschlussprüfung?

Die Abschlussprüfung ist bestanden, wenn überalle Prüfungsteile hinweg insgesamt 50 Punkteerreicht werden.

Dabei sind in einzelnen Prüfungsteilen bestimmteMinimalleistungen zu erbringen:● im Arbeitsauftrag müssen 50 % der möglichen

Punkte erreicht werden und● in den Fächern Systementwurf, Funktions- und

Systemanalyse und Wirtschafts- und Sozial-kunde müssen bei den IHK-Berufen 50 % dermöglichen Punkte erreicht werden. Es dürfenkeine mangelhaften Noten in mehr als einemFach bzw. keine ungenügende Note in einemFach erzielt werden. In diesen Fällen kanndurch eine mündliche Ergänzungsprüfung inden betreffenden Fächern ein Bestehen diesesPrüfungsteiles erreicht werden. Das schriftlichePrüfungsergebnis zählt dabei doppelt sovielwie das mündliche Ergebnis.

I Beim Nichtbestehen der Kammerprüfungsind zwei Prüfungswiederholungen mög-lich.

Tabelle 1: 100-Punkte-Schlüssel

Punkte Note

92 bis 100 sehr gut

81 bis 91 gut

67 bis 80 befriedigend

50 bis 66 ausreichend

30 bis 49 mangelhaft

0 bis 29 ungenügend

Rechenbeispiel zur Prüfungsnotenermittlung

Tabelle 2: Prüfungsergebnisse Axel Hiller

Fach Punkte Gewichtung Punkte

Teil 1: Arbeitsaufgabe 54 0,2 10,80

Teil 1: schriftliche 42 0,2 8,40Aufgabenstellung

Systementwurf 54 0,125 6,75

Funktions- und 62 0,125 7,75Systemanalyse

Wirtschafts- und 82 0,1 8,20Sozialkunde

Arbeitsauftrag 85 0,25 21,25

Gesamtpunkte im Gesellenbrief 63

Axel Hiller hat seine Prüfung mit ausreichend

(Tabellen 1 und 2) bestanden.

Systementwurf: Es sind technische Problemana-lysen durchzuführen und für bestimmte Betriebs-abläufe Lösungskonzepte zu entwickeln.

Funktions- und Systemanalyse: Es sind Schal-tungsunterlagen und Dokumentationen auszu-werten und zu analysieren, Änderungen in Pro-grammen vorzunehmen und Fehlerursachen zubestimmen.

Wirtschafts- und Sozialkunde: Es sind praxisbezo-gene, handlungsorientierte Aufgaben sowie wirt-schaftliche und gesellschaftliche Zusammenhän-ge der Berufs- und Arbeitswelt zu lösen.

Ihre praktisch erworbenen Fähigkeiten sollen Siein einem weiteren Prüfungsteil zeigen. Im Arbeits-

auftrag (Bild 2) zeigen Sie, dass Sie einen komple-xen betrieblichen Auftrag oder eine praktischeAufgabe umfassend bearbeiten können und einFachgespräch mit dem Prüfungsausschuss führenkönnen.

Betrieblicher Auftragoder

praktische Aufgabe

17 - 24 Stunden

Fachgespräch

Handwerk

+25 % 2)

Industrie 30 % 1)

Bild 2: Arbeitsauftrag in Teil 2

I Ihr Ausbildungsbetrieb wählt die Prü-fungsvariante.


vorzeitige Prüfung, Prüfungsvorbereitung 13

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Info

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Prü

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7 Wer prüft mich?

In den Kammerprüfungen besteht der Prüfungs-ausschuss aus 3 Personen (Bild 1).

Beauftragter des

Arbeitgebers

Beauftragteder

ArbeitnehmerLehrer

Bild 1: Prüfungsausschuss

6 Unter welchen Bedingungen kann ich den

Prüfungstermin vorziehen?

Das Berufsbildungsgesetz ermöglicht bei gutenLeistungen in Berufsschule und Betrieb eine vor-zeitige Prüfungszulassung. In der Regel kann dieAusbildung um ein halbes Jahr verkürzt werden.

I Beachten Sie die örtlichen Meldefristen beiden Prüfungsterminen der Kammern.

8 Wer erstellt die Prüfungsaufgaben?

Die Prüfungsaufgaben werden von verschiedenenGremien erstellt: ● PAL-Prüfungsaufgaben- und Lehrmittelent-

wicklungsstelle für die Industrieberufe,● Landungsinnungsverbände für die Handwerks-

berufe,● gemeinsame Prüfungserstellung durch Kam-

mern und Kultusministerium, z. B. in Baden-Württemberg.

Folgende Aufgabenformen sind üblich:● Aufgaben mit gebundener Antwort als Mehr-

fachauswahlaufgabe (multiple choice). Übli-cherweise werden 1- aus- 4 oder 1- aus- 5 Aus-wahlantworten gestellt.

● Aufgaben mit ungebundener Antwort als Fach-fragen, Rechenaufgaben, Programmbeispieleund Skizzen zu konkreten betrieblichen Aufga-ben oder Projekten.

I Besorgen Sie sich rechtzeitig vor Prü-fungsbeginn frühere Prüfungen Ihres Aus-bildungsberufes an Ihrem Standort.

& Prüfungsaufgaben, Seite 401

9 Wie bereite ich mich auf die Prüfung vor?

In den Prüfungen wird das Wissen Ihrer gesam-ten Ausbildungszeit abgefragt. Deswegen ist essinnvoll, dass Sie immer regelmäßig die neuenLerninhalte in Schule und Betrieb üben und ver-tiefen. Kommt die Prüfung näher, bietet sich dieBildung von Lerngruppen (Bild 2) an.

+ gegenseitig helfen+ mehrere schnellere Infos+ gemeinsam lernen macht mehr Spaß

Bild 2: Lerngruppe

Zusammen mit anderen Auszubildenden ist eseinfacher die Schwelle zum gezielten Lernen zuüberwinden. Sich gegenseitig abfragen underklären bringt auf jeden Fall allen Beteiligteneinen Lernfortschritt.

Besorgen Sie sich auch Prüfungsaufgaben vonfrüheren Terminen. Diese eignen sich hervorra-gend zum Üben des gesamten Lernstoffes derAusbildung. Greifen Sie nicht zu schnell zu evtl.vorhandenen Lösungshinweisen. Beachten Siedabei immer die folgende Reihenfolge (Bild 3).

1. Ich löse Aufgaben, ohne zunächst im Lösungshinweis zu spicken.2. Aufgaben, die ich nicht beantworten kann, versuche ich zuerst mit Unterrichtsauf-schrieben, Fachbüchern oder Internetrecherchen zu ver-stehen und zu beantworten.3. Ich notiere mit nicht ver-standene Inhalte und frage meine Ausbilder, Klassenka-meraden oder Berufsschul-lehrer.

Bild 3: Vorgehensweise beim Lösen von Prüfungs -auf gaben


Tabelle 1: Verben der Fachfragen

nennen Eine Aufzählung reicht aus.

erklären, erläutern Sie sollen den Sachverhalt inSätzen erklären.

analysieren Sie sollen sich über Zusam-menhänge, Auswirkungen undFunktionen äußern.

bewerten, beurteilen Sie müssen eine begründeteEntscheidung treffen.

Prüfungsvorbereitung14

I Planen Sie feste Übungsabschnitte mitPausen ein. Machen Sie nach 90 Minuteneine Pause von mindestens 15 Minuten.

Die Checkliste soll Ihnen häufiger auftretendeFehler in Prüfungen bewusst machen (Tabelle 2).

10 Wie besiege ich meine Prüfungsangst?

Die von Ihnen zu bewältigende Prüfungssituationstellt für Sie nicht den Normalzustand beim Ler-nen dar. Die Angst, in der Prüfung zu versagenoder die Aufgaben oder die Prüfer nicht zu verste-hen ist weit verbreitet. Dabei ist ein leichtes Lam-penfieber durchaus normal und auch leistungs-steigernd (Bild 1).

Prü

fun

gsl

eist

un

g

Angstpotenzial

geringeAngst,

Überheblichkeit

mäßigeAngst

Respektüber-mäßigeAngst

Bild 1: Auswirkungen der Angst auf die Leistung

Damit haben Sie also die optimale Voraussetzungfür ein gutes Gelingen Ihrer Prüfung. Dazu ist eswichtig, sich schon im Vorfeld auf die Prüfungs -situation einzustimmen. Es helfen Ihnen dieRegeln in Bild 2.

Wie bekämpfe ich meine Prüfungsangst?

● Indem ich weiß, dass ich gut vorbereitet bin.● Indem ich mir vorstelle, dass der Prüfungsaus-

schuss mir nicht fremd ist.● Indem ich weiß, dass ein mäßiges Angstpotenzial

zu einer deutlichen Leistungssteigerung führt.● Indem ich schon häufig solche Prüfungssituatio-

nen geübt habe.● Indem ich gesund und ausgeruht zur Prüfung

erscheine.● Indem ich nicht aufgebe, wenn ich eine Frage

nicht gleich vollständig beantworten kann.

Bild 2: Vorschläge zur Bekämpfung der Prüfungsangst

Schließen Sie am Abend vor der Prüfung IhreVorbereitungen rechtzeitig ab und stellen Sie allenotwendigen Unterlagen zur Prüfung zusammen.Am Abend vor einer wichtigen Prüfung könnenSie sich eine Ablenkung gönnen: einen Kinobe-such, einen Spaziergang oder ein schönesAbendessen.

Schriftliche Prüfungsaufgaben bestehen in derRegel aus vielen Seiten. Wichtige Informationenzum Lösen der Aufgaben sind z. B. im Technolo-gieschema und in den Aufgabenbeschreibungenenthalten. Häufig werden die Aufgaben auchdurch entsprechende Anlagen mit Baugruppen-beschreibungen, Herstellerunterlagen und Schalt - plänen ergänzt. Außerdem ist bei vielen Prüfun-gen ein Tabellenbuch zugelassen.

Legen Sie alle Unterlagen, die Sie zum Löseneiner Aufgabe brauchen, griffbereit vor sich aufden Tisch. Markieren Sie wichtige technischeDaten der Aufgabe. Dann verlieren Sie nie denÜberblick und sparen Zeit.

Prüfen Sie nach jeder Aufgabe, ob Sie alle gestell-ten Fragen beantwortet haben. Häufig werdenFragen auch einfach nur übersehen.

Achten Sie genau auf die Verben mit denen Fach-fragen formuliert werden (Tabelle 1).

R = = 2,3 kQ

t

= 230 V

CQX35

Q 6.4 LDN I2.3

100 mA U

u

Ü

Q1

Q1

S1

A K¡F = 50 mA

Ptot = 100 mW

Tabelle 2: Checkliste zur Vermeidung von

Prüfungsfehlern

Rechenaufgaben In Formeln Zahlenwerte mitEinheiten einsetzen und an Maßeinheiten denken.

Diagramme Achsenbezeichnungenangeben.

Programme Programme in Teilschritte zer-legen und dann erst zusam-menfügen.

Aufgabenstellung Frageworte und Verben be-Nennen achten.

Schaltpläne Normgerechte Schaltzeichenund Benennungen der Bauele-mente beachten.

Herstellerunterlagen Richtige Baugruppe laut Auf-gabenstellung auswählen.

Erläutern


Fachgespräche, Ausbildung im Ausland 15

I

Info

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Prü

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g

Prüfungsangst kann auch zu einer Muskelanspan-nung führen, der Sie aber leicht durch eine geziel-te Bauchatmung entgegenwirken können. LegenSie die Hand unterhalb des Bauchnabels auf IhrenBauch und atmen Sie tief ein und aus. MachenSie sich dabei bewusst, wie Ihr Atem die Handbewegt. Nach mehreren Atemzügen werden Sieruhiger und entspannter. http://www.azubi-azubine.de

I Mit dem Wissen optimal vorbereitet zusein, erscheine ich rechtzeitig am Prü-fungsort mit allen für die Prüfung zugelas-senen Hilfsmitteln.

Prüfer

haben fachliche und amtliche Autorität,bestimmen den Gesprächsverlauf,den Prüfungsgegenstand,können fragen und belehren.

Sie müssen im Anschluss dasFachgespräch beurteilen

und bewerten.

Prüfling

Er soll im Gespräch zeigen, in welchem

Grade er die Lernziele der Ausbildungszeit

erreicht hat.

muss zuhören und antworten.

Bild 1: Rollenverteilung im Prüfungsgespräch

Schauen Sie sich bei den schriftlichen Prüfungs-

teilen zuerst alle Aufgabenteile an. Dann werdenSie sicher feststellen, dass von Ihnen gelernteInhalte abgefragt werden.Prüfen Sie für die komplexe Arbeitsaufgabe oder

den Arbeitsauftrag auch die Vollständigkeit IhresWerkzeuges. Über die Bedienung von zu benut-zenden Messgeräten haben Sie sich schon recht-zeitig beim Ausbilder informiert.Eine besondere Situation stellt für viele Prüflingedas Fachgespräch dar, da sie ausschließlich indieser Prüfungssituation dem Prüfungsausschussdirekt auf Fragen antworten müssen (Bild 1).Der von den Kammern geschulte Prüfungsaus-schuss wird alles unternehmen, um Ihnen diePrüfungsangst zu nehmen:● Eine freundliche und partnerschaftliche Begrü-

ßung und einige freundliche Worte nehmenIhnen Ihre Befürchtungen.

● Die Benennung des Sachgebietes und ersteFragen mit nicht so hohem Schwierigkeitsgradsollen Sie zum Sprechen bringen.

● Richtige Antworten werden bestätigt.● Sie erhalten ausreichend Zeit zum Nachden-

ken.

Die folgenden Punkte erleichtern Ihnen, Ihren Wis-sensstand bei dem Fachgespräch einzuordnen:˛ Ich beherrsche die fachlichen Hintergründe. ˛ Ich bin in der Lage, die gestellte Aufgabe

selbstständig zu analysieren.˛ Ich kann den Auftrag zielgerichtet ausführen. ˛ Ich kann meine Vorgehensweise bei der Auf-

tragsbearbeitung auch begründen.˛ Ich kann erläutern, vor welchen Entscheidun-

gen ich bei der Abwicklung des Auftragesstand und warum ich mich für diesen Weg ent-schieden habe.

˛ Ich kann Ergebnisse bewerten und einordnen.

11 Kann ich auch Teile der Ausbildung im Aus-

land absolvieren?

Haben Sie schon einmal über ein Auslandsprakti-kum während Ihrer Lehre nachgedacht? Nachdem Berufsausbildungsgesetz kann bis zu einemViertel der Ausbildungsdauer im Ausland abge-leistet werden.Für zukünftige Bewerbungen zeigen Sie miteinem Auslandspraktikum, wie flexibel, enga-giert, lernbereit Sie sind.Unterstützung für Ihre Entscheidung könnenIhnen geben:● Ihr Ausbildungsbetrieb,● Ihre Berufsschule,● Ihre zuständige Kammer oder Ihr Fachverband.Es gibt eine Fülle von Förderprogrammen, dieteilweise auch vorherige Sprachkurse, Reisekos-ten sowie eine monatliche Förderung anbieten.In dem „Leitfaden für Azubis – Schritt für Schrittins Auslandspraktikum“ finden Sie ausführlicheInformationen für ein Auslandspraktikum.http://www.goforeurope.de

12 Meine Ausbildung ist zu Ende. Wie geht es

weiter?

Mit der Bekanntgabe des Bestehens derAbschlussprüfung endet Ihr Ausbildungsvertrag,auch wenn im Vertrag ein späteres Datum einge-tragen wurde.

Herzlichen Glückwunsch zum Bestehen IhrerAusbildung.

Meist dauert es noch einige Wochen, bis Sie vonder Kammer Ihren Facharbeiter- oder Gesellen-brief zugeschickt bekommen.Auf jeden Fall muss Ihnen der Ausbildungsbe-trieb ein Ausbildungszeugnis ausstellen.Für zukünftige Bewerbungen sollten Sie alleUnterlagen (Bild 1, folgende Seite) gesammeltaufbewahren.


Ausbildung, Weiterbildung16

Zukünftige Bewerbungsunterlagen

˛ Ausbildungszeugnis˛ Berufsschulzeugnis˛ Gesellen- oder Facharbeiterbrief˛ evtl. Bestätigung über Tätigkeit in einem Ehren-

amt, z. B. Klassensprecher˛ Haupt- oder Realschulzeugnis˛ evtl. Zuerkennung des mittleren Bildungsab-

schlusses

Bild 1: Zukünftige Bewerbungsunterlagen

Geben Sie auf keinen Fall Ihre Originalzeugnisseaus der Hand. Bei Betrieben reicht oft eine Kopieaus, weiterführende Schulen benötigen meisteine beglaubigte Kopie. Diese kann Ihnen jedesBürgerbüro bzw. Ihre Schule ausstellen. Haben Sie in Ihrer Schulzeit Aufgaben in derSchülermitverantwortung übernommen, könnenSie sich, z. B. in Baden-Württemberg, noch zu-sätzlich von der Schule einen Qualipass (Bild 2)

ausstellen lassen.http://www.qualipass.info/dokumentenmappe

MINISTERIUM FÜRKULTUS, JUGEND UND SPORTBADEN-WÜRTTEMBERG

Schülermitverantwortungin Baden-Württemberg

SERVICESTELLEJUGEND UND SCHULEwww.jugendstiftung.de

NachweisCertificate QUALI pass

Herr/Frau

hat sich in der Schülermitverantwortungengagiert und sich in die Gestaltung desSchullebens eigenverantwortlich eingebracht.Mr./Mrs . . . was a member of the schoolparliament and contributed actively to the lifeof the school.

Schule

School

Anschrift

Address

Telefon

Telephone

Ort/Datum

Unterschrift

Zeitraum der SMV-Tätigkeit

SchulleitungSchool principal

Stempel

Themen und TätigkeitsschwerpunkteWork focus

Duration of activity

Bild 2: Qualipass

Auch andere Institutionen stellen Ihnen gerneeine entsprechende Bescheinigung aus.So können Sie Ihrem zukünftigen Arbeitgebersignalisieren, dass Sie über den Durchschnitt hin-aus engagiert sind. Fordern Sie auf jeden Fall voreiner Bewerbung von Ihrer Organisation, für dieSie sich engagieren, eine Bestätigung für IhreDokumentenmappe an.

Weiterbildung

Haben Sie sich schon über weitere Möglichkeitennach dem Ausbildungsabschluss informiert?

Sie können sich beruflich weiterbilden zum:● Staatlich geprüften Techniker(in),● Handwerksmeister(in),● Industriemeister(in).

Teilweise benötigen Sie Berufspraxis, bevor Sieeine Weiterbildung beginnen können. Die Weiter-bildung können Sie sowohl in Vollzeit als auchneben Ihrer Berufsausübung in Teilzeit machen.

Förderungsmöglichkeiten

Für Ihre Weiterbildung oder weitere schulischeAusbildung stehen Ihnen auch finanzielle Unter-stützung und Fördermöglichkeiten zur Verfügung.http://www.meister-bafoeg.info/Fachschüler die kein BAFÖG mehr erhalten, kön-nen so einen zinslosen Kredit und teilweise Kurs-bzw. Prüfungskosten ersetzt bekommen.http://www.begabtenfoerderung.de/Besonders begabte Auszubildende, die an Leis -tungswettbewerben teilgenommen und sehr guteAbschlusszeugnisse haben, können bis zu 3 Jahrebei einer Weiterbildung gefördert werden.http://www.das-neue-bafoeg.de/media/merkblattelternunabhaengig.pdf

I Achten Sie auf jeden Fall auf die Anmelde-fristen der Schulen oder Hochschulen.

Sie wollen sich schulisch weiterbilden und haben:● einen Hauptschulabschluss, dann können Sie-

auf einer Abendrealschule oder einer Berufs-aufbauschule den mittleren Bildungsabschlusserwerben,

● einen Realschulabschluss, dann können Sie aufeinem einjährigen Berufskolleg die Fachhoch-schulreife erwerben oder in zwei Jahren aufeiner Berufsoberschule oder Fachoberschuledas Abitur oder die Fachgebundene Hochschul-reife erwerben. Damit erwerben Sie den Zu-gang zum Studium an den Fachhochschulen,Dualen Hochschulen oder den Universitäten.

Die Agentur für Arbeit gibt jährlich einen aktuel-len Führer zur Studien & Berufswahl heraus.http://www.studienwahl.de

Der Besuch von Fachschulen oder weiterführen-den Schulen wird gefördert durch Darlehen undZuschüsse.

Europass

http://www.europass-info.de/de/start.aspMit dem Europass können z. B. Auszubildendeund Arbeitssuchende ihre Qualifikationen undFähigkeiten in Dokumenten (Bild 3) so darstellen,dass sie europaweit verständlich sind.

europass Lebenslaufeuropass Sprachenpasseuropass Mobilitäteuropass Diplomersatz1)

europass Zeugniserläuterung

1) Dient zur Vergleichbarkeit von Studienabschlüssen

Bundesministeriumfür Bildungund Forschung

Bild 3: Europass-Dokumente

_


Grundbegriffe: Elektrischer Stromkreis 17

E

Gru

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Ele

ktr

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ch

nik

E FachwissenElektrotechnik

1 Grundlagen der Elektrotechnik

1.1 Grundbegriffe

1.1.1 Elektrischer Stromkreis

1 Aus welchenTeilen besteht ein elektrischer

Stromkreis (Bild 1)?

Stromkreis

Bild 1: Einfacher Stromkreis

Jeder Stromkreis besteht mindestens aus Span -

nungserzeuger („Stromquelle“), Ver brau cher

sowie Hin- und Rückleiter.

Batterien und Generatoren sind elektrische Er zeuger(Spannungserzeuger). Als elektrische Verbraucher be-zeichnet man z. B. Glühlampen, Heizöfen oder Elektro-motoren. Ein Stromkreis enthält als weitere Betriebsmit-tel meist Schal ter und Sicherungen.

2 Unter welchen Bedingungen fließt in einem

Stromkreis ein elektrischer Strom?

Es muss Spannung vorhanden und der Strom -

kreis muss geschlossen sein.

Es fließt kein Strom, wenn der Stromkreis an irgendeinerStelle offen ist, wenn z. B. ein Leiter nicht fest ange-klemmt, die Leitung irgendwo unterbrochen ist oderwenn eine „kalte“ Lötstelle vorhanden ist.

3 Welche Bedeutung haben die Schalt zeichen

in Bild 2?

1 2 3

654

Bild 2: Schaltzeichen (Auswahl)

� Batterie, � Leuchte, � Schalter (Schließer),

� Leitung, � Leitungskreuzung, � Leitungs -

verbindung.

4 Welche Betriebmittel sind in der Schaltung

(Bild 3) vorhanden?

6 In welche drei Gruppen kann man alle Stof-

fe nach ihrem elektrischen Verhalten eintei-

len?

7 Nennen Sie einige wichtige Leiterwerk -

stoffe.

8 Zählen Sie einige Stoffe auf, die als Isolier -

stoffe verwendet werden.

5 Welche Aufgabe hat ein Schalter im elektri-

schen Stromkreis?

1

2

3

4

Bild 3: Schaltplan eines einfachen Stromkreises

� Schalter, � Leuchte, � Leitung, � Batterie

Der Schalter soll den Stromkreis schließen oder

unterbrechen.

Der Schalter wird in den Hin- oder in den Rückleiter ein-gebaut. Mit ihm kann man den Verbraucher in Betriebnehmen oder abschalten.

In Leiter, Isolierstoffe und Halb leiter.

Leiterwerkstoffe leiten den elektrischen Strom gut. Iso-lierstoffe, auch Nichtleiter genannt, leiten ihn fast garnicht. Die Leitfähigkeit von Halbleitern liegt zwischen derLeitfähigkeit von Leitern und der von Isolierstoffen.

Z. B. Silber, Kupfer, Aluminium.

Alle Metalle und Legierungen leiten den elektrischenStrom, ebenso Kohle und manche Flüssigkeiten, z. B.verdünnte Säuren, Laugen und Salzlösungen.

Z. B. Kunststoffe, keramische Stoffe, Glas, Gum mi.

Auch Gase, z. B. Luft, leiten normalerweise nicht den elek-trischen Strom und zählen daher zu den Isolierstoffen.


18

3 Nennen Sie technische Anwendungen der

chemischen Wirkung des elektrischen Stro -

mes.

2 Nennen Sie einige Beispiele für die techni-

sche Anwendung der Wärme wirkung des

elektrischen Stromes.

Stromstärke

� Formelzeichen: I� Einheitenname: Ampere� Einheitenzeichen: A� Einheitenvorsätze (Beispiele):

30 µA = 0,000030 A = 30 · 10–6 A65 mA = 0,065 A = 65 · 10–3 A0,4 kA = 400 A = 0,4 · 103 A

Grundbegriffe: Elektrischer Strom

1.1.2 Elektrischer Strom

Stromwirkungen

i

1 Nennen Sie die fünf Wirkungen des elektri-

schen Stromes.

Wärmewirkung, Lichtwirkung, magnetische Wir -

kung, chemische Wirkung, Wirkung auf Lebe -

wesen (physiologische Wirkung).

Den elektrischen Strom kann man nur an seinen Wirkun-gen erkennen.

Z. B. Elektrisches Bügeleisen, Heizofen, Koch platte,

Elektroherd, Tauchsieder, Warmwasser speicher,

Heizkissen, Lötkolben, Schmelz sicherung.

Elektrolyse zur Gewinnung von Metallen (z. B.

Elektrolytkupfer) und von manchen Chemi kalien,

Galvanisieren (Herstellen von Metall überzügen),

Eloxieren, Laden von Akku mu latoren.

4 Ordnen Sie folgende Verbraucher nach

Stromwirkungen:

Glimmlampe, Elektromagnet, Tauchsieder,

Leuchtstofflampe, elektrischer Lötkolben, gal-

vanisches Bad, Relais.

Wirkungen des elektrischen Stromes

Wärmewirkung Tauchsieder, Lötkolben

Lichtwirkung Glimmlampe,

Leuchtstofflampe

Magnetische Elektromagnet, Relais

Wirkung

Chemische Wirkung Galvanisches Bad

5 Welche Wirkung des Stromes tritt meist als

unerwünschte Nebenwirkung auf?

Die Wärmewirkung.

Der elektrische Strom erwärmt jeden Leiter. Durch die Wär-mewirkung entstehen Verluste, außer bei Heizgeräten.

6 Welche erwünschte und welche uner-

wünschte Wirkung des Stromes tritt auf

a) beim Elektromotor, b) bei der Glüh lampe,

c) beim Galvanisieren und d) beim Elektro-

schweißen.

Art der Stromwirkungen

Gerät/Verfahren Erwünschte UnerwünschteWirkung Wirkung

a) Elektromotor Magnetische Wärmewirkung

Wirkung

b) Glühlampe Lichtwirkung Wärmewirkung

c) Galvanisieren Chemische Wärmewirkung

Wirkung

d) Elektro- Wärme- Lichtwirkung

schweißen wirkung

Messen des elektrischen Stromes

Die Stromstärke hat das Formelzeichen I.

In Ampere (Einheitenzeichen A).

Bei einer Stromstärke von einem Ampere (1 A) fließen ineiner Sekunde 6,24 Trillionen (6,24 · 1018) Elektronendurch den Leiterquerschnitt.

1 Welches Formelzeichen wird für die elektri-

sche Stromstärke verwendet?

2 In welcher Einheit wird die elektrische

Stromstärke gemessen?

3 Wie viel Ampere sind a) 1 kA, b) 1 mA und

c) 1 µA?

1a) 1 kA = 1000 A, b) 1 mA = ––––– A = 0,001 A

1000

1c) 1 µA = ––––––––– A = 0,000001 A

1 000 000

Die Vorsätze k (Kilo), m (Milli) und µ (Mikro) kann manvor jede Einheit setzen. Kilo bedeutet das Tausendfache(Faktor 103), Milli ein Tausendstel (Faktor 10–3) und Mikroein Millionstel (Faktor 10–6) der betreffenden Einheit. Fer-ner verwendet man Mega (M) für das Millionenfache(Faktor 106), Nano (n) für den Faktor 10–9 und Piko (p) fürden Faktor 10–12. Mit den Vorsätzen lassen sich sehrgroße oder sehr kleine Messwerte einfacher schreiben.

4 Wie muss man einen Strommesser in einem Stromkreis schalten?

In Reihe zum Verbraucher und Erzeuger. (Bild 1,

folgende Seite)

Beim Messen muss der gesamte Strom durch das Instru-ment fließen. Man trennt deswegen den Stromkreis aufund schaltet dann den Strommesser in die Leitung.


5 Mit einem Oszilloskop wird eine Gleich-

spannung gemessen (Bild 4). Berechnen Sie

die Höhe der Gleichspannung.

5 Warum zeigt ein Strommesser vor und nach

einem Verbraucher dieselbe Stromstärke an

(Bild 1)?

Grundbegriffe: Elektrischer Strom 19

E

Gru

nd

lag

en

der

Ele

ktr

ote

ch

nik¡= 5A ¡= 5A

VerbraucherErzeuger G

A

A

¡= 5A¡= 5A

Bild 1: Ströme im unverzweigten Stromkreis

Im unverzweigten Stromkreis ist die Stromstärke

an allen Stellen gleich groß.

Die Zahl der Elektronen, die je Sekunde in den Verbrau-cher hineinfließen, ist gleich der Elektronenzahl, die indieser Zeit den Verbraucher wieder verlassen. Es werdenalso keine Elektronen aufgebraucht, der Ausdruck„Strom verbraucher“ ist deshalb nicht korrekt.

Stromrichtung und Stromarten

Vom negativen zum positiven Pol.

Die Elektronen bewegen sich im äußeren Stromkreis, d. h. außerhalb des Spannungserzeugers, vom Über-schuss (–) zum Mangel (+).

1 In welcher Richtung fließen die Elektronen

durch den Verbraucher?

2 Wie ist die technische Stromrichtung fest-

gelegt?

Von Plus nach Minus.

Kupferionen

G

Bild 2: Stromrichtung bei der Elektrolyse

Diese Stromrichtung hatte man festgelegt, bevor dieElektronenbewegung erforscht war. Bei der Elektrolyseeiner Kupfersalzlösung mit Kupferelektroden hatte mannämlich beobachtet, dass sich das Kupfer von der positi-ven Platte löst und an der negativen Platte niederschlägt(Bild 2).

3 Welche beiden Stromarten gibt es grund-

sätzlich?

Gleichstrom (DC) und Wechselstrom (AC).

DC ist die englische Abkürzung für Direct Current(Gleichstrom), AC bedeutet Alternating Current (Wech-selstrom). Drehstrom ist keine besondere Stromart(siehe Seite 96).

4 Was versteht man unter Gleichstrom(Bild 3)?

Gleichstrom ist ein Strom gleicher Richtung und

gleichbleibender Stärke.

Str

omst

ärke

¡

Zeit t

Bild 3: Stromart Gleichstrom

Bei Gleichstrom (DC) fließen die freien Elektronen im Lei-ter dauernd in gleicher Richtung und mit gleichbleiben-der Geschwindigkeit. Das Zei chen für Gleich strom ist ein waagrechter Strich, z. B. I_ = 3 A oder man schreibt DC 3 A.

U = 2 V/div · 3 div = 6 V

Nulllinie

1divU

Einstellung Oszilloskop:2 V/div*

*div: Abk. vonRastereinheit des Bildschirms

Bild 4: Gleichspannungsmessung


20

7 Ordnen Sie den Verbrauchern Transfor-

mator, Lötkolben, Elektrolyse, Glühlampe,

Akkumulator und Leuchtstofflampe die ver-

wendete Stromart zu (Tabelle).

4 Warum brennt eine Schmelzsicherung

durch, obwohl sich die Zuleitung kaum

erwärmt?

Der Querschnitt des Schmelzleiters in der Si -

cherung ist viel geringer als der Leiterquerschnitt.

Dadurch ergibt sich im Schmelzleiter eine viel

größere Stromdichte.

Im Leiter mit dem geringeren Querschnitt fließen dieElektronen sehr viel schneller als in einem Leiter mit demgrößeren Querschnitt. Im dünnen Leiter ist daher die Rei-bung der Elektronen wesentlich größer. Er erwärmt sichdadurch stärker (Bild 4).

Grundbegriffe: Elektrischer Strom

6 Was versteht man unter Wechselstrom

(Bild 1)?

Wechselstrom ist ein Strom, der fortwährend sei-

ne Richtung und seine Stärke ändert.

Str

omst

ärke

¡ Zeit t

Bild 1: Stromart Wechselstrom

Die freien Elektronen bewegen sich bei Wechselstrom(AC) im Leiter hin und her, und zwar ebenso weit vor wiezurück. Im Strom-Zeit-Schaubild ist die Fläche, die von der Kurvebegrenzt wird, oberhalb und unterhalb der Zeitachsegleich groß. Das Zeichen für Wechselstrom ist eine Wellenlinie, z. B. I~ = 5 A oder man schreibt AC 5 A.

Tabelle: Verwendung der Stromarten

Gleichstrom Elektrolyse, Akkumulator

Wechselstrom Transformator,

Leuchtstofflampe

Gleich- oderLötkolben, Glühlampe

Wechselstrom

8 Was versteht man unter einem periodischen

Strom oder Mischstrom?

Ein periodischer Strom ist ein Strom mit einem

Gleichstromanteil und einem Wechselstromanteil

(Bild 2).

Einen immer wiederkehrenden Vorgang nennt man peri-odisch. Die freien Elektronen bewegen sich beim periodi-schen Strom in einer Richtung einmal langsamer undeinmal schneller. Sie können auch hin und herpendeln,aber immer in einer Richtung weiter als in der anderen.

Stromdichte und Elektrizitätsmenge

Zeit t

Str

omst

ärke

¡

Bild 2: Stromart Mischstrom

1 Was versteht man unter Stromdichte?

Unter Stromdichte versteht man die Stromstärke

je Flächeneinheit des Leiterquerschnitts.

Bei gleicher Stromstärke fließen die freien Elektronen ineinem Leiter mit kleinerem Querschnitt schneller. Dort istdie Stromdichte größer (Bild 3).

2 In welcher Einheit wird die Stromdichte

gemessen (Bild 3)?

In A/mm2.

Strom

Querschnitt

Leiter

Bild 3: Stromfluss in einem Leiter

Auch die Einheiten A/cm2, z. B. bei Kohlebürsten, A/dm2

und A/m2 (in der Elektrochemie) sind üblich.

3 Welche Wirkung hat eine hohe Stromdichte

in einem Leiter?

Der Leiter erwärmt sich stark.

Ein Leiter erwärmt sich umso mehr, je größer die Strom-dichte ist.

Strömungs-linien derElektronen

QuerschnittA1= 4 mm2

QuerschnittA2 = 1,5 mm2

Stromstärke¡= 12 A

Stromstärke¡=12 A

StromdichteJ1 = 3 A/mm2 Stromdichte

J2 = 8 A/mm2

Bild 4: Stromdichte

Mathematische Anwendungen Seite 340


Documents

Prüfungsbuch Elektrotechnik · 2013. 3. 23. · Verlag Europa-Lehrmittel GmbH & Co. KG, Abt. Bildbearbeitung, Ostfildern Umschlaggestaltung: braunwerbeagentur, 42477 Radevormwald