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Informatik WP · Jahrgang 10 · B02 · Schaltpläne lesen – Schalttabellen füllen

B02 · Name: ____________________ · Datum: __________

B02 · Schaltpläne lesen – Schalttabellen füllen

◉ Einstiegallein

Heller realer Stromkreis mit Batterie, Schalter und leuchtender Lampe auf einem Tisch.
Ein realer Stromkreis mit Schalter. Was ändert sich, wenn ein zweiter Schalter dazukommt?

Was ändert ein zweiter Schalter?

Im letzten Block hast du 0 und 1 als vereinbarte Zustände kennengelernt. Heute liest du Schaltpläne: Du verfolgst geschlossene Stromwege und beschreibst jede mögliche Schalterstellung.

Dein Ziel heuteIch kann zu Reihen-, Parallel- und gemischten Schaltungen eine vollständige Schalttabelle aufstellen und mit dem Stromweg begründen.

Das hältst du fest: noch nichts – beobachte und formuliere eine Vermutung.

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▣ WissenHeft

Wissen · Schalttabelle

Eingabespalten

A, B und C beschreiben Schalter. In diesem Block bedeutet 1: betätigt, der Schließer ist geschlossen. 0 bedeutet: nicht betätigt, der Schließer ist offen.

Wirkungsspalte

L = 1 bedeutet: Die Lampe leuchtet. L = 0 bedeutet: Die Lampe ist aus. Die Lampe ist eine Wirkung, kein elektrisches Eingangssignal.

Binär zählen

Bei zwei Schaltern gibt es 2² = 4 Zeilen: 00, 01, 10, 11. Bei drei Schaltern gibt es 2³ = 8 Zeilen.

Begründen

Verfolge einen vollständigen Weg von der Quelle durch geschlossene Kontakte und die Lampe zurück zur Quelle.

Der ganze Text zum Nachlesen

Eine Schalttabelle beschreibt eine Schaltung für jede mögliche Stellung ihrer Schalter. Zuerst legst du in der Legende fest, was 0 und 1 bei jedem Schalter bedeuten. Danach schreibst du alle Eingabekombinationen in binärer Reihenfolge auf. Zwei Eingänge ergeben vier Zeilen, drei Eingänge ergeben acht Zeilen. Für jede Zeile verfolgst du einen Weg von der Batterie durch geschlossene Kontakte und den Verbraucher zurück zur Batterie. Nur ein vollständiger, geschlossener Stromweg lässt die Lampe leuchten. Das Ergebnis trägst du als 0 oder 1 in die Wirkungsspalte ein. Am Ende prüfst du, ob jede Kombination genau einmal vorkommt.

Merksatz: Eine Schalttabelle nennt jede mögliche Eingabekombination genau einmal und hält die beobachtbare Wirkung fest.

Beispiel an einem anderen Fall

Ein einzelner Schließer S liegt mit einer Lampe in Reihe. Bei S = 0 ist der Kontakt offen und der Stromweg unterbrochen: L = 0. Bei S = 1 ist der Weg geschlossen: L = 1.

Das hältst du fest: nichts – hier kannst du während der Aufträge nachschlagen.

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✎ Auftrag 1zu zweitHeft

1 · Zwei Wege parallel

Zwei Schließer A und B liegen in parallelen Zweigen. Die Lampe kann über den oberen oder den unteren Weg versorgt werden.

Legende: A/B = 1: Schalter betätigt und Kontakt geschlossen. L = 1: Lampe leuchtet.

  1. Stelle die vier Kombinationen 00, 01, 10 und 11 nacheinander ein.
  2. Die ersten beiden Beispielzeilen sind schon eingetragen. Ergänze die übrigen Lampenwerte.
  3. Beschreibe für 01 und 11 jeweils den geschlossenen Stromweg.

Das hältst du fest: zwei ergänzte Tabellenzeilen und zwei Stromwegbegründungen

Werkzeug: Interaktive SVG-Schaltung und Schalttabelle

Vergleichskriterien: Prüfe: Benennst du einen vollständigen Weg? Verwendest du „geschlossen“ und nennst du die Wirkung der Lampe?

Wissen „Schalttabelle“ nachschlagen
Leichterer Einstieg

Teste zuerst nur 00 und 01. Verfolge bei 01 ausschließlich den unteren Zweig B. Entscheide danach, was ein zweiter geschlossener Zweig an der Wirkung ändert.

Gestufte Hilfen
  1. Hinweis

    Bei einer Parallelschaltung genügt ein vollständig geschlossener Zweig.

  2. Wortbank und Satzanfänge

    über A · über B · mindestens ein Weg · geschlossen · unterbrochen · „Über … ist der Stromkreis geschlossen; die Lampe leuchtet.“

  3. Schritt für Schritt

    Prüfe zuerst A. Ist dieser Zweig offen, prüfe B. Sobald ein Zweig geschlossen ist, gibt es einen vollständigen Weg.

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✎ Auftrag 2allein

2 · Zwei Schalter in Reihe

A und B liegen hintereinander im selben Stromweg.

Legende: A/B = 1: betätigt und geschlossen. L = 1: Lampe leuchtet.

  1. Sage für jede Zeile voraus, ob der Stromweg vollständig ist.
  2. Teste die vier Kombinationen in der SVG-Schaltung.
  3. Trage L ein und formuliere die gemeinsame Bedingung in Worten.

Das hältst du fest: vollständige 4-Zeilen-Tabelle und ein Bedingungssatz

Werkzeug: Interaktive SVG-Schaltung, Tabelle und Antwortfeld

Vergleichskriterien: Prüfe: Steht „beide“ oder „und“ in deinem Satz? Erklärst du, warum eine offene Stelle genügt?

Wissen „Schalttabelle“ nachschlagen
Leichterer Einstieg

Betrachte zuerst die Zeilen 10 und 11. In beiden ist A geschlossen. Prüfe nur, welchen Unterschied B für den einzigen gemeinsamen Weg macht.

Gestufte Hilfen
  1. Hinweis

    Eine einzige offene Stelle unterbricht den gemeinsamen Weg.

  2. Wortbank und Satzanfänge

    beide · hintereinander · nur wenn · geschlossen · „Die Lampe leuchtet genau dann, wenn …“

  3. Schritt für Schritt

    Beginne bei der Quelle. Prüfe A, dann B, dann die Lampe und den Rückweg. Stoppe an der ersten offenen Stelle.

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✎ Auftrag 3zu zweit

3 · A vor zwei Wegen

Schalter A liegt vor der Verzweigung. Danach kann der Strom über B oder C fließen.

Legende: A/B/C = 1: betätigt und geschlossen. L = 1: Lampe leuchtet.

  1. Fülle zuerst die Eingabespalten selbst in binärer Reihenfolge von 000 bis 111.
  2. Prüfe die Eingabereihenfolge. Erst danach wertest du den Stromweg aus.
  3. Teste alle acht Zeilen und trage L ein. Begründe eine Zeile mit A = 0 und eine mit A = 1.

Das hältst du fest: vollständige binäre Reihenfolge, Lampenspalte und zwei Begründungen

Werkzeug: Interaktive SVG-Schaltung und selbst aufzubauende Tabelle

Vergleichskriterien: Prüfe zuerst die gemeinsame Stelle A und danach die parallelen Zweige B/C.

Wissen „Schalttabelle“ nachschlagen
Leichterer Einstieg

Fülle zunächst nur die vier Zeilen mit A = 0. Markiere A im gemeinsamen Abschnitt. Bearbeite danach 100 und 101, um den C-Zweig zu vergleichen.

Gestufte Hilfen
  1. Hinweis

    A ist eine gemeinsame Sperre vor beiden Zweigen.

  2. Wortbank und Satzanfänge

    zuerst A · danach B oder C · gemeinsamer Abschnitt · Verzweigung · „Obwohl …, bleibt …“

  3. Schritt für Schritt

    Prüfe immer in derselben Reihenfolge: 1. Ist A geschlossen? 2. Ist mindestens einer der Zweige B/C geschlossen? 3. Nur wenn beides ja ist, leuchtet L.

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✎ Auftrag 4zu zweit

4 · Ein Schalter, zwei Lampen

A liegt im gemeinsamen Abschnitt. Danach steuert B nur Lampe L1 und C nur Lampe L2.

Legende: A/B/C = 1: betätigt und geschlossen. L1/L2 = 1: jeweilige Lampe leuchtet.

  1. Fülle die Eingabespalten von 000 bis 111.
  2. Verfolge für jede Lampe ihren eigenen Stromweg.
  3. Trage L1 und L2 ein. Beschreibe den Unterschied zwischen beiden Wegen.

Das hältst du fest: 8-Zeilen-Tabelle mit zwei Wirkungsspalten und ein Vergleichssatz

Werkzeug: Interaktive SVG-Schaltung und Tabelle

Vergleichskriterien: Prüfe, ob du den gemeinsamen Abschnitt A und die verschiedenen Zweige B/C nennst.

Wissen „Schalttabelle“ nachschlagen
Leichterer Einstieg

Decke den unteren Lampenzweig gedanklich ab und fülle zuerst nur L1 aus A und B. Decke danach den oberen Zweig ab und fülle L2 aus A und C.

Gestufte Hilfen
  1. Hinweis

    L1 hängt von A und B ab; L2 hängt von A und C ab.

  2. Wortbank und Satzanfänge

    gemeinsam · eigener Zweig · dagegen · während · „Für L1 …; für L2 …“

  3. Schritt für Schritt

    Decke gedanklich erst den unteren Zweig ab und prüfe A–B–L1. Decke danach den oberen Zweig ab und prüfe A–C–L2.

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▮ RückblickalleinHeft

Rückblick · Vom Plan zur Tabelle

Ohne Partnerhilfe: Beschreibe in vier Schritten, wie du von einem unbekannten Schaltplan zu einer vollständigen Schalttabelle gehst. Erkläre zusätzlich, woran du eine fehlende Zeile erkennst.

Vergleichskriterien: Enthält dein Verfahren Legende, 2ⁿ/binäres Zählen, Stromwegprüfung und Wirkung?

Das hältst du fest: dein Verfahren und deine Selbsteinstufung.

Brücke: Geschlossene Wege lassen sich kürzer als UND, ODER und NICHT beschreiben.

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▰ Sichern

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Sichere deine Antworten. Die PDF ist zum Lesen; die JSON-Datei öffnet deinen bearbeitbaren Stand wieder.

1 · PDF speichern„Antworten als PDF“ wählen und die Datei anschließend öffnen.
2 · Arbeitsstand sichernDie JSON-Datei im eigenen IServ-Ordner ablegen.
3 · Prüfen und abmeldenDownloads kontrollieren, dann Platz freigeben.

Dateinamen: B02_Nachname_Vorname_Folienheft.pdf und B02_Nachname_Vorname_Arbeitsstand.json

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◇ Knobelnzusätzlichzu zweit

Zusatz · Vier Schalter, 16 Zeilen

Zwei parallele Gruppen liegen in Reihe: In der ersten Gruppe genügt A oder B, in der zweiten C oder D. Die Lampe leuchtet nur, wenn beide Gruppen einen geschlossenen Zweig besitzen.

Legende: A–D = 1: betätigt und geschlossen. L = 1: Lampe leuchtet.

  1. Fülle die 16 Eingabezeilen von 0000 bis 1111.
  2. Prüfe in jeder Zeile zuerst die Gruppe A/B, dann C/D.
  3. Trage L ein und markiere zwei Zeilen, in denen nur eine Gruppe durchlässig ist.

Das hältst du fest: vollständige 16-Zeilen-Tabelle

Werkzeug: Tabelle; die Schaltung zeichnest du zusätzlich im Heft

Wissen „Schalttabelle“ nachschlagen
Leichterer Einstieg

Bearbeite zuerst nur die vier Zeilen 0000 bis 0011. Die erste Gruppe A/B bleibt dabei offen. Übertrage das erkannte Muster danach auf den Block 0100 bis 0111.

Gestufte Hilfen
  1. Hinweis

    Die beiden Gruppen sind insgesamt in Reihe.

  2. Wortbank und Satzanfänge

    erste Gruppe · zweite Gruppe · mindestens einer · beide Gruppen

  3. Schritt für Schritt

    Bilde vier Blöcke für A/B: 00, 01, 10, 11. Zähle C/D in jedem Block von 00 bis 11.

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◇ KnobelnzusätzlichHeft

Zusatz · Schaltplan aus einer Tabelle

Gesucht ist eine Schaltung mit A und B. L soll nur in den Zeilen 01 und 10 leuchten.

Legende: A/B = 1: Schalter betätigt. L = 1: Lampe leuchtet.

  1. Markiere die beiden leuchtenden Zeilen.
  2. Zeichne einen Schaltplan im Heft. Öffner darfst du als Kontakt verwenden, der beim Betätigen öffnet.
  3. Begründe für alle vier Zeilen, warum dein Plan passt.

Das hältst du fest: beschrifteter Schaltplan und Vier-Zeilen-Prüfung im Heft.

Werkzeug: Bleistift, Lineal und DIN-Symbole.

Vergleichskriterien: Dein Plan braucht genau für 01 und 10 je einen geschlossenen Zweig.