Mystery: Warum tappte Max im Dunkeln?

🌙 Die Geschichte

Es ist ein eiskalter Winterabend. Max, 13 Jahre alt, sitzt in seinem Zimmer und zockt auf seinem Gaming-PC. Draußen sind es –5 °C, und seine Eltern haben die Zentralheizung abends auf 18 °C gedrosselt, um Energie zu sparen. Deshalb hat Max seinen alten Heizlüfter eingeschaltet.

Plötzlich — klick — wird es stockfinster in Maxs Zimmer. Alle Geräte sind aus, das Licht ist weg. Sein Vater kommt den Flur entlang: „Max, schon wieder der Leitungsschutzschalter…"

Aber warum ist das eigentlich passiert?

🔍 Eure Leitfrage

„Warum hat der Leitungsschutzschalter
in Maxs Zimmer ausgelöst?"

So geht ihr vor

Lest alle Informationskarten und ordnet sie auf eurem Tisch. Entscheidet gemeinsam: Welche Karten helfen euch, die Frage zu beantworten? Welche lenken euch ab?

Stellt eine logische Verbindung zwischen den Karten her. Ihr könnt die Karten mit Pfeilen verbinden oder eine Tabelle anlegen. Rechnet nach, wo Zahlen gegeben sind.

Beantwortet die Leitfrage schriftlich mit einem vollständigen Erklärungssatz. Nutzt die Fachbegriffe: elektrische Leistung, elektrischer Widerstand, Stromstärke.

Bonusfrage: Welches Gerät ist der Hauptschuldige? Wie viel Strom fließt durch dieses Gerät allein? Wie groß ist sein elektrischer Widerstand?

Geschichte & Kontext

Geräte & Verbrauch

Physikalisches Wissen

Sicherheit & Schutz

Ablenkungskarte

Karten ausdrucken und ausschneiden — eine Karte pro Kärtchen.

Hinweis für Lehrkräfte: Karten ausdrucken, ausschneiden und pro Gruppe in einem Umschlag bereitstellen. Farbige Umschläge erleichtern die Zuordnung. Die Farben der Karten geben Hinweise auf die Kartenart — dies kann den Schülerinnen und Schülern aber auch zunächst verborgen bleiben.

1 👦 Max ist 13 Jahre alt und interessiert sich sehr für Videospiele und Technik. Er freut sich über sein neues Gaming-Setup.

2 🌡️ Es ist ein kalter Winterabend. Die Außentemperatur beträgt –5 °C. Im Haus ist es trotzdem erträglich.

3 💡 Maxs Eltern haben die Zentralheizung auf 18 °C gedrosselt, um Energiekosten zu sparen. Maxs Zimmer ist deshalb etwas kühler als gewohnt.

4 🎮 Maxs Freund Jonas hat ein ähnliches Gaming-Setup in seinem Zimmer. Bei Jonas hat die Sicherung noch nie ausgelöst — obwohl er dieselbe Sicherung hat. Jonas nutzt keinen Heizlüfter.

5 🌬️ In Maxs Zimmer steht ein elektrischer Heizlüfter. Er läuft auf höchster Stufe und hat eine elektrische Leistungsaufnahme von 2000 W.

6 🖥️ Maxs Gaming-PC verbraucht beim Spielen eine elektrische Leistung von 350 W. Das steht auf dem Typenschild auf der Rückseite.

7 🖱️ Der Bildschirm von Maxs PC (27 Zoll) hat eine Leistungsaufnahme von 80 W, wie auf der Rückseite angegeben.

8 💡 In Maxs Zimmer brennt die Deckenlampe mit einer alten Glühlampe. Die Glühlampe hat eine Leistung von 100 W.

9 📱 Maxs Smartphone wird gerade an der Steckdose geladen. Das Ladegerät nimmt dabei eine Leistung von 20 W auf.

10 🔌 Alle Geräte in Maxs Zimmer sind am selben Stromkreis angeschlossen — entweder direkt an der Wandsteckdose oder über eine Steckdosenleiste.

11 💇 Maxs Schwester hatte gestern ihren Haartrockner (1800 W) in der Küche benutzt — ohne Probleme. Die Küche hat einen eigenen Stromkreis mit einem 16-A-Schalter.

12 ⚡ In deutschen Haushalten beträgt die elektrische Spannung an der Steckdose 230 V. Diese Spannung liegt an allen Geräten in Maxs Zimmer an.

13 📊 Die elektrische Leistung P gibt an, wie viel elektrische Energie ein Gerät pro Sekunde umwandelt. Je größer die Leistung, desto mehr Energie verbraucht das Gerät.

P = U · ILeistung = Spannung × Stromstärke

14 🔢 Aus der Leistungsformel lässt sich die Stromstärke I berechnen, die ein Gerät aufnimmt:

I = P ÷ UStromstärke = Leistung ÷ Spannung

15 🔁 Alle Geräte in einem Haushalt sind parallel geschaltet. Bei einer Parallelschaltung addieren sich die Stromstärken der einzelnen Geräte:

I_ges = I₁ + I₂ + I₃ + …Der Gesamtstrom ist die Summe aller Teilströme

16 🔩 Der elektrische Widerstand R (Einheit: Ohm, Ω) gibt an, wie stark ein elektrisches Bauteil den Strom hemmt:

R = U ÷ IWiderstand = Spannung ÷ Stromstärke

17 ↔️ Wichtige Regel: Je kleiner der elektrische Widerstand eines Geräts, desto größer ist die Stromstärke durch dieses Gerät — bei gleicher Spannung. Und desto mehr Leistung nimmt es auf.

18 🌡️ Elektrische Leistung wird oft in Wärme umgewandelt. Ein Heizlüfter nutzt das gezielt: Er hat einen kleinen Widerstand, damit ein großer Strom fließt und viel Wärme entsteht.

19 ⚙️ Der Leitungsschutzschalter (LSS) in Maxs Zimmer hat einen Nennstrom von 10 A. Er unterbricht den Stromkreis automatisch, sobald der Gesamtstrom diesen Wert überschreitet.

20 🔥 Der Leitungsschutzschalter schützt die elektrischen Kabel vor Überhitzung. Fließt dauerhaft zu viel Strom, erhitzen sich die Kabel und können in Brand geraten — ein ernstes Brandrisiko.

21 🏠 In Maxs Haus haben die Kinderzimmer Leitungsschutzschalter mit 10 A. Küche und Wohnzimmer sind mit 16 A abgesichert, da dort oft mehrere Großgeräte gleichzeitig laufen.

22 📚 Max hat heute seine Hausaufgaben vergessen. Er wird morgen eine Stunde nachsitzen müssen. Sein Mathelehrer ist besonders streng.

⚠️ Nur für Lehrkräfte: Diese Seite enthält die vollständige Lösung mit Berechnungen. Bitte nicht für Schülerinnen und Schüler sichtbar lassen.

📐 Berechnungen: Stromstärke aller Geräte

Gerät	Leistung P	Berechnung I = P ÷ U	Stromstärke I
🌬️ Heizlüfter	2000 W	2000 ÷ 230	≈ 8,70 A
🖥️ Gaming-PC	350 W	350 ÷ 230	≈ 1,52 A
🖱️ Monitor	80 W	80 ÷ 230	≈ 0,35 A
💡 Glühlampe	100 W	100 ÷ 230	≈ 0,43 A
📱 Ladegerät	20 W	20 ÷ 230	≈ 0,09 A
GESAMT		2550 ÷ 230	≈ 11,09 A

⚡ Der Gesamtstrom beträgt ≈ 11,09 A und überschreitet den Nennstrom des Leitungsschutzschalters von 10 A. Deshalb hat dieser ausgelöst. Ohne den Heizlüfter würden nur ≈ 2,39 A fließen — der Leitungsschutzschalter würde nicht auslösen.

🔩 Bonus: Widerstandsberechnung

Gerät	Spannung U	Stromstärke I	Widerstand R = U ÷ I
🌬️ Heizlüfter	230 V	8,70 A	≈ 26,4 Ω
💡 Glühlampe	230 V	0,43 A	≈ 533 Ω

→ Der Heizlüfter hat einen viel kleineren Widerstand (≈ 26 Ω) als die Glühlampe (≈ 533 Ω). Deshalb fließt durch ihn ein viel größerer Strom und er nimmt eine viel größere Leistung auf. Das ist gewollt: Der Heizlüfter soll ja viel Wärme erzeugen.

📝 Musterlösung (Schülerantwort)

Der Leitungsschutzschalter in Maxs Zimmer hat ausgelöst, weil der Gesamtstrom aller eingeschalteten Geräte den Nennstrom von 10 A überschritten hat. Der Hauptschuldige ist der elektrische Heizlüfter: Wegen seiner hohen Leistung von 2000 W und seines kleinen elektrischen Widerstands (≈ 26 Ω) fließt durch ihn allein bereits ein Strom von ca. 8,7 A. Zusammen mit PC, Monitor, Lampe und Ladegerät ergibt sich ein Gesamtstrom von ca. 11 A — mehr als die Sicherung erlaubt. Sie schützt damit die Kabel vor Überhitzung und einem möglichen Brand.

🎯 Lernziele & Kompetenzen

Schülerinnen und Schüler wenden die Formel I = P / U zur Berechnung der Stromstärke an.
Sie addieren Teilströme einer Parallelschaltung zum Gesamtstrom.
Sie berechnen den elektrischen Widerstand mit R = U / I und interpretieren das Ergebnis.
Sie stellen den Zusammenhang zwischen kleinem Widerstand, großem Strom und hoher Leistung her.
Sie verstehen die Schutzfunktion des Leitungsschutzschalters und begründen deren Notwendigkeit.
Sie unterscheiden relevante von irrelevanten Informationen (Ablenkungskarte: Hausaufgaben).

💡 Didaktische Hinweise

Zeitplanung (40 min):
5 min — Einstieg, Geschichte vorlesen, Frage stellen
3 min — Karten austeilen, Legende erklären
20 min — Gruppenarbeit (Karten sortieren, rechnen, verbinden)
7 min — Ergebnisse schriftlich formulieren
5 min — Präsentation / Vergleich im Plenum

Differenzierung:
Unterstützung: Tipp-Karte mit Lösungsstruktur (Tabelle vorstrukturieren).
Erweiterung: Bonusaufgabe Widerstandsberechnung, oder: „Wie viel Strom dürfte der Heizlüfter maximal ziehen, damit die Sicherung nicht auslöst?"

Alltagsbezug: Das Szenario ist sehr authentisch — elektrische Heizlüfter sind tatsächlich eine häufige Ursache für ausgelöste Leitungsschutzschalter. Ein echter Leitungsschutzschalter oder eine alte Schmelzsicherung als Anschauungsobjekt steigert den Lernerfolg.