Stromkreis, Spannung und Ohmsches Gesetz

Ergebnis: Quelle, Leitungen und Verbraucher

1. Die Quelle liefert die Spannung, zum Beispiel eine Batterie.
2. Die Leitungen verbinden alles zu einem geschlossenen Kreis.
3. Der Verbraucher, etwa ein Lämpchen, nutzt die Energie. Ein Schalter ist praktisch, aber nicht nötig.

Ergebnis: Spannung: Volt (V), Stromstärke: Ampere (A), Widerstand: Ohm (Ω)

1. Die Spannung U misst du in Volt.
2. Die Stromstärke I misst du in Ampere.
3. Den Widerstand R gibst du in Ohm an, Zeichen $\Omega$.

Ergebnis: Nein, der Kreis ist unterbrochen.

1. Ein offener Schalter unterbricht den Kreis.
2. In einem unterbrochenen Kreis fliesst nirgends Strom, also leuchtet das Lämpchen nicht.

Ergebnis: Leiter: Kupferdraht, Bleistiftmine, Alufolie. Isolatoren: Kunststofflineal, Glas.

1. Metalle leiten: Kupfer und Aluminium (Alufolie).
2. Die Bleistiftmine enthält Graphit, eine Form von Kohlenstoff. Graphit leitet, darum leitet auch die Mine.
3. Kunststoff und Glas sind Isolatoren.

Ergebnis: ​I=3 A

1. Gesucht ist I, also I=UR.
2. ​$I=\frac{12\text{V}}{4\Omega }=3\text{A}$.

Ergebnis: ​$R=30\Omega$

1. Gesucht ist R, also R=UI.
2. ​$R=\frac{9\text{V}}{0.3\text{A}}=30\Omega$.

Ergebnis: ​U=9.4 V

1. Gesucht ist U, also U=R·I.
2. ​$U=470\Omega \cdot 0.02\text{A}=9.4\text{V}$.

Ergebnis: ​U=12 V

1. Zuerst umrechnen: 250 mA=0.25 A.
2. Dann $U=R\cdot I=48\Omega \cdot 0.25\text{A}=12\text{V}$.

Ergebnis: Ebenfalls 0.2 A

1. Der Kreis ist nicht verzweigt. Jede Ladung, die ins Lämpchen fliesst, fliesst auch wieder hinaus.
2. Darum ist die Stromstärke überall gleich: 0.2 A.

Ergebnis: ​0.3 A

1. Der Widerstand bleibt gleich: $R=\frac{4.5\text{V}}{0.15\text{A}}=30\Omega$.
2. Bei 9 V gilt $I=\frac{9\text{V}}{30\Omega }=0.3\text{A}$.
3. Kürzer: doppelte Spannung, doppelte Stromstärke.

Ergebnis: Ja, $R=20\Omega$ bei jeder Messung; bei 15 V fliessen 0.75 A.

1. Rechne für jede Messung R=UI: 20.1=20, 40.2=20, 60.3=20.
2. Der Widerstand ist immer $20\Omega$, die Kennlinie ist eine Gerade durch den Nullpunkt.
3. Bei 15 V: $I=\frac{15\text{V}}{20\Omega }=0.75\text{A}$.

Ergebnis: Nein: Der Widerstand steigt von $15\Omega$ auf $20\Omega$, weil der Glühdraht heisser wird.

1. Bei 3 V: $R=\frac{3\text{V}}{0.2\text{A}}=15\Omega$.
2. Bei 6 V: $R=\frac{6\text{V}}{0.3\text{A}}=20\Omega$.
3. Der Widerstand ist nicht fest. Der Glühdraht wird bei mehr Spannung heisser, und heisses Metall hat einen grösseren Widerstand.

Ergebnis: a) Trocken 0.1 A=100 mA, nass 0.23 A=230 mA, beides lebensgefährlich. b) Höchstens 50 V.

1. Trocken: $I=\frac{230\text{V}}{2300\Omega }=0.1\text{A}=100\text{mA}$.
2. Nass: $I=\frac{230\text{V}}{1000\Omega }=0.23\text{A}=230\text{mA}$. Das ist 2.3-mal so viel wie mit trockenen Händen.
3. Beide Werte liegen weit über 50 mA. Darum nie an die Steckdose, und elektrische Geräte nie mit nassen Händen anfassen.
4. b) Grenze bei nassen Händen: $U=R\cdot I=1000\Omega \cdot 0.05\text{A}=50\text{V}$. Eine Batterie mit 1.5 V oder 9 V liegt weit darunter.

Ergebnis: ​I=1 A

1. Doppelt so lang heisst doppelter Widerstand: $R=12\Omega$.
2. ​$I=\frac{12\text{V}}{12\Omega }=1\text{A}$.
3. Der kurze Draht liesse bei 12 V doppelt so viel fliessen, nämlich 2 A.