Der elektrische Widerstand

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Kurzinfo
Arbeitsblätter
Diese Seite enthält ein druckbares Arbeitsblatt (oder mehrere), das (die) du ausprobieren oder hier diskutieren kannst.

Sammlung
Für die Aufgaben auf dieser Seite wird Material benötigt:
Schülerbox, 12V Transformator

Diese Seite beruht auf Unterrichtsmaterial von Frau H. Urban-Woldron, das unter http://www.didaktik.physik.uni-muenchen.de abrufbar ist.
Vielen Dank für die Erlaubnis!

Die hier dargestellten Experimente können mit der Schülerbox Elektrik 1 STS-Horn durchgeführt werden. Zusätzlich wird ein Gleichstromtransformator benötigt.


 
Datum:
Wieviel Strom kann fließen?
Nuvola apps important.svg   Achtung: Notwendiges Vorwissen!

Bevor Du die folgenden Versuche durchführst musst Du sicher wissen,

  • was ein Kurzschluss ist und wie Du diesen vermeidest,
  • dass der Strom erst eingeschaltet werden darf, wenn alle Messgeräte richtig angeschlossen sind und der jeweils richtige Messbereich eingestellt ist,
  • wie die elektrische Stromstärke mit dem Multimeter gemessen wird und
  • wie die elektrische Spannung (Potentialdifferenz) mit dem Multimeter gemessen wird.
Nuvola apps edu science.svg   Versuch 1
Stromkreis Spannung und Strom.png
Baue die Schaltung wie im nebenstehenden Schaltplan gezeigt auf!

Drehe die Potentialdifferenz (elektrische Spannung) langsam auf, bis die Stromstärke gerade noch im Messbereich (meist 200mA) liegt! Notiere die eingestellte Potentialdifferenz und den gemessenen Wert für die Stromstärke!

Die Potentialdifferenz an der Lampe beträgt:           V.

Die Stromstärke beträgt:           mA =           A.

Nuvola apps edu science.svg   Versuch 2

Fertige nun für eine Lampe eine Messreihe an! Verringere die elektrische Spannung in Schritten von jeweils ca. 1V und notiere jeweils die Spannung (U) und die gemessene Stromstärke (I) in eine solche Messwerte-Tabelle:

Nr. Spannung U in V Stromstärke I in mA Stromstärke I in A U / I Widerstand R in \Omega

Übertrage die Messwert für I in A und U in V in das Koordinatensystem und verbinde die Messpunkte mutig mit einer schwungvollen Linie!
Der Quotient {R} = {{U} \over {I}} ist der elektrische Widerstand R der Lampe.


CC-BY-SA-icon-80x15.pngQuelle: zum.de Der elektrische Widerstand (https://wiki.zum.de/wiki/Der_elektrische_Widerstand)
 
Datum:
Der elektrische Widerstand

Einige Strom-Spannungs-Kennlinien
Koordinatensystem Strom Spannung.png

Nuvola Stift.png   Aufgabe 1

Erstelle für weitere elektrische Bauteile nach dem gleichen Prinzip ebenfalls Strom-Spannungs-Kennlinien.

Nuvola apps kig.png   Merke: Der elektrische Widerstand
Einige elektrische Bauteile besitzen einen elektrischen Widerstand der (in einem gewissen Bereich) konstant ist. Man erkannt sie daran, dass der Quotient {R} = {{U} \over {I}} für verschiedene Spannungen gleich bleibt und nennt sie Ohm'sche Widerstände.
Nuvola Stift.png   Aufgabe 2

Welche der von Dir gemessenen elektrischen Bauteile verhält sich wie ein Ohm'scher Widerstand? Woran kann man das besonders leicht erkennen?

Schreibe die Antwort in Deine Mappe!


CC-BY-SA-icon-80x15.pngQuelle: zum.de Der elektrische Widerstand (https://wiki.zum.de/wiki/Der_elektrische_Widerstand)

Interaktive Übungen

Ziehe die grün hinterlegten Antworten aus dem unterem blauen Rechteck in die freien grünen Felder neben den Fragen.


1. Welchen Effekt hat ein hoher Widerstand und wie macht sich dies im Alltag bemerkbar? Durch einen hohen Widerstand wird der Leiter erhitzt und fängt im Fall einer Glühbirne an zu glühen.

2. Was wurde zur Zeit vor Ohms Entdeckung von einem Zusammenhang von Spannung und Strom gehalten? Es wurde geglaubt, dass die Spannung in einem Stromerzeuger und der Strom, welcher durch einen Draht fließt, zwei voneinander unabhängige Erscheinungen wären.

3. Was hat Ohm behauptet? Er dachte, es müsse eine Gesetzmäßigkeit zwischen den beiden Größen geben, die konstant ist --> Widerstand

4. Was hat Ohm zum Erfolg seines Experiments, welches erst nicht das erhoffte Ergebnis brachte, verholfen? Er veränderte seinen Versuchsaufbau indem er seine eigene Energiequelle entwickelte, welche das eine Leiterende kühlt und das andere erhitzt.

5. Warum ist das so? Dies gewährleistet einen Elektronenaustausch im Leiter.

6. Von welchen Größen ist der Widerstand und die Stromstärke abhängig? Widerstand = Spannung / Stromstärke R=U/I. Stromstärke = ΔQ / Δt , dabei steht Q für Ladung, t für Zeit

7. Was beschreibt die Stromstärke und die Spannung? Die Stromstärke ist eine bestimmte Anzahl von Ladungen, welche in einer bestimmten Zeit durch einen Leiter fließen. Die Spannung beschreibt wie viel Energie nötig ist um eine Ladung innerhalb eines Leiters zu bewegen.

8. Was ist das Symbol für Widerstand? Ω =Omega

9. Welche Auswirkungen hat das Material des Leiters auf Spannung, Strom und Widerstand? Bei einem Material mit viel Widerstand, also z.B. bei einem schmalen Leiter oder einem mit hoher Dichte, kann der Strom weniger schnell fließen und somit ist die Spannung auch hoch: R=U/I.

Hinweis: Zahlreiche Antworten liefert der Film: Meilensteine der Naturwissenschaften und Technik - Georg Simon Ohm und der elektrische Widerstand

Georg Simon Ohm, deutscher Physiker (1789-1854)

Hilfreiche Arbeitsblätter