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Elektrischer Strom - Reihen- und Parallelschaltung, Physikübungen
Stromstärken, Spannungen und Widerstände in der Reihen- und Parallelschaltung berechnen. - Lehrplan
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Ein Amperemeter misst die Stromstärke in dem Leiter bzw. Zweig, in dem es eingebaut ist. Ein Voltmeter misst die Spannung in dem "Teilkreis", in dem es eingebaut ist.
Beispielaufgabe
Amperemeter
Mit einem Amperemeter misst man Stromstärken. Es misst den Strom in dem Leiter, in dem es eingebaut ist. Um zu messen, welche Stromstärke durch ein elektrisches Bauteil fließt, muss man daher das Amperemeter zu diesem Bauteil in
Reihe
einbauen. Das Amperemeter selbst hat nur einen sehr sehr kleinen Widerstand.
Voltmeter
Mit einem Voltmeter misst man Spannungen. Es misst die Spannung in dem Teilkreis in dem es eingebaut ist. Um zu messen, welche Spannung an einem Bauteil abfällt, muss man daher das Voltmeter zu diesem Bauteil
parallel
schalten. Das Voltmeter selbst hat einen sehr sehr großen Widerstand.
TIPP
Beispiel-Aufgabe:
Zu diesem Aufgabentyp gibt es eine passende Beispiel-Aufgabe. Klicke dazu auf "Hilfe zu diesem Aufgabentyp" unterhalb der Aufgabe.
Sieh dir folgende Stromkreise an, deren Bauelemente identisch sind und wähle die richtige Antwort aus.
Im unteren Stromkreis zeigt das Amperemeter…
kaum einen/ keinen Wert an.
etwa den gleichen Wert wie oben an.
einen höheren Wert als oben an.
einen geringeren Wert als oben an.
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Stoff zum Thema
Amperemeter
Mit einem Amperemeter misst man Stromstärken. Es misst den Strom in dem Leiter, in dem es eingebaut ist. Um zu messen, welche Stromstärke durch ein elektrisches Bauteil fließt, muss man daher das Amperemeter zu diesem Bauteil in
Reihe
einbauen. Das Amperemeter selbst hat nur einen sehr sehr kleinen Widerstand.
Voltmeter
Mit einem Voltmeter misst man Spannungen. Es misst die Spannung in dem Teilkreis in dem es eingebaut ist. Um zu messen, welche Spannung an einem Bauteil abfällt, muss man daher das Voltmeter zu diesem Bauteil
parallel
schalten. Das Voltmeter selbst hat einen sehr sehr großen Widerstand.
Beispiel 1
Sieh dir folgende Stromkreise an, deren Bauelemente (Batterie, Amperemeter, Glühlampe) identisch sind:
Im unteren Stromkreis zeigt das Amperemeter…
…keinen Wert an.
…etwa den gleichen Wert wie oben an.
…einen höheren Wert als oben an.
…einen geringeren Wert als oben an.
Beispiel 2
Welche Messgeräte werden als Voltmeter, welche als Amperemeter benutzt?
Reihenschaltung
Bauteile wie auf einer Schnur hintereinander aufgereiht sind in
Reihe
geschaltet.
Durch jedes Bauteil fließt die gleiche Stromstärke.
Bei jedem Bauteil fällt je nach Widerstand unterschiedlich Spannung ab. Addiert man alle Spannungen, erhält man die Gesamtspannung.
Parallelschaltung
Bauteile "nebeneinander" im verzweigten Stromkreis sind
parallel
geschaltet.
Bei jedem Bauteil fällt die gleiche Spannung ab.
Die Stromstärke, die durch ein Bauteil fließt, hängt von dessen Widerstand ab. Addiert man alle Stromstärken, erhält man die Gesamtstromstärke.
Beispiel 1
Vergleiche die Helligkeiten der baugleichen, intakten Glühlampen.
Beispiel 2
Nenndaten der Lampe:
4,5
V
/
0,5
A
Batterie:
6,0
V
Bestimme den Widerstandswert des ohmschen Widerstands so, dass die Nenndaten der Lampe erreicht werden.
Beispiel 3
Gegeben:
I
G
=
0,10
A
R
1
=
1,0
Ω
R
2
=
2,0
Ω
Berechne alle fehlenden Werte. Runde auf geltende Ziffern.
Beispiel 4
Gegeben:
U
G
=
12
V
R
1
=
1,0
Ω
R
2
=
2,0
Ω
Berechne alle fehlenden Werte. Runde auf geltende Ziffern.
Erdung
Ist eine leitende Verbindung zum Erdboden. Strom kann damit über die Erde abfließen.
Kurzschluss
Der Strom findet einen (nahezu) widerstandsfreien Weg von einem Pol zum anderen. Deswegen kommt es meist zu hohen Stromstärken.
Drei Adern in Stromkabeln
Außenleiter (Phase)
Der braune Außenleiter ist für den Stromfluss verantwortlich und ist mit dem Stromnetz bzw. dem Kraftwerk verbunden. In diesem Leiter bewegen sich Elektronen mit hohem "Druck".
Neutralleiter
Der blaue Neutralleiter schließt beim einfachen Wechselstrom den Stromkreis. Die Stromstärken von Außen- und Neutralleiter sind im Normalbetrieb gleich groß.
Schutzleiter
Steht z.B. ein Metallgehäuse unbeabsichtigt unter Strom, leitet der grün-gelbe Schutzleiter den Strom vom Gehäuse in die Erde ab. Falls jemand das Gehäuse berührt bekommt er so keinen Schlag.
Sicherung
Zu hohe Stromstärken können Leitungen und Bauteile beschädigen oder sogar Brände verursachen. In Reihe zu den Bauteilen auf den Außenleitern schaltet man deshalb Sicherungen, die bei zu hohen Strömen (meist ab
16 A
) die Stromkreise unterbrechen.
Fehlerstrom(schalter)
Unterscheiden sich die Stromstärken im Außen- und Neutralleiter, löst das im Haushalt den Fehlerstromschalter (FI-Schalter) aus. Er verhindert, dass weiter unkontrolliert Strom (Fehlerstrom) abfließt, z.B. weil Strom über einen Menschen oder über den Schutzleiter in die Erde abfließt.
Beispiel
Die intakten, baugleichen Lampen
(Nenndaten: max. 10 V/ 0,5 A)
sind an eine Batterie mit
10 V
angeschlossen.
Wähle alle richtigen Aussagen aus:
Wenn der Schalter geschlossen wird…
▇ erlischt
L
1
.
▇ erlischt
L
2
.
▇ leuchtet
L
1
heller als vorher.
▇ leuchtet
L
2
heller als vorher.
▇ liegt ein Kurschluss vor!
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