Elektrischer Strom - Reihen- und Parallelschaltung, Physikübungen

Stromstärken, Spannungen und Widerstände in der Reihen- und Parallelschaltung berechnen. - Lehrplan

Hilfe
  • Amperemeter sind in Reihe und Voltmeter parallel zur Lampe/ zu den Lampen eingebaut.
  • 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.
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  • graphik
    Als Voltmeter wird genutzt:
     
    M
    1
        
     
    M
    2
        
     
    M
    3
        
     
    M
    4
     
    M
    5
        
     
    M
    6
        
     
    M
    7
        
     
    M
    8
    Als Amperemeter wird genutzt:
     
    M
    1
        
     
    M
    2
        
     
    M
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    M
    4
     
    M
    5
        
     
    M
    6
        
     
    M
    7
        
     
    M
    8
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    Notizfeld
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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:
graphik
graphik
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?
graphik
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
graphik
Vergleiche die Helligkeiten der baugleichen, intakten Glühlampen.
Beispiel 2
graphik
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
graphik
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
graphik
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.
graphik
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!