Elektrischer Strom - Reihen- und Parallelschaltung, Physikübungen

Stromstärken, Spannungen und Widerstände in der Reihen- und Parallelschaltung berechnen. - Lehrplan - 40 Aufgaben in 7 Levels

Hilfe
  • Allgemeine Hilfe zu diesem Level
    Bei der Parallelschaltung ist der Gesamtstrom IG gleich der Summe der Einzelströme und die Gesamtspannung UG gleich die der Einzelspannungen. Verwende auch das ohmsche Gesetz U = R ⋅ I.
  • Beispiel
    Zu diesem Aufgabentyp gibt es eine passende Beispiel-Aufgabe:
  • Hilfe zum Thema

    Reihenschaltung
    Bauteile wie auf einer Schnur hintereinander aufgereiht sind in Reihe geschaltet.

    • Durch jedes Bauteil fließt die gleiche Stromstärke:
      \(I=I_1=I_2=\ldots\)
    • Bei jedem Bauteil fällt je nach Widerstand unterschiedlich Spannung ab. Addiert man alle Spannungen, erhält man die Gesamtspannung:
      \(U=U_1+U_2+\ldots\)

    Parallelschaltung
    Bauteile "nebeneinander" im verzweigten Stromkreis sind parallel geschaltet.

    • Bei jedem Bauteil fällt die gleiche Spannung ab:
      \(U=U_1=U_2=\ldots\)
    • Die Stromstärke, die durch ein Bauteil fließt, hängt von dessen Widerstand ab. Addiert man alle Stromstärken, erhält man die Gesamtstromstärke:
      \(I=I_1+I_2+\ldots\)

  • Weitere Hilfethemen

Aufgabe

Aufgabe 1 von 5 in Level 7
  • Berechne alle fehlenden Größen. Runde auf geltende Ziffern!
  • Zwischen­schritte aktivieren
    • graphik
    U
    1
    =
     
    V
    I
    1
    =
     
    A
    U
    2
    =
     
    V
    I
    2
    =
     
    A
    U
    G
    =
    6,0
     
    V
    I
    G
    =
     
    A
    R
    1
    =
    1,2
     
    Ω
    R
    2
    =
    1,5
     
    Ω
  • keine Berechtigung
Beispiel
Beispiel-Aufgabe
Hilfe
Hilfe
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Lösung
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Stoff zum Thema

Stromstärkemessgerät
Mit einem Stromstärkemessgerät (z.B. Amperemeter oder Multimeter) misst man elektrische Stromstärken. Es misst die Stromstärke an einer Stelle im Stromkreis. Um zu messen, welche Stromstärke durch ein Bauteil fließt, muss man das Stromstärkemessgerät direkt vor oder nach dem Bauteil einbauen. Das Stromstärkemessgerät beeinflusst den Fluss der Elektronen fast nicht.

Spannungsmessgerät
Mit einem Spannungsmessgerät (z.B. Voltmeter oder Multimeter) misst man elektrische Spannungen. Es misst die Spannung zwischen zwei Punkten im Stromkreis. Um zu messen, welche Spannung an einem Bauteil abfällt, muss man das Spannungsmessgerät vor und nach dem Bauteil anschließen. Durch das Spannungsmessgerät selbst fließt dabei fast kein Strom.


Beispiel:
Richtig eingebaute bzw. angeschlossene Messgeräte:
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
Wähle aus, welche Messgeräte Spannungsmessgeräte und welche Stromstärkemessgeräte sind.
graphik

Reihenschaltung
Bauteile wie auf einer Schnur hintereinander aufgereiht sind in Reihe geschaltet.

  • Durch jedes Bauteil fließt die gleiche Stromstärke:
    \(I=I_1=I_2=\ldots\)
  • Bei jedem Bauteil fällt je nach Widerstand unterschiedlich Spannung ab. Addiert man alle Spannungen, erhält man die Gesamtspannung:
    \(U=U_1+U_2+\ldots\)

Parallelschaltung
Bauteile "nebeneinander" im verzweigten Stromkreis sind parallel geschaltet.

  • Bei jedem Bauteil fällt die gleiche Spannung ab:
    \(U=U_1=U_2=\ldots\)
  • Die Stromstärke, die durch ein Bauteil fließt, hängt von dessen Widerstand ab. Addiert man alle Stromstärken, erhält man die Gesamtstromstärke:
    \(I=I_1+I_2+\ldots\)

Beispiel 1
graphik
Vergleiche die Helligkeiten der baugleichen, intakten Glühlampen.
Beispiel 2
graphik
Nenndaten der Lampe: \(4,5~\mathrm{V}\) / \(0,5~\mathrm{A}\)
Batterie: \(6,0~\mathrm{V}\)
Bestimme den Widerstandswert des ohmschen Widerstands so, dass die Nenndaten der Lampe erreicht werden.
Beispiel 3
graphik
Gegeben:
\( \begin{aligned} I_G &= 0,10~\mathrm{A}\\ R_1 &= 1,0~\mathrm{\Omega}\\ R_2 &= 2,0~\mathrm{\Omega} \end{aligned} \)
Berechne alle fehlenden Werte. Runde auf die gültigen 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.
Schaltzeichen:


Kurzschluss
Der Strom findet einen (nahezu) widerstandsfreien Weg von einem Pol zum anderen. Deswegen kommt es meist zu hohen Stromstärken.

Drei Adern in Stromkabeln
  • \(\textcolor{RawSienna}{\text{Außenleiter (Phase)}}\)
    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 "Antrieb".
  • \(\textcolor{RoyalBlue}{\text{Neutralleiter (alt: Nullleiter)}}\)
    Der blaue Neutralleiter schließt beim einfachen Wechselstrom den Stromkreis. Die Stromstärken von Außen- und Neutralleiter sind im Normalbetrieb gleich groß.
  • \(\textcolor{ForestGreen}{\text{Sc}}\textcolor{Goldenrod}{\text{hu}} \textcolor{ForestGreen}{\text{tz}} \textcolor{Goldenrod}{\text{sc}} \textcolor{ForestGreen}{\text{ha}} \textcolor{Goldenrod}{\text{lt}} \textcolor{ForestGreen}{\text{er}}\)
    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 Stromschlag.

Sicherung
Zu hohe Stromstärken können Leitungen und Bauteile beschädigen oder sogar Brände verursachen. Man baut deshalb Sicherungen ein, die bei zu hohen Strömen (meist ab \(16~\mathrm A\)) 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. \(10~\mathrm{V}\)/ \(0,5~\mathrm{A}\)) sind an eine Batterie mit \(10~\mathrm{V}\) 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!