Elektrischer Strom - Widerstand, Physikübungen

Widerstand, ohmsches Gesetz, einfache Stromkreise, Kennlinien - Gesamtaufgabenbestand (lehrplanunabhängig)

Hilfe
  • Verwende die Formel R = U / I.
  • Kennlinie
    Stellt den Zusammenhang zweier Größen eines Bauteils graphisch in einem Koordinatensystem dar.
    Beispiel: Eine U-I-Kennline einer Glühlampe stellt den Zusammenhang zwischen der Spannung und der Stromstärke einer Glühlampe dar. Je nachdem, welche Spannung man an der Glühlampe anlegt, stellt sich eine bestimmte Stromstärke ein, die man aus der Kennlinie ablesen kann.
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Bestimme den Widerstandswert des Bauteils bei der angegebenen Spannung bzw. Stromstärke mithilfe der U-I-Kennlinie. Runde das Ergebnis auf die geltenden Ziffern.

  • U-I-Kennlinie einer Leuchtdiode:
    graphik
    U
    =
    1,1
     
    V
        
    R
    =
     
    Ω
    Notizfeld
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keine Berechtigung
Der elektrische Widerstand eines Bauteils ist ein Maß dafür, wie stark das Bauteil den Stromfluss hemmt bzw. behindert. Bei vielen Bauteilen verändert sich der Widerstandswert mit steigender Temperatur (z. B. Glühdraht einer Lampe). Es gibt Bauteile, die ihren Widerstandswert nicht verändern. Sie heißen Ohmsche Widerstände.
Zusammenhang zwischen Widerstand R, Spannung U und Stromstärke I in einem Stromkreis:
R = U/I ⇔ U = R · I ⇔ I = U/R
Beispiel
Bei einem Stromkreis mit einem (ohmschen) Widerstand mit 
R
=
23,00
 
Ω
 wurde eine Gesamtspannung von 
U
=
6,00
 
V
 gemessen. Wie hoch ist die Stromstärke? Runde auf geltende Ziffern.
Kennlinie
Stellt den Zusammenhang zweier Größen eines Bauteils graphisch in einem Koordinatensystem dar.
Beispiel: Eine U-I-Kennline einer Glühlampe stellt den Zusammenhang zwischen der Spannung und der Stromstärke einer Glühlampe dar. Je nachdem, welche Spannung man an der Glühlampe anlegt, stellt sich eine bestimmte Stromstärke ein, die man aus der Kennlinie ablesen kann.
Beispiel 1
Zeichne aus den Messwerten die U-I-Kennlinie des Bauteils und lies dann den fehlenden Wert ab.
Messwerte einer Glühlampe:
U [V]
0
1,0
2,0
3,5
5,0
8,0
I [mA]
0
35
50
60
70
Beispiel 2
Bestimme den Widerstandswert der Glühlampe bei einer Spannung von 
1,0
 
V
 mithilfe ihrer U-I-Kennlinie.
graphik

Gesamtwiderstand in Reihen- und Parallelschaltung

In Stromkreisen mit mehreren Widerständen ("Verbrauchern") kann der Gesamtwiderstand (oder auch Ersatzwiderstand) berechnet werden.
  • In der Reihenschaltung von Widerständen gilt: Der Gesamtwiderstand ist die Summe der einzelnen Widerstände. Für zwei Widerstände ergibt sich also Rges=R1+R2
  • In der Parallelschaltung von zwei Widerständen gilt: Der Kehrwert des Gesamtwiderstands ist die Summe der Kehrwerte der einzelnen Widerstände. Für zwei Widerstände ergibt sich also 1/Rges = 1/R1+1/R2
  • In komplexeren Schaltungen müssen beide Formeln kombiniert werden.
Beispiel
Berechne jeweils den Gesamtwiderstand:
1. Drei in Reihe geschaltete 50 Ω Widerstände.
2. Drei parallel geschaltete 50 Ω Widerstände.
3. Zwei in Reihe geschaltete 50 Ω Widerstände, denen ein dritter 50 Ω Widerstand parallel geschaltet ist.