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.
TIPP Beispiel-Aufgabe: Zu diesem Aufgabentyp gibt es eine passende Beispiel-Aufgabe. Klicke dazu auf "Hilfe zu diesem Aufgabentyp" unterhalb der Aufgabe.

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
    Notizfeld
    Tastatur
    Tastatur für Sonderzeichen
    Kein Textfeld ausgewählt! Bitte in das Textfeld klicken, in das die Zeichen eingegeben werden sollen.
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 kann der Gesamtwiderstand \(R_{ges}\) (Ersatzwiderstand) berechnet werden.

Für n Widerstände \(R_1, R_2,\dots R_n\) gilt:
  • in Reihenschaltung:
    \(R_{ges}=R_1+R_2+\dots+R_n\)
  • in Parallelschaltung:
    \(\dfrac{1}{R_{ges}}=\dfrac{1}{R_1}+\dfrac{1}{R_2}+\dots+\dfrac{1}{R_n}\)
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.