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  • Der unverzweigte Stromkreis

    Ein einfacher, unverzweigter Stromkreis besteht aus einer elektrischen Quelle, einem elektrischen Gerät und evtl. einem Schalter. Elektrischer Strom kann nur dann fließen, wenn der Stromkreis geschlossen ist. Elektrischer Strom ist fließende Ladung. Die Ladungsträger sind Elektronen. Zum Messen von Stromstärke und Spannung müssen gegebenenfalls Messgeräte eingebaut werden.
    • Die Stromstärke (abgekürzt mit I) gibt an, wie viel Ladung bzw. wie viele Elektronen pro Sekunde durch einen Leiterquerschnitt fließen. Um die Stromstärke zu messen, muss man den Stromkreis unterbrechen und ein Messgerät so einbauen, dass die Ladungen durch das Gerät fließen.
    • Ein Strom-Messgerät bezeichnet man als Amperemeter. Elektrischer Strom wird in der Einheit Ampere (abgekürzt mit A) gemessen.
    • Die Spannung (abgekürzt mit U) ist ein Maß dafür, wie viel Energie/Potenzial die Elektronen haben. Die Elektronen verlassen die Spannungsquelle mit hohem Potenzial. Am elektrischen Gerät geben sie Energie ab und fließen dann mit geringerem Potenzial weiter. Diese "Potenzialdifferenz" wird als Spannung gemessen.
    • Ein Spannungs-Messgerät wird parallel zum Verbraucher geschaltet, um die Potenzialdifferenz vor und hinter dem Verbraucher messen zu können. Ein Spannungs-Messgerät bezeichnet man als Voltmeter. Elektrische Spannung wird in der Einheit Volt (abgekürzt mit V) gemessen.

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Die Stromstärke...
gibt an, wie viele Elektronen im Stromkreis fließen.
gibt an, wie viele Elektronen pro Sekunde einen Leiterquerschnitt durchfließen.
gibt an, wie viel Energie die Elektronen haben.
gibt an, wie viel Energie im Stromkreis ist.
gibt an, wie viel Ladung pro Sekunde einen Leiterquerschnitt durchfließt.
  • Notiz

Der unverzweigte Stromkreis

Ein einfacher, unverzweigter Stromkreis besteht aus einer elektrischen Quelle, einem elektrischen Gerät und evtl. einem Schalter. Elektrischer Strom kann nur dann fließen, wenn der Stromkreis geschlossen ist. Elektrischer Strom ist fließende Ladung. Die Ladungsträger sind Elektronen. Zum Messen von Stromstärke und Spannung müssen gegebenenfalls Messgeräte eingebaut werden.
  • Die Stromstärke (abgekürzt mit I) gibt an, wie viel Ladung bzw. wie viele Elektronen pro Sekunde durch einen Leiterquerschnitt fließen. Um die Stromstärke zu messen, muss man den Stromkreis unterbrechen und ein Messgerät so einbauen, dass die Ladungen durch das Gerät fließen.
  • Ein Strom-Messgerät bezeichnet man als Amperemeter. Elektrischer Strom wird in der Einheit Ampere (abgekürzt mit A) gemessen.
  • Die Spannung (abgekürzt mit U) ist ein Maß dafür, wie viel Energie/Potenzial die Elektronen haben. Die Elektronen verlassen die Spannungsquelle mit hohem Potenzial. Am elektrischen Gerät geben sie Energie ab und fließen dann mit geringerem Potenzial weiter. Diese "Potenzialdifferenz" wird als Spannung gemessen.
  • Ein Spannungs-Messgerät wird parallel zum Verbraucher geschaltet, um die Potenzialdifferenz vor und hinter dem Verbraucher messen zu können. Ein Spannungs-Messgerät bezeichnet man als Voltmeter. Elektrische Spannung wird in der Einheit Volt (abgekürzt mit V) gemessen.
Beispiel
Zeichne einen einfachen Stromkreis mit Strom- und Spannungs-Messgerät.

Die elektrische Stromstärke

  • Die elektrische Stromstärke (abgekürzt mit I) wird in der Einheit Ampere (A) gemessen. Es gilt: 1 kA = 1000 A; 1 A = 1000 mA; 1 mA = 1000 μA
  • In einem unverzweigten Stromkreis ist die Stromstärke an jeder Stelle gleich groß.
  • An einem Verzweigungspunkt teilt sich der elektrische Strom auf: Die Summe der Teilstromstärken ergibt den Gesamtstrom (im unverzweigten Teil).

Die elektrische Spannung

  • Die elektrische Spannung (abgekürzt mit U) wird in der Einheit Volt (V) gemessen. Es gilt: 1 MV = 1000 kV; 1 kV = 1000 V; 1 V = 1000 mV
  • Die Spannung misst eine Potenzialdifferenz. Alle miteinander verbundenen Leiter sind auf dem selben Potenzial. Daher fällt an zwei parallel geschalteten "Verbrauchern" die selbe Spannung an.
  • Sind zwei "Verbraucher" in Reihe geschaltet, so fällt an jedem eine Teilspannung ab, die in der Summe die Gesamtspannung der Spannungsquelle ergeben.
Beispiel 1
In folgender Schaltung (s. Bild) wird 
U
1
=
4 V
 und 
U
=
U
ges
=
12 V
 gemessen.
graphik
In folgender Schaltung (s. Bild) wird 
I
=
I
ges
=
0,4 A
 und 
I
2
=
150 mA
 gemessen.
graphik
Was zeigen die anderen Strom- und Spannungsmessgeräte an? 
Beispiel 2
Helligkeitsvergleich von (baugleichen) Lampen an derselben Spannungsquelle:
1. Wie hell leuchten zwei parallel geschaltete Lampen im Vergleich zu einer baugleichen einzelnen Lampe an der selben Spannungsquelle?
2. Wie hell leuchten zwei in Reihe geschaltete Lampen im Vergleich zu einer baugleichen einzelnen Lampe an der selben Spannungsquelle?

Der elektrische Widerstand

Bei gleicher Spannungsquelle hängt die Stromstärke in einem Stromkreis vom Gerät ab. Der ELEKTRISCHE WIDERSTAND eines Geräts ist ein Maß dafür, wie stark das Gerät den Stromfluss hemmt bzw. behindert.
  • Schließt man eine Lampe mit kleinem Widerstand an eine passende Spannungsquelle an, so leuchtet sie hell - es fließt ein Strom, der groß genug ist, die Lampe zum Leuchten zu bringen.
  • Schließt man an die selbe Spannungsquelle eine Lampe mit etwas größerem Widerstand an, so leuchtet sie nur ein wenig - der größere Widerstand hemmt den Stromfluss, daher fließt nicht genug Strom, um die Lampe zum hellen Leuchten zu bringen.
  • Schließt man an die selbe Spannungsquelle eine Lampe mit noch größerem Widerstand an, so bleibt sie dunkel - der Stromfluss wird so stark gehemmt, dass er die Lampe gar nicht mehr zum Leuchten bringen kann.
  • Bei vielen Bauteilen verändert sich der Widerstandswert zum Beispiel mit steigender Temperatur (beim Glühdraht einer Lampe) oder wechselnden Lichtverhältnissen (Fotowiderstand).
  • Es gibt Bauteile, die ihren Widerstandswert nicht verändern. Sie heißen Ohmsche Widerstände. Um experimentell zu entscheiden, ob ein Bauteil ein Ohmscher Widerstand ist, misst du bei verschiedenen Spannungen jeweils die Stromstärke durch das Bauteil und berechnest jeweils den Widerstand.
Zusammenhang zwischen Widerstand R, Spannung U und Stromstärke I in einem Stromkreis
  • Fließt ein Strom der Stärke I durch ein Gerät, das an eine Spannungsquelle U angeschlossen ist, so ist der elektrische Widerstand des Geräts gegeben durch den Quotienten aus Spannung und Stromstärke: R = U/I
  • Umgekehrt heißt das: Ein Gerät mit dem Widerstand R, durch das der Strom I fließen soll, benötigt eine Spannungsquelle der Stärke U = R · I
  • Durch ein Gerät mit dem Widerstand R, das an eine Spannungsquelle U angeschlossen ist, fließt der Strom I = U/R

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.