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Ohmsches Gesetz
Du kennst die elektrische Spannung und die Stromstärke in einem Schaltkreis. Mit welcher Formel kannst du den Widerstand berechnen?
Hi Kim! Was hast du denn da in der Tasche? Batterien, Kabel, Lampe, Schalter, Voltmeter, Strommesser ... Aha! Du willst ein Experiment durchführen.
Super! Hast du denn eine Hypothese? Was willst du beweisen? Es gibt einen Zusammenhang zwischen Spannung, Stromstärke und Widerstand. Interessant!
Okay, du verbindest eine Batterie mit einer Lampe und einem Schalter. Verstehe, du misst also die Spannung an den Batteriepolen und die Stromstärke im Schaltkreis. Alles bereit? Los geht's! Schalte den Strom ein.
Hm, die elektrische Spannung beträgt 1,5 Volt, und die Stromstärke beträgt 0,2 Ampere. Ah, nun schreibst du alle Werte auf. Was machst du jetzt? Zwei Batterien? In Reihe geschaltet?
Und du misst noch einmal wie eben. Die Spannung liegt jetzt bei 3 Volt und die Lampe scheint heller. Das kommt daher, dass die Stromstärke höher ist. 0,4 Ampere. Schreib das auch auf.
Schließt du noch eine Batterie an? Wieder alle in Serie geschaltet? Huch, jetzt ist die elektrische Spannung bei 4,5 Volt. Und die Lampe scheint diesmal so richtig hell. Weil die Stromstärke 0,6 Ampere beträgt.
Auch das muss wieder in die Tabelle. Gut, die Laborarbeit ist getan. Was kommt als nächstes? Ah, du zeichnest ein Diagramm. Die elektrische Spannung auf der einen Achse, die Stromstärke auf der anderen.
Oha, schau nur! Es gibt tatsächlich einen Zusammenhang. Deine Hypothese ist richtig! Die Linie fängt beim Nullpunkt an und verläuft als Gerade. Es ist ein linearer Zusammenhang.
Je größer die elektrische Spannung, desto größer die Stromstärke. Die Stromstärke verhält sich also proportional zur Spannung. Anders gesagt: Die Stromstärke entspricht einer Konstante ⋅ Spannung. So funktionieren lineare Zusammenhänge. Diese Konstante ...
wo findest du die, Kim? Richtig, in der Tabelle. Eine neue Spalte. Stromstärke geteilt durch Spannung. Das macht ...
7,5. 7,5 ... und 7,5. 7,5 ganz egal, wie hoch die Spannung und die Stromstärke im Schaltkreis sind. Hier haben wir sie also: die Konstante.
Aber was steckt eigentlich dahinter, Kim? Es ist der Widerstand. Der Widerstand in diesem Schaltkreis beträgt 7,5 Ohm. Die Spannung ist also dasselbe wie der Widerstand ⋅ die Stromstärke. Spannung = Widerstand ⋅ Stromstärke.
So lautet das ohmsche Gesetz. Spannung = Widerstand ⋅ Stromstärke, und genau das hast du mit deinem Experiment bewiesen, Kim. Deine Hypothese ist richtig. Als kleine Merkhilfe beim Rechnen mit dem ohmschen Gesetz dient dieses Dreieck. Wenn du die Spannung berechnen willst, dann lege deinen Finger auf U.
Und was siehst du? Widerstand ⋅ Stromstärke. Also: Spannung = Widerstand ⋅ Stromstärke. Du willst den Widerstand bestimmen? Dann leg deinen Finger auf R.
Widerstand = Spannung / Stromstärke. Siehst du? Und um die Stromstärke zu berechnen, legst du deinen Finger einfach auf I. Stromstärke = Spannung / Widerstand. Verstehst du jetzt, wie das Dreieck funktioniert?
Halt das Video ruhig an, wenn du ein wenig Zeit zum Nachdenken brauchst. Lass uns nun das ohmsche Gesetz und die dreieckige Merkhilfe anhand eines Beispiels testen. In diesem Schaltkreis haben wir die Stromstärke gemessen. Sie beträgt 0,5 Ampere. Die Spannung ist 9 Volt.
Wie groß ist also der Widerstand in diesem Schaltkreis? Das ohmsche Gesetz sagt uns: Spannung = Widerstand ⋅ Stromstärke. Daraus folgt Widerstand = Spannung / Stromstärke. Der Widerstand ist also 9 Volt / 0,5 Ampere. 18 Ohm.
Das ohmsche Gesetz beschreibt den Zusammenhang zwischen elektrischer Spannung, Widerstand und Stromstärke. Elektrische Spannung = Widerstand ⋅ Stromstärke. Gut gemacht, Kim!