Grundwissen Spannung und Stromstärke
1. Größen und Einheiten
| Größe | Formelzeichen | Einheit | Messgerät | Bedeutung |
|---|---|---|---|---|
| Spannung | U | Volt, 1 V |
Spannungsmesser | Ist ein Maß für den Unterschied zwischen Elektronenüberschuss (negativer Pol) und Elektronenmangel (positiver Pol). |
| Stromstärke | I | Ampere, 1 A |
Strommesser | Ist ein Maß für die Anzahl der Elektonen, die pro Sekunde durch den Querschnitt des Leiters fließen. |
| Widerstand | R | Ohm, |
Widerstandsmesser | Ist ein Maß für die Behinderung des Stromes. |
2. Formeln und Gesetze
| Ohmsches Gesetz |  |
Bei konstanter Temperatur sind in einem Leiter Spannung und Stromstärke zueinader proportional. |
| Widerstandsdefinition |  |
Der Proportionalitätsfaktor zum Ohmschen Gesetz wird als Widerstand bezeichnet. |
| Stromstärke |  |
Je mehr Elektronen je Zeit durch den Querschnitt eines Leiters fließen, um so größer ist der Strom. |
3. Zusammenhänge
Messgeräte:
Spannungsmesser: Der Spannungsmesser soll den Unterschied zwischen negativem und positivem Pol messen aber selber keinen Strom fließen lassen. Deshalb hat er einen sehr großen Innenwiderstand.
Er wird parallel zu den beiden Anschlüssen geschlossen
Strommesser: Der Strommesser soll den Strom messen, der durch eine Leitung fließt ohne ihn merklich zu behindern. Deshalb hat er einen sehr kleinen Innenwiderstand.
Er wird in Reihe in die Leitung eingeschaltet.
Stromkreis
Verbindet man den Plus- mit dem Minuspol einer Batterie fließen die Elektronen hemmungslos durch den Leiter: Kurzschluss.
Damit man den Strom nutzvoll arbeiten lassen kann, muss man ihn bremsen, also einen Widerstand in den Kreis einbauen. Der Widerstand begrenzt den Strom und wandelt dabei elektrische Energie in andere Energiearten um.
- Lampe: Licht- und Wärmeenergie
- Fön: Wärme- und mechanische Energie
- Herd: Wärmeenergie
Widerstand und Temperatur
In Metallen werden die fließenden Elektronen durch die schwingenden Metallatome gestört. Das ist der Widerstand.
Je wärmer das Metall wird, um so stärker schwingen die Atome und behindern die Elektronen mehr: Der Widerstand steigt.
Stromkreise
| Erklärung | Schaltung |
|---|---|
| In einen einfachen Stromkreis ist der Strom an allen Stellen gleich. Die Lampe ist kein Stromverbraucher, sondern ein Energiewandler. I1 = I2 |
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| In einer Reihenschaltung von Widerständen ist der Strom an allen Stellen gleich. I1 = I2 = I3 |
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| In einer Reihenschaltung von Widerständen ist die Gesamtspannung an der Spannungsquelle so groß wie die Summe der Teilspannungen über den einzelnen Widerständen. U1 = U2 + U3 |
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| In einer Parallelschaltung von Widerständen ist der Gesamtstrom so groß wir die Summe der Teilströme. I1 = I2 + I3 |
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| In einer Parallelschaltung von Widerständen sind die Spannungen über den Widerständen und über der Spannungsquelle gleich groß. U1 = U2 = U3 |
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Quiz Spannung und Stromstärke
Frage 1: In einer Parallelschaltung von 2 gleichen Widerständen wird der Strom an drei verschiedenen Stellen gemessen. Welcher Zusammenhang ist richtig?
I1 = I2 + I3
I1 + I2 = I3
I1 = I2 = I3
Frage 2: Was versteht man unter elektrischen Strom?
Die Energie, die in einer Batterie enthalten ist.
Die gerichtete Bewegung von geladenen Teilchen.
Eine elektrische Spannung.
Frage 3: Welches Formelzeichen hat die physikalische Größe Spannung?
I
U
V
Frage 4: Welches Formelzeichen hat die physikalische Größe Stromstärke?
A
I
U
Frage 5: Wie ändert sich der Widerstand eines metallischen Leiters beim Erwärmen?
Er wird größer.
Er wird kleiner.
Er bleibt gleich.
Frage 6: In einer Reihenschaltung von 2 gleichen Widerständen wird Strom an drei verschiedenen Stellen gemessen. Welcher Zusammenhang ist richtig?
I3 = I2 + I1
I1 = I2 + I3
I1 = I2 = I3
Frage 7: Wie wird der Strommesser in einer Schaltung geschaltet?
Parallel zum Widerstand, durch den der Strom gemessen werden soll.
In Reihe zum Widerstand, durch den der Strom gemessen werden soll.
Frage 8: In einer Parallelschaltung von 2 gleichen Widerständen wird die Spannung an drei verschiedenen Stellen gemessen. Welcher Zusammenhang ist richtig?
U1 = U2 + U3
U3 = U1 + U2
U1 = U2 = U3
Frage 9: In der Schaltung wird der Strom an zwei Stellen gemessen. Welche Aussage ist richtig?
Strom 2 ist größer als Strom 1.
Beide Strome sind gleich groß.
Strom 1 ist größer als Strom 2.
Frage 10: Welche Einheit hat die physikalische Größe Spannung?
1 V
1 A
1 U
Frage 11: Was versteht man unter elektrischer Spannung?
Die Energie, die elektrische Geräte antreibt.
Eine Spannung existiert zwischen einem Elektronenüberschuss und Elektronenmangel.
Die Anzahl der Elektronen, die aus der Spannungsquelle fließen.
Frage 12: Was passiert, wenn man einen Strommesser versehentlich als Spannungsmesser schaltet.
Es ändert sich nichts.
Der Strommesser geht kaputt.
In der Schaltung fließt deutlich weniger Strom.
Frage 13: Was passiert, wenn man einen Spannungsmesser versehentlich als Strommesser schaltet.
Es ändert sich nichts.
Der Spannungsmesser geht kaputt.
In der Schaltung fließt deutlich weniger Strom.
Frage 14: Welche Einheit hat die physikalische Größe Stromstärke?
1 A
1 I
1 V
Frage 15: Welches Formelzeichen hat der elektrische Widerstand?
R
Ohm
W
Frage 16: Welche Aussage macht das Ohmsche Gesetz?
Der Widerstand ist der Quotient aus Spannung und Stromstärke.
Bei konstanter Temperatur ist an einem Leiter die anliegende Spannung und der fließende Strom zueinander proportional.
Der Widerstand eines Leiters ist proportional zur Länge des Leiters.
Frage 17: Welche Einheit hat der elektrische Widerstand?
Watt
Ohm
R
Frage 18: Wie wird der Spannungsmesser in einer Schaltung geschaltet?
Parallel zur Spannungsquelle oder zum Widerstand, über dem die Spannung gemessen werden soll.
In Reihe zur Spannungsquelle oder zum Widerstand, über dem die Spannung gemessen werden soll.
Frage 19: In einer Reihenschaltung von 2 gleichen Widerständen wird die Spannung an drei verschiedenen Stellen gemessen. Welcher Zusammenhang ist richtig?
U1 = U2 =U1
U1 = U2 + U3
U3 = U2 = U1
Frage 20: Vergleiche die Innenwiderstände von Strom- und Spannungsmesser.
Der Strommesser hat einen deutlich größeren Innenwiderstand als der Spannungsmesser.
Der Strommesser hat einen deutlich kleinerer Innenwiderstand als der Spannungsmesser.
Beide Innenwiderstände sind etwa gleich groß.