Physikquiz

Grundwissen Widerstände

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,Ohm
Widerstandsmesser Ist ein Maß für die Behinderung des Stromes.
Länge Meter,
1 m
Lineal Ist das maß für die Entfernung zweier Punkte.
Querschnitt A Quadratmeter
1 m²
Berechnung des Flächeninhaltes  

2. Formeln und Gesetze

Ohmsches Gesetz U proportional I Bei konstanter Temperatur sind in einem Leiter Spannung und Stromstärke zueinader proportional.
Widerstandsdefinition Widerstandsdefinition Der Proportionalitätsfaktor zum Ohmschen Gesetz wird als Widerstand bezeichnet.
Stromstärke Stromstärk Je mehr Elektronen je Zeit durch den Querschnitt eines Leiters fließen, um so größer ist der Strom.
Widerstandsgesetz Für einen Leiter ist der Widerstand direkt proportional zur Länge des Leiters. (langer Leiter -> großer Widerstand)
Für einen Leiter ist der Widerstand umgekehrt proportional zum Querschnitt des Leiters. (dicker Leiter -> kleiner Widerstand)
Widerstand eines Leiters ist der Proportionalitätsfaktor und hängt vom Material des Leiters ab. (spezifischer elektrischer Widerstand)
Je größer der Wert ist, um so schlechter leitet das Material den elektrischen Strom.

3. Zusammenhänge

Ohmsches Gesetz

Das Ohmsche Gesetz beschreibt den Zusammenhang zwischen Spannung und Stromstärke an einem metallischen Leiter bei konstanter Temperatur: Beide Größen sind zueinander proportional.
Der Quotient aus Spannung und Stromstärke (Proportionalitätsfaktor) wird als Widerstand definiert, weil dieser Wert mit schlechter werdender Leitfähigkeit steigt = stärkere Behinderung des Stromes.
(Der Quotient aus Stromstärke und Spannung ist der Leitwert und wird mit schlechter werdender Leitfähigkeit kleiner)

Widerstandsgesetz

Das Widerstandsgesetz beschreibt den Zusammenhang zwischen dem Widerstand eines Leiters und den Materielgrößen des Leiters:
Der Widerstand ist direkt proportional zur Länge des Leiters: je länger der Draht, um so stärker die Behinderung des Stromes.
Der Widerstand ist umgekehrt proportional zum Querschnitt des Drahtes: je dicker der Draht, um so geringer ist die Behinderung des Stromes.
Der Widerstand ist vom Material des Drahtes abhängig: es wird eine Materialgröße definiert, der spezifische elektrische Widerstand.

Temperaturabhängigkeit

Bei steigender Temperatur schwingen die Gitterbausteine des Metalls stärker und behindern die Elektronen beim Fließen. Dadurch steigt der Widerstand.

Widerstandsnetzwerke

In den meisten Geräten befinden sich mehrer Widerstände, die in Reihe oder parallel zueinander verschaltet sind. EIne solche komplexe Schaltung nennt man Widerstandsnetzwerk. Durch ein Netzwerk fließt ein bestimmter Strom. Ein Widerstand, der den gleichen Strom fließen läßt wie ein Widerstandsnetzwerk bezeichnet man als Ersatzwiderstand oder Gesamtwiderstand. (natürlich bei gleicher Spannung und Temperatur)

Reihen- und Parallelschaltung

Erklärung Schaltung
Reihenschaltung
Sind zwei Widerstände hintereinander geschaltet, wird der Strom zweimal behindert. Der Ersatzwiderstand ist die Summe der Einzelwiderstände.
Da zum größten Einzelwiderstand noch ein weiterer Widerstand hinzukommt, ist der Gesamtwiderstand immer größer als der größte Einzelwiderstand.

Parallelschaltung
Sind zwei Widerstände parallel geschaltet, kann der Strom zwei Wege benutzen. Dadurch wird der Gesamtstrom größer oder der Gesamtwiderstand kleiner als bei einem Widerstand.
Es gilt: Der Kehrwert des Ersatzwiderstandes ist die Summe der Kehrwerte der Einzelwiderstände.
Da zum kleinsten Einzelwiderstand immer noch ein weiterer Widerstand daneben liegt, ist der Gesamtwiderstand immer kleiner als der kleinste Einzelwiderstand.

Widerstände

Aufgabe: Klicke bei jeder Frage die richtige Lösung an, es kann immer nur eine sein.
Überprüfe danach die Eingaben.
1. In einer Schaltung sind zwei Widerstände in Reihe geschaltet. Welche Aussage über den Gesamtwiderstand ist richtig?

Der Gesamtwiderstand ist immer größer als die Summe beider Einzelwiderstände.
Der Gesamtwiderstand ist immer kleiner als der kleinste Einzelwiderstand.
Der Gesamtwiderstand ist immer größer als der größte Einzelwiderstand.

2. Welcher Zusammenhang besteht zwischen dem Widerstand eines Leiters und der anliegenden Spannung bei konstanter Temperatur?

Widerstand und Spannung sind zueinander umgekehrt proportional.
Zwischen Widerstand und Spannung gibt es keinen Zusammenhang.
Widerstand und Spannung sind zueinander proportional.

3. Vergleiche die Innenwiderstände von Strom- und Spannungsmesser.

Der Strommesser hat einen deutlich kleinerer Innenwiderstand als der Spannungsmesser.
Der Strommesser hat einen deutlich größeren Innenwiderstand als der Spannungsmesser.
Beide Innenwiderstände sind etwa gleich groß.

4. Welches Formelzeichen hat der elektrische Widerstand?

W
Ohm
R

5. In einer Parallelschaltung von 2 gleichen Widerständen wird der Strom an drei verschiedenen Stellen gemessen. Welcher Zusammenhang ist richtig?

I1=I2=I3
I3=I1+I2
I1=I2+I3

6. Welcher Zusammenhang besteht zwischen dem Widerstand eines Leiters und seiner Länge, wenn alle anderen Größen konstant bleiben?

Widerstand und Länge sind zueinander proportional. Das heißt: je länger der Draht, um so größer ist der Widerstand.
Zwischen Widerstand und Länge gibt es keinen Zusammenhang. Das heißt, wenn der Draht länger wird, ändert sich sein Widerstand nicht.
Widerstand und Länge sind zueinander umgekehrt proportional. Das heißt, je länger der Draht, um so kleiner ist der Widerstand.

7. Welcher Zusammenhang besteht zwischen dem Widerstand R eines Leiters und seinem Durchmesser d, wenn alle anderen Größen konstant bleiben?


8. Wie ändert sich der Widerstand eines Leiters, wenn mehr Strom hindurchfließt und die Temperatur konstant gehalten wird?

Der Widerstand ändert sich nicht.
Der Widerstand wird größer.
Der Widerstand wird kleiner.

9. In einer Schaltung sind 3 Widerstände zu je 120 Ohm in Reihe geschaltet. Wie groß ist der Gesamtwiderstand?

40 Ohm
360 Ohm
120 Ohm

10. In einer Schaltung sind zwei gleich große Widerstände parallel geschaltet. Welche Aussage über den Gesamtwiderstand ist richtig?

Der Gesamtwiderstand ist so groß wie ein Einzelwiderstand.
Der Gesamtwiderstand ist doppelt wie ein Einzelwiderstand.
Der Gesamtwiderstand ist halb so groß wie ein Einzelwiderstand.

Auswertung:

Erklärung:
richtige Antwort
falsche Antwort
wäre richtig gewesen