Benutzer:Buss-Haskert/Elektrische Stromkreise/Widerstand

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SEITE IM AUFBAU!

1 Elektrische Energie - Energieumwandlung
2 Stromstärke
3 Spannung
4 Widerstand

5 Elektrische Energie und Leistung

4) Widerstand

Vorbereitender Arbeitsauftrag

Warum erwärmen sich Heizdrähte im Toaster, die Anschlussleitung aber nicht?
Bearbeite den vorbereitenden Auftrag

• S. 166 1.

Info

Gehe auf die Seite leifiphysik und lies die Informationen. Bearbeite danach den Lückentext.

Die Eigenschaft eines Stromkreises oder eines einzelnen Bauteils der 'Hemmung des Stromflusses nennt man in der Physik den Widerstand. Das Symbol für den Widerstand ist R.

Bleibt die Spannung gleich, hat der Stromkreis, der einen kleineren Stromfluss zulässt, den größeren Widerstand.
Ist die Stromstärke gleich, hat der Stromkreis, bei dem eine größere Spannung erforderlich ist, den größeren Widerstand.
Wie groß der Widerstand ist hängt vom verwendeten Material, dessen Aufbau und der Temperatur ab.

Wie hängen die Größen Spannung, Stromstärke und Widerstand zusammen?

Nutze die Simulation auf der Seite phet.colorado.edu, um den Zusammenhang der drei Größen Spannung, Stromstärke und Widerstand zu erarbeiten.

Notiere deine Beobachtung in den Heft.

Wovon hängt der Widerstand ab?

Nutze die Simulation auf der Seite phet.colorado.edu, um herauszufinden, welchen Einfluss die Kabellänge und die Querschnittsfläche eines Leiters auf den elektrischen Widerstand haben.

Notiere deine Beobachtung in den Heft.

Übung 1

Schau das Video auf sofatutor an, das im Modul Aufgaben verlinkt ist. Löse danach die Übungen zum Video und lade einen Screenshot deiner Ergebnisse im Modul Aufgaben hoch.

Der elektrische Widerstand

Der elektrische Widerstand ist die Eigenschaft elektrischer Leiter, Elektronen in ihrer Bewegung zu hemmen.

Formelzeichen: R (engl. resistance)
Formel: R = $\tfrac{U}{I}$; Widerstand = $\tfrac{\text{Spannung}}{\text{Stromstärke}}$
Einheit: 1 Ω (1 Ohm)
Schaltzeichen:

Der Widerstand 1 Ω gibt an, bei welcher Spannung die Stromstärke genau 1 A betragen würde.

Dieser Zusammenhang wird Ohm'sches Gesetzt genannt, nach dem Physiker Georg Simon Ohm. Den Zusammenhang zwischen Spannung, Stromstärke und Widerstand kannst du dir gut mit einem Formeldreieck merken:

Stellst du die Formel nach U um, ergibt sich U = R · I (Merke:"URI")

Übung 2

Löse die Aufgaben aus dem Buch S. 170

• Beispielrechnung abschreiben
• A1
• A2
• A3

Vergleich deine Lösungen:

2Ω; 4Ω; 50Ω; 22,2Ω; 105,3Ω; 528,7Ω; 1000V; 1mA

Formel: R = $\tfrac{U}{I}$; Setze die Werte ein.

a) Für die Berechnung des Widerstandes müssen du die Spannung in Volt und die Stromstärke in Ampère gegeben sein. Wandel 95mA in A um. (95 Milliampère = ... Ampère)
b) Auch hier musst du die Stromstärke 435mA in A umwandeln.

Der Widerstand im glühenden Draht ist ca. ...mal so groß, wie im kalten Zustand.

a) Stelle die Formel nach U um und setze ein.

b) Stelle die Formel nach I um und setze ein.

Übung 3

Löse im Buch S. 171 und vergleiche deine Lösungen mit den Musterlösungen hinten im Buch.

• Nr. 1
• Nr. 2
• Nr. 3
• Nr. 4
• Nr. 5

Info:Farbcode von Widerständen (zu Nr. 5)

In der Elektrotechnik ist mit "Widerstand" meist das Bauteil, das in einen Stromkreis eingebaut wird, gemeint, nicht die Eigenschaft des Leiters. Die farbigen Ringe geben an, wie viel Ohm der Widerstand beträgt.
Eine Liste zu den Farbcodes findest du auf der Seite leifiphysik.

4.1 Widerstand in Reihen- und Parallelschaltung

Hefteintrag: Widerstand in der Reihenschaltung

Schreibe das nachfolgenden Experiment in dein Heft. Notiere den Versuchsaufbau, zeichne den Schaltplan ab und schreibe deine Beobachtung auf. Zum Schluss formuliere ein Ergebnis, die Tipps helfen dir. Achte auf eine vollständige und übersichtliche Darstellung.

Experiment/Simulation: Reihenschaltung

Baue einen Stromkreis mit zwei Widerständen in Reihe auf.

• Stelle die Widerstände R₁ = 15Ω und R₂ = 5Ω
  ein.
• Miss jeweils die Spannungen U₀  , U₁ und U₂ sowie die Stromstärken I₀  , I₁ und I₂ (Batterie und Widerstände).
• Welche Gesetzmäßigkeiten zur Stromstärke und Spannung fallen dir in den Schaltungen auf? Wie groß ist der Gesamtwiderstand? 
  R_Ges = $\tfrac{U_0}{I_0}$?

Beobachtung:

Spannung (U) U0 = ___V	U1 = ___V	U2 = ___V
Stromstärke (I) I0 = ___A	I1 = ___A	I2 = ___A

Ergebnis: ...

Simulation: phet.colorado - Viruelles Gleichstromlabor

Die Reihenschaltung müsste so aussehen:

Der Spannungsmesser wird so in Reihe geschaltet:

{{Lösung versteckt|1=Ergebnis: Die Spannung der Batterie teilt sich in der Reihenschaltung auf die Lampen auf.

  U_Quelle = U₁ + U₂

•Erstelle beide Stromreise mit dem Simulationsprogramm und stellen die angegebenen Werte der Widerstände ein.

•

• Welche Gesetzmäßigkeiten zur Stromstärke und Spannung fallen dir in den Schaltungen auf? Wie groß ist der Gesamtwiderstand  R_Ges= U_0/I_0  ?

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Quiz

Bearbeite auf der Seite LEIFIphysik das Quiz zum Thema Widerstand.

5) Elektrische Energie und Leistung in Stromkreisen