Ohmsches Gesetz

Lehrpläne: KS3, GCSE, cycle 4, 2de, Sek I, HS, AP2, IB B.5

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Ziel

Ermitteln Sie den Zusammenhang zwischen der Stromstärke durch einen Widerstand und der Spannung an ihm.

Aufbau

Eine Spannungsquelle mit 5 V, ein Amperemeter und ein Widerstand von 100 Ω; ein Voltmeter ist parallel zum Widerstand geschaltet.

Durchführung

1. Stellen Sie die Quelle mit dem Spannungsregler auf 0 V ein.
2. Erhöhen Sie die Spannung in Schritten von 1 V bis 10 V und notieren Sie bei jedem Schritt die Messwerte von Amperemeter und Voltmeter.
3. Zeichnen Sie den Graphen der Stromstärke in Abhängigkeit von der Spannung.
4. Bestimmen Sie aus dem Graphen den Widerstand \(R = U / I\).

Erwartetes Ergebnis

Bei 5 V zeigt das Amperemeter etwa 49,7 mA und das Voltmeter etwa 4,97 V. Die Messpunkte liegen auf einer Ursprungsgeraden: Die Stromstärke ist proportional zur Spannung. \(R = U / I\) ≈ 100 Ω bei jedem Schritt; bei 10 V beträgt die Stromstärke etwa 99 mA.

Fragen

1. Wie ändert sich die Steigung des Graphen, wenn Sie einen Widerstand von 200 Ω verwenden?
2. Warum zeigt das Voltmeter etwas weniger an, als an der Quelle eingestellt ist?

Antworten

1. Die Steigung des Graphen ist \(I / U = 1 / R\), mit 200 Ω ist er also halb so steil: Bei jeder Spannung ist die Stromstärke halb so groß, bei 10 V etwa 50 mA statt 99 mA.
2. Die Quelle hat einen Innenwiderstand von 0,5 Ω, und das Amperemeter und die Kabel fügen noch etwas hinzu. Der Strom erzeugt an ihnen einen Spannungsabfall von einigen Hundertstel Volt, daher erhält der Widerstand etwas weniger als die an der Quelle eingestellte Spannung: etwa 4,97 V statt 5 V.