Parallelschaltung von Widerständen
Parallelschaltung von Widerständen
Parallelschaltung von Widerständen
Einleitung
Bei einer Parallelschaltung sind mehrere Widerstände an dieselben zwei Punkte des Stromkreises angeschlossen. Diese Punkte heißen Knoten. Der Strom teilt sich auf die Zweige auf.
Sicherheit: Baue Versuche nur mit einer Batterie oder einem Schulnetzgerät. Arbeite niemals an der Netzspannung.
Die drei wichtigsten Regeln
- Spannung: An jedem Widerstand liegt dieselbe Spannung an: U = U₁ = U₂.
- Stromstärke: Der Gesamtstrom ist die Summe der Teilströme: Iges = I₁ + I₂.
- Widerstand: Für den Ersatzwiderstand gilt: 1/Rges = 1/R₁ + 1/R₂.
Der Gesamtwiderstand ist immer kleiner als der kleinste Einzelwiderstand.
Einfaches Beispiel
Zwei Widerstände mit 6 Ω und 3 Ω liegen parallel.
1/Rges = 1/(6 Ω) + 1/(3 Ω) = 1/(2 Ω)
Daraus folgt: Rges = 2 Ω.
Messen
Ein Amperemeter wird in Reihe in den gewünschten Zweig eingebaut. Ein Voltmeter wird parallel zum Widerstand angeschlossen.
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Animation und Simulation
Die Animation zeigt, wie elektrische Energie an einem Verbraucher umgesetzt wird.
Baue nun selbst eine Parallelschaltung in der interaktiven Simulation:
Interaktive Aufgaben
Quiz: Teste Dein Wissen
Wie sind Widerstände in einer Parallelschaltung verbunden? (An dieselben zwei Knoten) (!Hintereinander in einem einzigen Zweig) (!Nur an einen Knoten) (!Ohne Spannungsquelle)
Was gilt für die Spannung an parallelen Widerständen? (Sie ist an allen Widerständen gleich) (!Sie ist am ersten Widerstand immer am größten) (!Sie wird in jedem Zweig halbiert) (!Sie ist immer null)
Wie berechnet man den Gesamtstrom? (Man addiert die Teilströme) (!Man multipliziert die Teilströme) (!Man subtrahiert alle Teilströme) (!Man teilt den größten Teilstrom durch zwei)
Welche Formel gilt für zwei parallele Widerstände? (1 durch R ges gleich 1 durch R 1 plus 1 durch R 2) (!R ges gleich R 1 plus R 2) (!R ges gleich R 1 minus R 2) (!R ges gleich R 1 mal R 2)
Wie groß ist der Gesamtwiderstand im Vergleich zu den Einzelwiderständen? (Kleiner als der kleinste Einzelwiderstand) (!Größer als der größte Einzelwiderstand) (!Immer gleich dem größten Einzelwiderstand) (!Immer null)
Wie groß ist der Gesamtwiderstand von 6 Ohm und 3 Ohm parallel? (2 Ohm) (!3 Ohm) (!6 Ohm) (!9 Ohm)
Was geschieht mit dem Gesamtwiderstand, wenn ein weiterer Zweig hinzukommt? (Er wird kleiner) (!Er wird größer) (!Er bleibt immer gleich) (!Er wird unendlich groß)
In welchem Zweig fließt bei gleicher Spannung der größere Strom? (Im Zweig mit dem kleineren Widerstand) (!Im Zweig mit dem größeren Widerstand) (!In keinem Zweig) (!In allen Zweigen immer derselbe Strom)
Wie wird ein Amperemeter angeschlossen? (In Reihe in den zu messenden Zweig) (!Parallel zur Spannungsquelle) (!Direkt ohne Verbraucher an die Batterie) (!Außerhalb des Stromkreises)
Wie wird ein Voltmeter angeschlossen? (Parallel zum Widerstand) (!In Reihe vor alle Widerstände) (!Direkt als Kurzschluss) (!Nur an einen einzigen Pol)
Memory
| Parallelschaltung | Gleiche Spannung in allen Zweigen |
| Knotenregel | Summe der Teilströme |
| Ohmsches Gesetz | U gleich R mal I |
| Ersatzwiderstand | Kleiner als der kleinste Einzelwiderstand |
| Amperemeter | Messgerät in Reihe |
| Voltmeter | Messgerät parallel |
Drag and Drop
| Ordne die richtigen Begriffe zu. | Parallelschaltung |
|---|---|
| Spannung | In allen Zweigen gleich |
| Gesamtstrom | Summe der Teilströme |
| Gesamtwiderstand | Kleiner als jeder Einzelwiderstand |
| Amperemeter | In Reihe im Zweig |
| Voltmeter | Parallel zum Bauteil |
Kreuzworträtsel
| Knoten | Wie heißt ein Verbindungspunkt mehrerer Leitungen? |
| Spannung | Welche elektrische Größe ist in allen Zweigen gleich? |
| Teilstrom | Wie heißt der Strom in einem einzelnen Zweig? |
| Leitwert | Welche Größe ist der Kehrwert des Widerstands? |
| Amperemeter | Welches Gerät misst die Stromstärke? |
| Voltmeter | Welches Gerät misst die Spannung? |
LearningApps
Lückentext
Offene Aufgaben
Leicht
- Schaltplan: Zeichne eine Batterie und zwei parallel geschaltete Widerstände.
- Merksatz: Schreibe die drei Regeln zu Spannung, Stromstärke und Widerstand auf eine Lernkarte.
- Bildanalyse: Beschreibe am Schaltbild, wo sich der Strom teilt und wieder zusammenfließt.
- Erklärbild: Gestalte ein einfaches Bild mit zwei Wegen für den Strom.
Standard
- Simulation: Baue in der PhET-Simulation zwei Widerstände parallel und miss die Teilströme.
- Experiment: Baue mit Kleinspannung eine Parallelschaltung und erstelle eine Messwerttabelle.
- Erklärvideo: Produziere ein Video von höchstens zwei Minuten zu den drei Grundregeln.
- Rechenaufgabe: Erfinde drei Aufgaben zur Parallelschaltung und notiere die Lösungen.
Schwer
- Herleitung: Leite die Formel für zwei parallele Widerstände aus dem Ohmschen Gesetz her.
- Messunsicherheit: Vergleiche berechnete und gemessene Werte und erkläre mögliche Abweichungen.
- Fehlersuche: Entwickle eine fehlerhafte Messschaltung und erkläre, wie man sie verbessert.
- Alltagsbezug: Untersuche, warum Lampen in einem Haus meist parallel geschaltet sind.
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Lernkontrolle
- Stromaufteilung: Zwei Widerstände liegen an derselben Spannung. Erkläre ohne Rechnung, in welchem Zweig mehr Strom fließt und warum.
- Schaltungsvergleich: Vergleiche eine Reihen- und eine Parallelschaltung mit zwei gleichen Lampen. Begründe die Unterschiede.
- Planung: Entwirf einen Versuch, mit dem Du die Knotenregel prüfst. Nenne Aufbau, Messgrößen und erwartetes Ergebnis.
- Fehleranalyse: Ein Amperemeter wurde parallel zu einem Widerstand angeschlossen. Erkläre das Problem und korrigiere die Schaltung.
- Transfer: Begründe, warum ein weiterer paralleler Verbraucher den Gesamtwiderstand verkleinert und den Gesamtstrom vergrößert.
Lernnachweis
Für Deinen Lernnachweis solltest Du:
- eine Parallelschaltung sicher erkennen und zeichnen,
- die Regeln für Spannung, Stromstärke und Widerstand erklären,
- den Ersatzwiderstand berechnen,
- Amperemeter und Voltmeter richtig anschließen,
- Messwerte auswerten und die Sicherheitsregel zur Kleinspannung beachten.
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