Reihenschaltung von Widerständen
Reihenschaltung von Widerständen
Reihenschaltung von Widerständen
Fach: Physik Klasse: 9
Einleitung
Bei einer Reihenschaltung liegen mehrere Widerstände hintereinander. Es gibt nur einen Weg für den elektrischen Strom.
Aufbau einer Reihenschaltung
Alle Bauteile liegen in einer Reihe. Wird der Stromkreis an einer Stelle unterbrochen, fließt nirgendwo mehr Strom.
Die drei wichtigsten Regeln
- Stromstärke: Durch alle Widerstände fließt dieselbe Stromstärke: I = I₁ = I₂
- Spannung: Die Gesamtspannung ist die Summe der Teilspannungen: Uges = U₁ + U₂
- Widerstand: Die Widerstände werden addiert: Rges = R₁ + R₂
Beispiel
Gegeben sind R₁ = 100 Ω, R₂ = 200 Ω und Uges = 12 V.
Gesamtwiderstand: Rges = 100 Ω + 200 Ω = 300 Ω
Mit dem Ohmschen Gesetz gilt:
I = U : R = 12 V : 300 Ω = 0,04 A
Die Teilspannungen sind:
U₁ = 4 V und U₂ = 8 V
Zusammen ergeben sie wieder 12 V.
Richtig messen
Ein Amperemeter wird in Reihe angeschlossen. Ein Voltmeter wird parallel zu dem Bauteil angeschlossen, dessen Spannung gemessen werden soll.
Sicherheit: Arbeite im Unterricht nur mit ungefährlicher Kleinspannung. Verbinde einen Versuchsaufbau niemals mit einer Steckdose.
Vergleich mit der Parallelschaltung
Bei der Reihenschaltung gibt es nur einen Stromweg. Bei der Parallelschaltung gibt es mehrere Stromwege.
Lernbereiche
- Elektrizitätslehre
- Stromkreis
- Elektrischer Widerstand
- Stromstärke
- Elektrische Spannung
- Ohmsches Gesetz
- Reihenschaltung
- Parallelschaltung
Interaktive Aufgaben
Quiz: Teste Dein Wissen
Wie sind Widerstände in einer Reihenschaltung angeordnet? (Hintereinander) (!Nebeneinander) (!Ohne Verbindung) (!Nur an einer Seite)
Wie groß ist die Stromstärke an verschiedenen Stellen einer Reihenschaltung? (Sie ist überall gleich) (!Sie ist am ersten Widerstand am größten) (!Sie ist am letzten Widerstand null) (!Sie wechselt ständig ihre Richtung)
Wie wird der Gesamtwiderstand berechnet? (Die Einzelwiderstände werden addiert) (!Die Einzelwiderstände werden multipliziert) (!Der größte Widerstand wird halbiert) (!Der kleinste Widerstand wird abgezogen)
Wie groß ist der Gesamtwiderstand bei 100 Ohm und 200 Ohm in Reihe? (300 Ohm) (!100 Ohm) (!200 Ohm) (!20000 Ohm)
Welche Beziehung gilt für die Spannungen? (Die Gesamtspannung ist die Summe der Teilspannungen) (!Alle Teilspannungen sind immer null) (!Die Gesamtspannung ist kleiner als jede Teilspannung) (!Spannungen spielen keine Rolle)
Was passiert mit dem Gesamtwiderstand, wenn ein weiterer Widerstand in Reihe ergänzt wird? (Er wird größer) (!Er wird kleiner) (!Er bleibt immer gleich) (!Er wird null)
Was passiert bei gleicher Spannung meist mit der Stromstärke, wenn der Gesamtwiderstand größer wird? (Sie wird kleiner) (!Sie wird größer) (!Sie bleibt immer gleich) (!Sie wird unendlich groß)
Welche Einheit hat der elektrische Widerstand? (Ohm) (!Volt) (!Ampere) (!Watt)
Was geschieht, wenn die Reihenschaltung an einer Stelle unterbrochen wird? (Der Stromfluss stoppt überall) (!Nur der erste Widerstand fällt aus) (!Die Stromstärke verdoppelt sich) (!Die Spannung verschwindet aus der Batterie)
Zwölf Volt liegen an drei gleichen Widerständen in Reihe. Welche Spannung liegt an jedem Widerstand? (Vier Volt) (!Drei Volt) (!Sechs Volt) (!Zwölf Volt)
Memory
| Reihenschaltung | Ein Stromweg |
| Stromstärke | Überall gleich |
| Gesamtspannung | Summe der Teilspannungen |
| Gesamtwiderstand | Summe der Einzelwiderstände |
| Amperemeter | In Reihe anschließen |
| Voltmeter | Parallel zum Bauteil anschließen |
Drag and Drop
| Ordne die richtigen Begriffe zu. | Reihenschaltung |
|---|---|
| Stromstärke | Gleich an allen Stellen |
| Gesamtwiderstand | Größer als jeder Einzelwiderstand |
| Teilspannung | Fällt an einem Widerstand ab |
| Unterbrechung | Öffnet den gesamten Stromkreis |
| Ohm | Einheit des Widerstands |
Kreuzworträtsel
| Widerstand | Welche elektrische Größe wird mit R bezeichnet? |
| Stromstärke | Welche Größe ist in der Reihenschaltung überall gleich? |
| Spannung | Welche Größe wird in Volt gemessen? |
| Amperemeter | Welches Messgerät misst den elektrischen Strom? |
| Voltmeter | Welches Messgerät misst die elektrische Spannung? |
| Stromkreis | Was muss geschlossen sein, damit Strom fließt? |
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Lückentext
Offene Aufgaben
Leicht
- Schaltplan: Zeichne eine Batterie, einen Schalter und zwei Widerstände in Reihe.
- Merksatz: Erkläre die drei wichtigsten Regeln mit eigenen Worten.
- Gesamtwiderstand: Berechne den Gesamtwiderstand von 50 Ω, 100 Ω und 150 Ω.
- Medienanalyse: Sieh Dir eine Animation an und beschreibe den Weg des Stroms.
Standard
- Experiment: Baue mit einer Batterie und zwei Widerständen eine Reihenschaltung auf. Nutze nur sichere Kleinspannung.
- Messprotokoll: Miss die Stromstärke an drei Stellen und vergleiche die Werte.
- Teilspannung: Miss die Spannungen an zwei Widerständen und prüfe ihre Summe.
- Erklärvideo: Erstelle ein kurzes Video zur Formel für den Gesamtwiderstand.
Schwer
- Spannungsteiler: Untersuche, wie sich die Spannung auf zwei verschieden große Widerstände verteilt.
- Versuchsplanung: Plane einen Versuch zum Zusammenhang zwischen Gesamtwiderstand und Stromstärke.
- Fehleranalyse: Erkläre mögliche Gründe für kleine Unterschiede zwischen Rechnung und Messung.
- Vergleich: Erstelle eine Übersicht zu Reihen- und Parallelschaltung.
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Lernkontrolle
- Lichterkette: Erkläre, warum bei einer alten Lichterkette alle Lampen ausgehen können, wenn eine Lampe unterbrochen ist.
- Schaltungsplanung: Wähle aus mehreren Widerständen eine Kombination mit genau 600 Ω Gesamtwiderstand und begründe Deine Auswahl.
- Stromänderung: Erkläre, wie sich die Stromstärke verändert, wenn bei gleicher Spannung ein weiterer Widerstand ergänzt wird.
- Messwerte prüfen: In einem Versuch werden an zwei Stellen verschiedene Stromstärken gemessen. Nenne mögliche Messfehler und schlage eine Prüfung vor.
- Transfer: Zwei Widerstände in Reihe werden vertauscht. Beurteile, welche Messwerte gleich bleiben und welche nicht.
Lernnachweis
Für einen Lernnachweis solltest Du:
- einen einfachen Schaltplan lesen und zeichnen können
- den Gesamtwiderstand berechnen können
- die Regeln für Stromstärke und Spannung erklären können
- das Ohmsche Gesetz anwenden können
- Messgeräte richtig in einen Stromkreis einbauen können
- Ergebnisse aus Messung und Rechnung vergleichen können
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