Das Ohmsche Gesetz - Physik

Diesen aiMOOC als Battle spielen: Deutsch, Klasse 9-10, G-Niveau

Einleitung

Das Ohmsche Gesetz verbindet drei elektrische Größen: Spannung, Stromstärke und Widerstand. Du kannst damit einfache Aufgaben zu Stromkreisen lösen.

Fach: Physik Klasse: 9

Das Gesetz ist nach dem Physiker Georg Simon Ohm benannt.

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Lernbereiche

1. Elektrizitätslehre: Grundgrößen in elektrischen Stromkreisen
2. Messen in der Physik: Spannung und Stromstärke richtig messen
3. Mathematische Zusammenhänge: Formeln umstellen und Größen berechnen
4. Diagramme: U-I-Kennlinien lesen und deuten

Die drei elektrischen Größen

Größe	Formelzeichen	Einheit
Spannung	U	Volt V
Stromstärke	I	Ampere A
Widerstand	R	Ohm Ω

Die Spannung treibt den elektrischen Strom an. Der Widerstand hemmt den Strom. Die Stromstärke zeigt, wie stark der Strom fließt.

Die Formel

Für einen ohmschen Widerstand bei gleichbleibender Temperatur gilt:

U = R · I

Daraus folgen:

I = U : R

R = U : I

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Einfache Beispiele

Beispiel 1: U = 6 V und R = 3 Ω.

I = U : R = 6 V : 3 Ω = 2 A

Beispiel 2: R = 10 Ω und I = 0,5 A.

U = R · I = 10 Ω · 0,5 A = 5 V

Zusammenhang im Diagramm

Bei einem ohmschen Widerstand ist die Stromstärke direkt proportional zur Spannung. Verdoppelst Du U, dann verdoppelt sich I. Im U-I-Diagramm entsteht eine Gerade durch den Ursprung.

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Messen im Stromkreis

Ein Amperemeter wird in Reihe geschaltet. Ein Voltmeter wird parallel zum Bauteil geschaltet.

Arbeite im Schulversuch nur mit einer sicheren Kleinspannung. Verwende niemals eine Steckdose.

Datei:Ohm's law experiment with two resistors.jpg

Wann gilt das Gesetz?

Das Ohmsche Gesetz gilt für ohmsche Widerstände, wenn sich zum Beispiel die Temperatur nicht ändert. Bei einer Glühlampe kann der Draht heiß werden. Dann verändert sich der Widerstand.

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Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Welche Formel beschreibt das Ohmsche Gesetz? (U = R · I) (!U = R + I) (!U = R : I) (!U = I - R)

Welche Einheit gehört zur elektrischen Spannung? (Volt) (!Ampere) (!Ohm) (!Watt)

Welche Einheit gehört zur elektrischen Stromstärke? (Ampere) (!Volt) (!Ohm) (!Joule)

Welche Einheit gehört zum elektrischen Widerstand? (Ohm) (!Ampere) (!Volt) (!Coulomb)

Wie groß ist die Stromstärke bei 6 Volt und 3 Ohm? (2 Ampere) (!3 Ampere) (!6 Ampere) (!18 Ampere)

Wie groß ist die Spannung bei 4 Ohm und 0,5 Ampere? (2 Volt) (!4 Volt) (!8 Volt) (!0,125 Volt)

Wie groß ist der Widerstand bei 12 Volt und 3 Ampere? (4 Ohm) (!9 Ohm) (!15 Ohm) (!36 Ohm)

Was geschieht bei gleichem Widerstand, wenn die Spannung verdoppelt wird? (Die Stromstärke verdoppelt sich) (!Die Stromstärke halbiert sich) (!Die Stromstärke bleibt gleich) (!Der Stromkreis wird unterbrochen)

Was geschieht bei gleicher Spannung, wenn der Widerstand größer wird? (Die Stromstärke wird kleiner) (!Die Stromstärke wird größer) (!Die Spannung wird null) (!Die Stromstärke bleibt immer gleich)

Unter welcher Bedingung gilt das Ohmsche Gesetz für einen ohmschen Widerstand? (Die Temperatur bleibt gleich) (!Der Stromkreis ist offen) (!Die Spannung ist immer null) (!Es gibt keinen Widerstand)

Memory

Spannung	treibt elektrische Ladungen an
Stromstärke	beschreibt den Ladungsfluss
Widerstand	hemmt den elektrischen Strom
Volt	Einheit der Spannung
Ampere	Einheit der Stromstärke
Ohm	Einheit des Widerstands

Drag and Drop

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Bedeutung
Voltmeter	parallel zum Bauteil
Amperemeter	in Reihe im Stromkreis
Ohmscher Widerstand	gleichbleibendes Verhältnis von Spannung und Stromstärke
Größerer Widerstand	kleinere Stromstärke bei gleicher Spannung
Größere Spannung	größere Stromstärke bei gleichem Widerstand

Kreuzworträtsel

Spannung	Welche elektrische Größe besitzt das Formelzeichen U?
Ampere	Wie heißt die Einheit der Stromstärke?
Widerstand	Welche Größe hemmt den elektrischen Strom?
Voltmeter	Welches Gerät misst die elektrische Spannung?
Stromstaerke	Welche elektrische Größe besitzt das Formelzeichen I?
Gerade	Welche Form hat die Kennlinie eines ohmschen Widerstands?

Lückentext

Vervollständige den Text.

Die elektrische Spannung besitzt das Formelzeichen . Die Stromstärke wird mit bezeichnet. Der elektrische Widerstand besitzt das Formelzeichen . Das Ohmsche Gesetz lautet . Die Einheit der Spannung heißt . Die Einheit der Stromstärke heißt . Die Einheit des Widerstands heißt . Bei gleichem Widerstand führt eine größere Spannung zu einer .

Offene Aufgaben

Leicht

1. Formeldreieck: Zeichne ein eigenes Formeldreieck mit U, R und I.
2. Erklärbild: Gestalte ein Bild, das Spannung, Stromstärke und Widerstand erklärt.
3. Rechenaufgabe: Erfinde eine einfache Aufgabe zu I = U : R und löse sie.
4. Lernvideo: Nimm ein einminütiges Video auf, in dem Du die Formel U = R · I erklärst.

Standard

1. Stromkreis: Zeichne eine Schaltung mit Batterie, Widerstand, Amperemeter und Voltmeter.
2. Messreihe: Plane eine Messung mit mehreren Spannungen und trage die Stromstärken in eine Tabelle ein.
3. U-I-Diagramm: Zeichne aus einer Messwerttabelle ein Diagramm und beschreibe die Linie.
4. Alltagsvergleich: Erkläre das Ohmsche Gesetz mit einem Wasserrohr-Modell und nenne auch eine Grenze des Vergleichs.

Schwer

1. Experiment: Untersuche mit sicherer Kleinspannung, ob ein Bauteil ein ohmscher Widerstand ist.
2. Fehleranalyse: Erkläre, warum ein heißer Glühdraht nicht immer einen konstanten Widerstand besitzt.
3. Modellkritik: Vergleiche das Ohmsche Gesetz mit dem Verhalten einer Glühlampe oder einer Leuchtdiode.
4. Interview: Befrage eine Fachkraft aus Elektrotechnik oder Physik zur Bedeutung des Ohmschen Gesetzes und fasse die Antworten zusammen.

Lernkontrolle

1. Smartphone-Ladegerät: Ein Verbraucher erhält 5 V und hat einen Widerstand von 10 Ω. Berechne die Stromstärke und erkläre, was das Ergebnis bedeutet.
2. Vergleich von Widerständen: Zwei Widerstände werden nacheinander an dieselbe Spannung angeschlossen. Begründe, durch welchen Widerstand die größere Stromstärke fließt.
3. Diagrammanalyse: Eine U-I-Kennlinie ist keine Gerade. Erkläre, was Du daraus über den Widerstand des Bauteils schließen kannst.
4. Versuchsplanung: Beschreibe einen sicheren Versuch, mit dem Du das Ohmsche Gesetz prüfen kannst. Nenne unabhängige, abhängige und konstante Größen.
5. Messfehler: Eine Gruppe schaltet das Voltmeter in Reihe. Erkläre den Fehler und beschreibe die richtige Schaltung.
6. Temperaturwirkung: Begründe, warum eine Erwärmung des Leiters die Auswertung einer Messreihe verändern kann.

Lernnachweis

Für Deinen Lernnachweis solltest Du:

1. die Größen U, I und R erklären,
2. die Formel U = R · I sicher umstellen,
3. einfache Rechnungen mit Einheiten durchführen,
4. Amperemeter und Voltmeter richtig in einen Stromkreis einzeichnen,
5. ein U-I-Diagramm auswerten,
6. erklären, wann ein Bauteil als ohmscher Widerstand gilt.

Links

Das Ohmsche Gesetz - Physik Ohmsches Gesetz Elektrische Spannung Elektrische Stromstärke Elektrischer Widerstand Stromkreis Georg Simon Ohm U-I-Diagramm