Elektrischer Widerstand - Physik

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

Einleitung

Der elektrische Widerstand bremst den elektrischen Strom. Sein Formelzeichen ist R. Die Einheit heißt Ohm und hat das Zeichen Ω.

In diesem aiMOOC lernst Du, wie Widerstand, Spannung und Stromstärke zusammenhängen.

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Was ist elektrischer Widerstand?

Ein Leiter lässt elektrische Ladungen nicht völlig ungehindert fließen. Er setzt dem Strom einen Widerstand entgegen.

Ein großer Widerstand lässt bei gleicher Spannung nur eine kleine Stromstärke zu. Ein kleiner Widerstand lässt eine größere Stromstärke zu.

Formelzeichen und Einheit

Für den Widerstand gilt:

$R=\frac{U}{I}$

Dabei bedeuten:

1. R: Widerstand in Ohm
2. U: Spannung in Volt
3. I: Stromstärke in Ampere

Merke: 1 kΩ sind 1000 Ω. 1 MΩ sind 1.000.000 Ω.

Das Ohmsche Gesetz

Bei einem ohmschen Widerstand ist der Quotient aus Spannung und Stromstärke konstant. Die Temperatur muss dabei gleich bleiben.

$U=R\cdot I$

Beispiel: An einem Widerstand liegen 6 V an. Es fließen 0,2 A.

$R=\frac{6V}{\mathrm{0,2}A}=30\Omega$

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Die Kennlinie

Eine Kennlinie zeigt den Zusammenhang zwischen Spannung und Stromstärke.

Bei einem ohmschen Widerstand ist die Kennlinie eine Gerade durch den Ursprung. Wird der Widerstand warm, kann sich sein Wert ändern.

Fehler beim Erstellen des Vorschaubildes:

Datei:Ohm's Law. (- 3 Simple Examples).webm

Widerstand messen

Ein Multimeter kann den Widerstand messen. Stelle das Messgerät auf den Ω-Bereich.

Wichtig: Schalte die Stromquelle vor der Widerstandsmessung aus. Arbeite im Unterricht nur nach den Sicherheitsregeln Deiner Lehrkraft.

Datei:Multimeters-MS8215-Resistance.JPG

Widerstände erkennen

Viele kleine Bauteile tragen Farbringe. Diese Farbringe geben den Widerstandswert und seine Toleranz an.

Fehler beim Erstellen des Vorschaubildes:

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Lernbereiche

1. Elektrizitätslehre
2. Elektrischer Stromkreis
3. Elektrische Spannung
4. Elektrische Stromstärke
5. Ohmsches Gesetz
6. Messtechnik

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Was beschreibt der elektrische Widerstand? (Er beschreibt, wie stark der Stromfluss gehemmt wird) (!Er beschreibt nur die Farbe eines Kabels) (!Er beschreibt die Masse eines Elektrons) (!Er beschreibt die Lautstärke eines Geräts)

Welche Einheit hat der elektrische Widerstand? (Ohm) (!Volt) (!Ampere) (!Watt)

Welches Formelzeichen steht für den Widerstand? (R) (!U) (!I) (!P)

Welche Formel berechnet den Widerstand? (R = U geteilt durch I) (!R = U mal I) (!R = I geteilt durch U) (!R = U plus I)

Eine Spannung von 6 Volt erzeugt eine Stromstärke von 2 Ampere. Wie groß ist der Widerstand? (3 Ohm) (!8 Ohm) (!12 Ohm) (!0,3 Ohm)

Was geschieht bei gleicher Spannung, wenn der Widerstand größer wird? (Die Stromstärke wird kleiner) (!Die Stromstärke wird größer) (!Die Spannung verschwindet immer) (!Die Einheit wird zu Watt)

Welches Gerät kann einen Widerstand messen? (Multimeter) (!Thermometer) (!Barometer) (!Stoppuhr)

Was musst Du vor einer Widerstandsmessung tun? (Die Stromquelle ausschalten) (!Die Spannung erhöhen) (!Die Kabel erwärmen) (!Den Widerstand kurzschließen)

Wie sieht die Kennlinie eines ohmschen Widerstands aus? (Wie eine Gerade durch den Ursprung) (!Wie ein Kreis) (!Wie eine waagerechte Linie) (!Wie eine zufällige Zickzacklinie)

Welche Bedingung ist für das Ohmsche Gesetz wichtig? (Die Temperatur bleibt gleich) (!Der Widerstand muss leuchten) (!Die Spannung muss null sein) (!Das Kabel muss aus Holz sein)

Memory

Widerstand	hemmt den Stromfluss
Ohm	Einheit des Widerstands
Spannung	treibt den Strom an
Stromstärke	gibt die Stärke des Stroms an
Multimeter	misst elektrische Größen
Kennlinie	zeigt Messwerte in einem Diagramm

Drag and Drop

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Thema
R	Widerstand
U	Spannung
I	Stromstärke
Ohm	Einheit des Widerstands
Multimeter	Messgerät

Kreuzworträtsel

Widerstand	Welche Größe hemmt den elektrischen Strom?
Spannung	Welche Größe treibt den Strom an?
Ampere	Wie heißt die Einheit der Stromstärke?
Kennlinie	Wie heißt der Graph aus Messwerten von Spannung und Stromstärke?
Multimeter	Welches Gerät misst mehrere elektrische Größen?
Farbringe	Was zeigt bei vielen Widerständen den Wert des Bauteils an?

Lückentext

Vervollständige den Text.

Der elektrische Widerstand den Stromfluss.

Sein Formelzeichen ist .

Die Einheit des Widerstands heißt .

Die elektrische Spannung hat das Formelzeichen .

Die Stromstärke hat das Formelzeichen .

Der Widerstand wird mit der Formel R gleich U geteilt durch berechnet.

Ein Widerstand kann mit einem gemessen werden.

Bei einem ohmschen Widerstand ist die Kennlinie eine durch den Ursprung.

Offene Aufgaben

Leicht

1. Widerstände suchen: Finde in Deiner Umgebung drei Geräte, in denen Widerstände vorkommen könnten. Fotografiere oder zeichne sie.
2. Einheiten-Plakat: Gestalte ein kleines Plakat zu Ohm, Volt und Ampere.
3. Schaltbild: Zeichne eine Batterie, einen Widerstand und Leitungen als einfachen Stromkreis.
4. Mini-Erklärung: Erkläre in höchstens 30 Sekunden, was ein elektrischer Widerstand macht.

Standard

1. Formeldreieck: Gestalte ein eigenes Formeldreieck für U, R und I und erkläre seine Nutzung.
2. Messwerttabelle: Plane eine Messreihe mit verschiedenen Spannungen und notiere die erwarteten Stromstärken.
3. Kennlinie zeichnen: Zeichne aus vorgegebenen oder selbst gemessenen Werten eine Kennlinie.
4. Messanleitung: Erstelle eine bebilderte Anleitung für eine sichere Widerstandsmessung.

Schwer

1. Temperatur untersuchen: Entwickle eine Vermutung dazu, wie Wärme den Widerstand eines Metalldrahts verändert.
2. Versuch planen: Plane einen Versuch, mit dem Du prüfst, ob ein Bauteil ein ohmscher Widerstand ist.
3. Messfehler erklären: Untersuche, welche Fehler bei einer Widerstandsmessung entstehen können.
4. Technik-Projekt: Erkläre an einem Gerät, warum dort ein bestimmter Widerstand gebraucht wird.

Lernkontrolle

1. Zusammenhang erklären: Eine Lampe bekommt bei gleicher Spannung weniger Strom als eine zweite Lampe. Erkläre, was das über ihre Widerstände aussagt.
2. Kennlinien vergleichen: Zwei Geraden verlaufen durch den Ursprung. Eine Gerade ist steiler. Begründe, welcher Leiter den größeren Widerstand hat.
3. Messung beurteilen: Eine Person misst den Widerstand, während die Batterie noch angeschlossen ist. Erkläre das Problem und verbessere den Aufbau.
4. Bauteil auswählen: In einem Stromkreis soll die Stromstärke kleiner werden. Beschreibe, wie ein zusätzlicher Widerstand helfen kann.
5. Beobachtung deuten: Ein Draht wird beim Stromfluss warm und die Stromstärke sinkt. Erkläre einen möglichen Zusammenhang.

Lernnachweis

Für Deinen Lernnachweis solltest Du:

1. den elektrischen Widerstand in eigenen Worten erklären,
2. die Größen R, U und I mit ihren Einheiten sicher zuordnen,
3. das Ohmsche Gesetz anwenden,
4. eine einfache Kennlinie auswerten,
5. eine sichere Widerstandsmessung beschreiben,
6. ein Beispiel aus Alltag oder Technik erklären.

Links

Elektrischer Widerstand - Physik Elektrischer Widerstand Ohm Ohmsches Gesetz Elektrische Spannung Elektrische Stromstärke Strom-Spannungs-Kennlinie Multimeter Stromkreis