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Elektrotechnische Grundlagen und Gleichstrom – Reihenschaltungen berechnen

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Elektrotechnische Grundlagen und Gleichstrom – Reihenschaltungen berechnen

Zielgruppe: Auszubildende in elektrotechnischen Berufen

Lernzeit: ca. 75–90 Minuten

Kurzbeschreibung: Stromstärke, Spannungsaufteilung und Gesamtwiderstand in Gleichstrom-Reihenschaltungen berechnen. Mit Stromlaufbildern, Signaldiagrammen, Simulationen und praxisnahen Aufgaben.

Deine Lernziele:

Reihenschaltung: Du erkennst einen Stromkreis ohne Verzweigung.
Elektrischer Widerstand: Du berechnest den Gesamtwiderstand.
Elektrische Stromstärke: Du bestimmst den gemeinsamen Strom.
Elektrische Spannung: Du berechnest die Teilspannungen.
Spannungsteiler: Du erklärst das Verhältnis zwischen Widerständen und Spannungen.
Fehlersuche: Du vergleichst Sollwerte mit Simulationsergebnissen und begründest mögliche Abweichungen.

Sicherheit: Alle praktischen Lernhandlungen erfolgen ausschließlich in einer virtuellen Schaltungssimulation oder an einem geeigneten, berührungssicheren Schulungsmodell unter fachkundiger Aufsicht. Reale Elektroarbeiten dürfen nur entsprechend qualifizierte und beauftragte Personen nach den geltenden Sicherheitsregeln durchführen. Auch Kleinspannungen und Stromquellen können gefährliche Ströme oder Erwärmungen verursachen. Quizresultate, Simulationsergebnisse und Lernnachweise sind keine Arbeitsfreigabe.

Einleitung

In diesem Lernkurs untersuchst Du eine wichtige Grundschaltung der Gleichstromtechnik: die Reihenschaltung ohmscher Widerstände.

Du lernst mit kurzen Erklärungen, Schaltbildern, Videos und einem konkreten Ausbildungsfall.

Leitfrage: Was passiert mit dem Strom und den Spannungen, wenn zwei Widerstände hintereinander geschaltet werden?

Lerneinheit 1: Gleichstrom verstehen

Dauer: 5 Minuten

Bei einer idealen konstanten Gleichspannung bleiben Betrag und Polarität der Quellspannung zeitlich gleich.

Bei einem geschlossenen Stromkreis mit konstanten ohmschen Widerständen ist auch die Stromstärke zeitlich konstant.

Signaldiagramm: Gleichstrom und Wechselstrom im Vergleich.

Merke: Gleichstrom hat eine gleichbleibende Stromrichtung. Sein Betrag muss dabei nicht grundsätzlich konstant sein. In diesem Kurs rechnen wir mit einer konstanten Gleichspannungsquelle und idealisierten ohmschen Widerständen.

Mini-Aufgabe: Erkläre, warum in unserem Modell eine konstante Spannung bei unverändertem Widerstand zu einem konstanten Strom führt.

Feedback: Nach dem ohmschen Gesetz gilt I = U / R. Bleiben U und R unverändert, bleibt auch I unverändert.

Lerneinheit 2: Den Stromlaufplan lesen

Dauer: 8 Minuten

Eine Reihenschaltung besitzt nur einen Strompfad ohne Verzweigung.

Drei Grundregeln:

Größe	Regel
Strom	I = I1 = I2 = ...
Spannung	Uges = U1 + U2 + ...
Widerstand	Rges = R1 + R2 + ...

Die Regeln gelten hier für ideale Leitungen und ohmsche Widerstände im stationären Gleichstromkreis.

Merksatz: Der Strom ist überall gleich. Die Teilspannungen und Widerstände werden addiert.

Stromlaufbild und Vergleich

Links: Reihenschaltung – ein Strompfad.

Rechts: Parallelschaltung – mehrere Strompfade.

Denkfrage: Warum ist der Gesamtwiderstand bei positiven Einzelwiderständen in Reihe immer größer als jeder Einzelwiderstand?

Feedback: Weil alle positiven Widerstandswerte addiert werden. Jeder weitere Widerstand erhöht den Gesamtwiderstand.

Lerneinheit 3: Mit dem ohmschen Gesetz rechnen

Dauer: 8 Minuten

Das ohmsche Gesetz verknüpft Spannung, Strom und Widerstand:

$U = R \cdot I$

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

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

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

Einheitenhilfe: 1 A = 1000 mA; 1 kΩ = 1000 Ω.

Video: Ohmsches Gesetz und Leistungsberechnung

Mini-Aufgabe: Berechne den Strom bei 12 V und 600 Ω.

Feedback: I = 12 V / 600 Ω = 0,02 A = 20 mA. Die Einheit Ampere ergibt sich aus Volt geteilt durch Ohm.

Lerneinheit 4: Ausbildungsfall – Widerstandskette berechnen

Dauer: 15 Minuten

Der Ausbildungsauftrag

Du arbeitest in der Ausbildungswerkstatt eines Betriebs für Automatisierungstechnik.

Vor der Inbetriebnahme einer 12-V-Lernschaltung sollst Du die Sollwerte zweier hintereinander geschalteter Widerstände berechnen und in einer Simulation überprüfen.

Gegeben:

Bauteil	Wert
Ideale Gleichspannungsquelle	12 V
Widerstand R1	100 Ω
Widerstand R2	200 Ω

Stromlaufbild des Ausbildungsfalls

          I →
     ┌──[ R1 100 Ω ]──[ R2 200 Ω ]──┐
     │                               │
     └─────────( + 12 V − )──────────┘

          U1 = ?       U2 = ?
          Rges = ?     I = ?

Auftrag: Berechne zuerst den Gesamtwiderstand, dann den Strom und anschließend die Teilspannungen.

Schritt 1: Gesamtwiderstand

$R_{g e s} = R_{1} + R_{2}$

$R_{g e s} = 100 Ω + 200 Ω = 300 Ω$

Schritt 2: Stromstärke

$I = \frac{U_{g e s}}{R_{g e s}}$

$I = \frac{12 V}{300 Ω} = 0,04 A$

Ergebnis: 40 mA

Dieser Strom fließt durch beide Widerstände.

Schritt 3: Spannungsaufteilung

$U_{1} = I \cdot R_{1} = 4 V$

$U_{2} = I \cdot R_{2} = 8 V$

Probe:

$U_{1} + U_{2} = 4 V + 8 V = 12 V$

Die Summe der Teilspannungen stimmt mit der Quellspannung überein.

Ergebnisübersicht

Größe	Sollwert
Gesamtwiderstand	300 Ω
Strom durch R1	40 mA
Strom durch R2	40 mA
Spannung an R1	4 V
Spannung an R2	8 V

Merke: Ein größerer Einzelwiderstand verursacht bei gleichem Strom einen größeren Spannungsabfall.

Lerneinheit 5: Spannungsaufteilung

Dauer: 8 Minuten

Das Bild zeigt eine Spannungsaufteilung mit europäischen Widerstandssymbolen.

Die Teilspannung berechnest Du direkt mit der Spannungsteilerregel:

$U_{1} = U_{g e s} \cdot \frac{R_{1}}{R_{g e s}}$

$U_{2} = U_{g e s} \cdot \frac{R_{2}}{R_{g e s}}$

Für unseren Ausbildungsfall:

$U_{2} = 12 V \cdot \frac{200}{300} = 8 V$

Video: Reihenschaltung und Herleitung der Spannungsteilerregel

Video: Spannungsteilerregel kurz erklärt

Spannungsteiler mit Abgriff

Bei einem unbelasteten Spannungsteiler wird die Ausgangsspannung zwischen dem Abgriff und dem Bezugspunkt gemessen.

Wichtig: Wird am Abgriff ein Verbraucher angeschlossen, ist die ursprüngliche Schaltung nicht mehr nur eine reine Reihenschaltung. Die Belastung verändert die Ausgangsspannung.

Lerneinheit 6: Signaldiagramme lesen

Dauer: 7 Minuten

Jetzt betrachtest Du, wie sich die Stromstärke und die Spannungsabfälle ändern, wenn ein idealer Schalter in der Simulation geöffnet und geschlossen wird.

Signaldiagramm – idealisiertes Ein- und Ausschalten

Zeit →       t0                    t1

Schalter
offen        │                     │ offen
geschlossen  └─────────────────────┘

I       0 mA │       40 mA         │ 0 mA
U1       0 V │        4 V          │ 0 V
U2       0 V │        8 V          │ 0 V

             EIN                   AUS

Zustand	I	U1	U2
Schalter offen	0 mA	0 V	0 V
Schalter geschlossen	40 mA	4 V	8 V
Schalter wieder offen	0 mA	0 V	0 V

Die Werte gelten für den idealisierten Stromkreis mit zwei ohmschen Widerständen und vollständig geöffnetem beziehungsweise geschlossenem Schalter. Einschaltvorgänge, Kontaktprellen und parasitäre Eigenschaften sind nicht berücksichtigt.

Denkfrage: Weshalb zeigen die Spannungsabfälle an den Widerständen im offenen Stromkreis jeweils 0 V?

Feedback: Ohne geschlossenen Strompfad fließt kein Strom. Daher gilt an jedem idealen Widerstand U = I · R = 0 V. Die Quellspannung liegt dann über der Unterbrechung an.

Lerneinheit 7: Berührungssicher simulieren

Dauer: 15 Minuten

Virtuelles Gleichstromlabor

PhET – Stromkreise schalten: Virtuelles Gleichstrom-Labor

Interaktive Gleichstromsimulation starten

Simulation: PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, https://phet.colorado.edu – CC BY-NC 4.0. Die Simulation wird über die Originalseite aufgerufen und hier nicht kopiert oder verändert.

Dein virtueller Arbeitsauftrag:

Schaltplan: Erstelle in der Simulation eine ideale 12-V-Quelle mit R1 = 100 Ω und R2 = 200 Ω in Reihe.
Strommessung: Miss den Strom mit dem virtuellen Strommessgerät im Strompfad.
Spannungsmessung: Miss die Teilspannungen mit dem virtuellen Spannungsmesser jeweils parallel zum betrachteten Widerstand.
Messprotokoll: Notiere die angezeigten Werte und vergleiche sie mit Deiner Rechnung.
Simulation: Ändere R2 virtuell auf 300 Ω. Sage vorher voraus, wie sich I, U1 und U2 verändern.

Hinweis: Verwende ausschließlich die Software. Verwechsle virtuelle Messgeräte und virtuelle Verbindungsleitungen nicht mit einer Anleitung zum realen Arbeiten an elektrischen Anlagen.

Strom und Spannung messen

Messprinzip: Ein Amperemeter wird in den Strompfad eingefügt. Ein Voltmeter wird parallel zur Messstrecke angeschlossen.

Die Abbildung enthält zusätzlich eine LED und weitere Bauteile. Sie dient hier nur der Darstellung der Messgerätepositionen, nicht als Ersatz für unseren reinen Widerstandsstromkreis. Eine LED ist kein ohmscher Widerstand.

Virtuelles Messprotokoll

Messgröße	Berechneter Sollwert	Simulation: Istwert
Rges	300 Ω	...
I	40 mA	...
U1	4 V	...
U2	8 V	...

Feedback: Im idealen Modell müssen die Ergebnisse übereinstimmen. Abweichungen können durch falsche Schaltungsverbindungen, abweichende Bauteilwerte oder fehlerhafte Messpositionen entstehen. Prüfe zuerst das virtuelle Stromlaufbild.

Lerneinheit 8: Gestufte Übungsaufgaben

Dauer: 15 Minuten

Basisaufgabe: Gesamtwiderstand und Strom

Eine Reihenschaltung besitzt eine Quellspannung von 12 V, R1 = 150 Ω und R2 = 250 Ω.

Berechne Rges und I.

Hilfe 1 – Denkimpuls: In einer Reihenschaltung werden die Einzelwiderstände addiert.

Hilfe 2 – Formel: Rges = R1 + R2 und I = Uges / Rges.

Hilfe 3 – Begründetes Feedback:

Rges = 400 Ω und I = 30 mA.

Warum? 150 Ω + 250 Ω = 400 Ω. Daraus folgt 12 V / 400 Ω = 0,03 A = 30 mA.

Selbstkontrolle: Berechne zusätzlich U1 = 4,5 V und U2 = 7,5 V. Die Summe ergibt 12 V.

Anwendungsaufgabe: Widerstand ändern

Im Ausbildungsfall wird R2 von 200 Ω auf 300 Ω erhöht. R1 bleibt 100 Ω, die Quelle bleibt bei 12 V.

Berechne I, U1 und U2. Überprüfe Deine Vorhersage in PhET.

Hilfe 1 – Denkimpuls: Der Gesamtwiderstand steigt. Was bedeutet das für den Strom?

Hilfe 2 – Rechenweg: Rges = 400 Ω. Berechne nun I = 12 V / 400 Ω.

Hilfe 3 – Begründetes Feedback:

I = 30 mA, U1 = 3 V, U2 = 9 V.

Warum? Durch den größeren Gesamtwiderstand sinkt der Strom. Der größere Einzelwiderstand R2 erhält mit 9 V den größeren Anteil der Gesamtspannung.

Transferaufgabe: Belasteter Spannungsteiler

Ein Spannungsteiler hat R1 = 100 Ω und R2 = 200 Ω an 12 V. Zusätzlich wird ein virtueller Lastwiderstand von 200 Ω parallel zu R2 geschaltet.

Erkläre, warum die bisherige Ausgangsspannung von 8 V nicht erhalten bleibt.

Hilfe 1 – Denkimpuls: Der Lastwiderstand bildet zusammen mit R2 einen parallelen Zweig.

Hilfe 2 – Rechenweg: Der Ersatzwiderstand von zwei gleichen parallelen 200-Ω-Widerständen beträgt 100 Ω.

Hilfe 3 – Begründetes Feedback:

R2 parallel zur Last ergibt 100 Ω. In Reihe mit R1 ergibt dies 200 Ω. Der Gesamtstrom beträgt 60 mA.

Die Spannung am parallelen Zweig beträgt daher 6 V.

Warum? Die Last verändert den unteren Ersatzwiderstand. Die einfache Spannungsteilerregel mit den ursprünglichen 100 Ω und 200 Ω ist für diese belastete Schaltung nicht mehr gültig.

Lerneinheit 9: Virtuelle Fehlersuche und Leistung

Dauer: 8 Minuten

Virtueller Fehlerfall: Unterbrechung

Simuliere eine vollständige Unterbrechung des Strompfads bei R2.

Vorhersage: I = 0 mA.

Begründung: Ein unterbrochener Strompfad lässt keinen stationären Gleichstrom fließen. An R1 und R2 selbst entsteht dann im idealisierten Modell kein Spannungsabfall. Die Quellspannung liegt über der Unterbrechung.

Virtueller Fehlerfall: Überbrückter Widerstand

Simuliere ausschließlich virtuell eine ideale Überbrückung von R2.

Dann bleibt nur R1 = 100 Ω im wirksamen Strompfad.

$I = \frac{12 V}{100 Ω} = 0,12 A$

Ergebnis: 120 mA

Feedback: Der Gesamtwiderstand sinkt von 300 Ω auf 100 Ω. Deshalb verdreifacht sich der Strom. Dieser Fehlerfall darf nicht durch experimentelles Kurzschließen realer Stromkreise nachgestellt werden.

Leistungsbetrachtung

Die elektrische Leistung eines ohmschen Widerstands ergibt sich aus:

$P = U \cdot I = I^{2} \cdot R$

Für unseren ursprünglichen Ausbildungsfall:

$P_{1} = 4 V \cdot 0,04 A = 0,16 W$

$P_{2} = 8 V \cdot 0,04 A = 0,32 W$

Transferfrage: Wäre ein realer Widerstand R2 mit einer Nennbelastbarkeit von 0,25 W für diesen rechnerischen Betriebszustand ausreichend?

Feedback: Nein. Die berechnete Verlustleistung von 0,32 W liegt über 0,25 W. Eine reale Bauteilauswahl erfordert darüber hinaus fachliche Prüfung von Temperatur, Toleranzen, Belastbarkeit und Herstellerangaben. Die Berechnung erteilt keine Freigabe zur Verwendung.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Welche Eigenschaft besitzt der Strom in einer Reihenschaltung? (Er ist an jeder Stelle gleich groß) (!Er verdoppelt sich an jedem Widerstand) (!Er ist am letzten Widerstand immer null) (!Er hängt nur von der Position im Stromkreis ab)

Wie groß ist der Gesamtwiderstand von 100 Ω und 200 Ω in Reihe? (300 Ω) (!50 Ω) (!100 Ω) (!200 Ω)

Wie groß ist der Strom bei 12 V und 300 Ω? (40 mA) (!4 mA) (!120 mA) (!300 mA)

Welche Spannung fällt an 100 Ω bei 40 mA ab? (4 V) (!8 V) (!12 V) (!40 V)

Welche Spannung fällt an 200 Ω bei 40 mA ab? (8 V) (!2 V) (!4 V) (!20 V)

Was geschieht bei gleichbleibender Gesamtspannung mit dem Strom, wenn der Gesamtwiderstand steigt? (Er sinkt) (!Er steigt immer) (!Er bleibt zwangsläufig gleich) (!Er wechselt die Richtung)

Wie wird ein Strommessgerät zur Messung eines Zweigstroms grundsätzlich angeschlossen? (In Reihe mit dem betrachteten Strompfad) (!Parallel zur Spannungsquelle) (!Immer ohne Verbindung zum Stromkreis) (!Direkt zwischen die Quellpole)

Wie wird ein Spannungsmessgerät zur Messung eines Spannungsabfalls grundsätzlich angeschlossen? (Parallel zum betrachteten Bauteil) (!In Reihe mit allen Widerständen) (!An nur einen einzigen Messpunkt) (!Als Ersatz für die Spannungsquelle)

Welcher Strom fließt bei vollständiger Unterbrechung einer idealen Widerstandsreihenschaltung? (Kein Strom) (!Der doppelte Nennstrom) (!Immer genau ein Ampere) (!Der Strom des größten Widerstands)

Welche Aussage zur Sicherheitsfreigabe ist richtig? (Ein bestandener Wissenstest ersetzt keine fachliche Beauftragung) (!Ein bestandenes Quiz erlaubt Arbeiten an Netzspannung) (!Eine Simulation ersetzt die Sicherheitsprüfung) (!Ein Lernnachweis ist automatisch eine Arbeitsfreigabe)

Memory

Ordne die passenden Begriffe und Beschreibungen einander zu.

Gesamtwiderstand	Summe der Einzelwiderstände in Reihe
Reihenstrom	Überall gleich große Stromstärke
Teilspannung	Spannungsabfall an einem einzelnen Bauteil
Ohmsches Gesetz	Zusammenhang zwischen Strom Spannung und Widerstand
Maschenregel	Summe der Spannungsabfälle entspricht der Quellspannung
Amperemeter	Messgerät im betrachteten Strompfad
Voltmeter	Messgerät parallel zur Messstrecke

Drag and Drop

Ordne jedem Fachbegriff die passende Beschreibung zu.

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Bedeutung
Gesamtwiderstand	Summe der Einzelwiderstände
Reihenstrom	Gleiche Stromstärke an jeder Stelle
Teilspannung	Spannungsabfall am Einzelwiderstand
Amperemeter	Messgerät im Strompfad
Voltmeter	Messgerät parallel zum Bauteil
Stromkreisunterbrechung	Vollständiges Ausbleiben des Stromflusses
Spannungsteiler	Aufteilung der Quellspannung im Widerstandsverhältnis

Kreuzworträtsel

Widerstand	Welche elektrische Größe wird in Ohm angegeben?
Spannung	Welche elektrische Größe wird in Volt gemessen?
Stromstärke	Welche Größe wird in Ampere angegeben?
Reihenschaltung	Wie heißt eine Schaltung ohne Verzweigung zwischen ihren in Reihe liegenden Bauteilen?
Spannungsteiler	Wie nennt man eine Widerstandsschaltung zur Aufteilung einer Eingangsspannung?
Maschenregel	Welche kirchhoffsche Regel beschreibt die Summe der Spannungen in einer geschlossenen Masche?

LearningApps

Weitere interaktive Übungen suchen:

Die Suchergebnisse sind ergänzende Angebote. Ihre fachliche Eignung und die Rechte der jeweiligen Inhalte müssen einzeln geprüft werden.

Lückentext

Eine Reihenschaltung besitzt nur einen

ohne Verzweigung.

In einer Reihenschaltung ist die Stromstärke an jeder Stelle

groß.

Der Gesamtwiderstand ergibt sich durch die

der Einzelwiderstände.

Der Gesamtwiderstand unseres Ausbildungsfalls beträgt

Ohm.

Die Quellspannung beträgt im Ausbildungsfall

Volt.

Der Strom durch beide Widerstände beträgt

Milliampere.

Am Widerstand R1 fallen

Volt ab.

Am Widerstand R2 fallen

Volt ab.

Die Summe der Teilspannungen entspricht der

.

Der elektrische Widerstand wird in der Einheit

angegeben.

Ein Spannungsmessgerät wird zum betrachteten Bauteil

angeschlossen.

Bei einer vollständigen Unterbrechung ist der Strom gleich

.

Die Verlustleistung an R2 beträgt im Ausbildungsfall

Watt.

Ein bestandener Wissenstest ersetzt keine betriebliche

.

Offene Aufgaben

Erstelle die Ergebnisse als kurze Dokumentation mit Skizzen, Berechnungen oder Screenshots aus einer sicheren Simulation.

Leicht – Basis

Stromlaufplan: Zeichne eine Gleichstrom-Reihenschaltung mit zwei Widerständen und beschrifte die Bauteile.
Ohmsches Gesetz: Berechne den Strom bei 12 V und einem Gesamtwiderstand von 200 Ω. Gib das Ergebnis in Ampere und Milliampere an.
Elektrische Spannung: Markiere in einem Stromlaufbild Quellspannung und Teilspannungen.
Gleichstrom: Erstelle ein einfaches Signaldiagramm für einen zeitlich konstanten Gleichstrom.

Standard – Anwendung

Reihenschaltung: Berechne für 12 V, 100 Ω und 300 Ω den Gesamtwiderstand, den Strom und beide Teilspannungen.
Schaltungssimulation: Baue den ursprünglichen Ausbildungsfall virtuell nach und dokumentiere Deine Messwerte.
Strommessung: Zeichne ein virtuelles Messkonzept mit Amperemeter und zwei Voltmetern. Begründe die Messpositionen.
Fehleranalyse: Untersuche in der Simulation eine Unterbrechung des Strompfads und erkläre die Beobachtungen.

Schwer – Transfer

Spannungsteiler: Untersuche rechnerisch einen belasteten Spannungsteiler und erkläre, weshalb die Ausgangsspannung sinkt.
Elektrische Leistung: Berechne die Verlustleistungen beider Widerstände des Ausbildungsfalls und beurteile die rechnerische Belastung.
Fehlersuche: In einer idealen Simulation werden bei 12 V nur 10 mA statt 40 mA angezeigt. Berechne den dazugehörigen wirksamen Gesamtwiderstand und entwickle begründete Fehlerhypothesen.
Technische Dokumentation: Gestalte ein kurzes digitales Lernvideo oder eine bebilderte Anleitung zur Reihenschaltung. Kennzeichne Simulationen und reale Elektroarbeiten eindeutig und erkläre die Grenzen einer Lernkontrolle.

Begründetes Feedback zu den Aufgaben

Niveau	Erwartete Lösung	Begründung
Basis – Stromberechnung	60 mA	12 V / 200 Ω = 0,06 A. Durch die Reihenschaltung fließt überall derselbe Strom.
Basis – Signaldiagramm	Konstante Linie bei unveränderten Betriebsbedingungen	In unserem idealisierten Modell bleiben Quelle und Widerstand konstant.
Anwendung – geänderter Widerstand	400 Ω; 30 mA; 3 V und 9 V	Die Teilspannungen verhalten sich wie die Einzelwiderstände. Ihre Summe beträgt 12 V.
Anwendung – Unterbrechung	Kein Strom	Ohne geschlossenen Strompfad kann kein stationärer Gleichstrom fließen.
Transfer – belasteter Spannungsteiler	Ausgangsspannung kleiner als im unbelasteten Zustand	Die Parallelschaltung der Last mit dem unteren Widerstand reduziert dessen Ersatzwiderstand und damit seinen Spannungsanteil.
Transfer – Fehlersuche	Wirksamer Gesamtwiderstand 1200 Ω	12 V / 0,01 A = 1200 Ω. Das weist unter den Modellannahmen auf eine abweichende Schaltung oder zusätzliche Widerstände hin, beweist aber keine bestimmte Fehlerursache.

Bewertungskriterium: Eine richtige Zahl ohne Rechenweg oder physikalische Begründung reicht bei Anwendungs- und Transferaufgaben nicht aus.

Lernkontrolle

Bearbeite diese Aufgaben ohne automatische Lösungsvorgabe. Begründe Deine Antworten jeweils schriftlich.

Spannungsaufteilung: Zwei Widerstände werden in Reihe betrieben. Einer ist dreimal so groß wie der andere. Leite das Verhältnis der Teilspannungen her.
Ohmsches Gesetz: Begründe, weshalb sich der Strom bei konstanter Quellspannung halbiert, wenn alle Einzelwiderstände verdoppelt werden.
Fehlerdiagnose: Erläutere, wie Du anhand eines Stromlaufbilds und virtueller Messwerte eine Unterbrechung von einer Überbrückung eines Einzelwiderstands unterscheiden kannst.
Spannungsteiler: Erkläre den Unterschied zwischen einem unbelasteten und einem belasteten Spannungsteiler. Nutze dazu eine Schaltskizze.
Elektrische Leistung: Ein Widerstand setzt rechnerisch mehr Leistung um als seine Nennbelastbarkeit zulässt. Erläutere die Konsequenzen für eine reale Schaltung und welche fachlichen Prüfungen zusätzlich erforderlich wären.
Messabweichung: Die Simulation zeigt für eine Schaltung einen kleineren Strom als vorhergesagt. Entwickle mindestens drei mögliche Ursachen und beschreibe, wie Du sie ausschließlich in der Simulation überprüfen würdest.

Lernnachweis

Für einen erfolgreichen Lernnachweis reichst Du folgende Unterlagen ein:

Stromlaufbild: Eine korrekt beschriftete Reihenschaltung mit Spannungsquelle und Einzelwiderständen.
Berechnung: Gesamtwiderstand, Strom und Teilspannungen mit Einheiten und nachvollziehbaren Rechenwegen.
Simulation: Ein Screenshot oder virtuelles Messprotokoll mit dem Soll-Ist-Vergleich.
Signaldiagramm: Eine zeitliche Darstellung für geöffneten und geschlossenen Schalter.
Transfer: Eine begründete Analyse eines veränderten Widerstands oder einer simulierten Störung.
Sicherheitsreflexion: Eine kurze Erklärung, warum Simulation, Quiz und Lernnachweis keine Freigabe für Elektroarbeiten darstellen.

Beurteilung:

Kriterium	Erwartung
Fachliche Richtigkeit	Korrekte Zusammenhänge und Rechenwerte
Dokumentation	Verständliche Schaltbilder, Einheiten und Messprotokolle
Anwendung	Nachvollziehbarer Soll-Ist-Vergleich
Transfer	Begründete Vorhersagen und Fehlerhypothesen
Sicherheit	Eindeutige Trennung von Simulation und realer Elektroarbeit

Wichtig: Der Lernnachweis dokumentiert ausschließlich den Lernerfolg. Die Beurteilung ersetzt weder eine elektrotechnische Qualifikation noch eine betriebliche Beauftragung, Gefährdungsbeurteilung oder Arbeitsfreigabe.

OERs zum Thema

Wikipedia: Reihenschaltung

Fachlich geprüfte Quellen

LEIFIphysik – Reihenschaltung von Widerständen: Grundregeln und Herleitung des Gesamtwiderstands.
LEIFIphysik – Messsimulation: Digitale Lernversuche zu Reihen- und Parallelschaltungen.
Elektronik-Kompendium – Reihenschaltung von Widerständen: Strom, Spannungsabfälle und Widerstand.
Elektronik-Kompendium – Formelsammlung: Gesamtwiderstand und Spannungsteilerregel.
Wikipedia – Reihenschaltung: Eigenschaften und weiterführende Theorie.
Wikipedia – Spannungsteiler: Unbelastete und belastete Spannungsteiler.

Mediennachweise und Nutzungsrechte

Die eingebundenen Schaltbilder stammen von Wikimedia Commons. Die angegebenen Dateiseiten dokumentieren Urheberschaft und Lizenz.

Medium	Urheber / Lizenz
Series circuit.svg	Mets501; CC BY-SA 3.0
Types of current.svg	Zureks; Public Domain
Direct current symbol.svg	Remember the dot; Public Domain
Reihenschaltung.svg	Fleshgrinder; Public Domain
Resistors in Series.svg	Inductiveload; Public Domain
Series and parallel circuits.svg	Xyzzy n; CC BY-SA 3.0
Ohm's law triangle.svg	Public Domain; Versionsgeschichte und Beteiligte auf der Dateiseite
Voltage division.svg	Assassingr; Public Domain
Voltage divider.svg	Public Domain; Dateiversionen und Urheberangaben auf Commons
SimpleCircuit.SVG	Christopher Pritchard; Public Domain

Lizenzen: CC BY-SA 3.0 und CC BY-NC 4.0. Bei einer Weiterverwendung sind die jeweils auf den Originaldateiseiten angegebenen Bedingungen zu beachten.

PhET: Lizenzinformation des Anbieters. Die hier verlinkte HTML-Simulation steht nach Anbieterangaben unter CC BY-NC 4.0. Nichtkommerzielle Nutzung im Unterricht ist unter den Lizenzbedingungen möglich; kommerzielle Weiterverwendung kann eine gesonderte Lizenz erfordern.

YouTube: Die drei eingebundenen Videos stammen von externen Anbietern. Sie werden hier über die jeweiligen YouTube-Adressen eingebettet, nicht als eigene freie Dateien veröffentlicht. Die Videos werden dadurch nicht automatisch zu frei lizenzierten OER.

Eigene Darstellungen: Die Text-Stromlaufbilder, das zeitliche Signaldiagramm, die Aufgaben und die berechneten Beispielwerte dieses Lernkurses wurden für diesen Kurs erstellt.