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Du hast jetzt schon viel über den elektrischen Strom erfahren. Jetzt die Frage aller Fragen (elektrischen Strom betreffend):

Kann man elektrischen Strom verbrauchen?

Wenn nein, wofür bezahlt man dann, wenn man die "Stromrechnung" bezahlt?

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Aufgabe 3 / Der Strom in der Parallel- und Reihenschaltung

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Aufgabe 3 / Der Strom in der Parallel- und Reihenschaltung

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I.) Parallelschaltung
a.) Was passiert mit dem Strom, der aus der Stromquelle kommt, an den Verzweigungen des Stromkreis?
b.) Betrachte die Abbildung 4 bei der Parallelschaltung: Wie hängen der Strom Ig, I1 und I2 zusammen?
c.) löse die Aufgabe 1 auf der Seite 106 (Parallelschaltung)
d.) was passiert, wenn hier ein Lämpchen defekt wird?

II.) Reihenschaltung
a.) Wie sind hier die Bauteile der Schaltung angeordnet (Gucke mal bei Seite 107 Bild 1)?
b.) Wenn hier 50 LEDs hintereinander geschaltet sind und durch die erste LED fließt ein Strom von 10 mA (Milliampere), wie groß ist dann der Strom, der aus der Stromquelle kommt?
c.) was passiert hier, wenn ein Lämpchen defekt wird?

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Der Strom in der Reihenschaltung

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Der Strom in der Parallelschaltung

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Artikel in Arbeit...

Der elektrische Widerstand ist eine physikalische Größe die den Zusammenhang zwischen der Spannung am Leiter und der Stromstärke im Leiter beschreibt.

Der Widerstand ist eine Eigenschaft des Materials, aus dem der Leiter hergestellt ist. Für manche Stoffe gilt das Ohmsche Gesetz:

%%R=\frac UI%%

Demnach ist der Widerstand der Quotient aus Spannung und Stromstärke.

Gilt bei einem bestimmten Stoff das Ohmsche Gesetz, ist die Stromstärke proportional zu der Spannung:

%%U\sim I%%

Zusammenhang zwischen Spannung und Stromstärke

Zur Veranschaulichung kann ein Versuchsaufbau wie in Abb. 1 dienen.

In einem Stromkreis, mit veränderbarer Spannung, befindet sich ein Leite, zum Beispiel Eisen.

Die Spannung wird zunächst auf eine bestimmte Größe %%V%% eingestellt und der Wert der Stromstärke ab%%I%% gelesen.

Nun wird die Spannung erhöht und erneut die Stromstärke gemessen.

Die Werte in einem Diagramm wie in Abb. 2 eingetragen.

Die gemessenen Punkte ergeben die Kennlinie des Widerstands bzw. die U-I-Kennlinie.

Zum Vergleich kann der Versuch mit anderen Stoffen wiederholt werden, zum Beispiel Grafit und Konstantan.

Abb. 1: Versuchsaufbau

Abb. 2: Diagramm schematisch. Rot: Eisen, Grün: Konstantan, Blau: Grafit

Beobachtung

Mit zunehmender Spannung erhöht sich in allen drei Fällen die Stromstärke.

Bei Grafit nimmt die Stromstärke schneller zu und bei Eisen langsamer.

Für Konstantan erhält man eine Ursprungsgerade. Die Spannung ist proportional zu der Stromstärke.

Für Konstantan gilt das Ohmsche Gesetz. Der Widerstand %%R=\frac UI%% bleibt konstant.

Widerstand eines Leiters

In elektischen Leitern, z.B. Metallen, drängen sich die Elektronen zwischen den Metallatomen durch. Durch Stöße mit den Atomen verlieren die Elektronen verlieren an Energie und das Strömen wird behindert. Es kann vorkommen, dass in einem Metall an einzelnen Stellen fremde Atome sitzen, z.B. Kohlenstoff in einem Eisendraht, oder dass an einigen Stellen Atome fehlen. Solche Defekte beeinflussen das Strömen der Elektonen.

Man kann also sagen, dass der Leiter dem Strom einen Widerstand entgegensetzt. Dieser wird auch als elektrischer Widerstandbezeichnet.

Auch die Temperatur hat einen Einfluss: Die Atome im Leiter sitzen nicht fest in einem starren Gitter, sondern wirbeln um ihren Platz herum, umso schneller, je wärmer es ist. In den meisten Metallen steigt deshalb der Widerstand mit der Temperatur.

Doch was passiert mit der Energie der Elektronen? Sie wird in Wärmeenergie umgewandelt. Diesen Effekt kennt man aus dem Alltag. So ist dies zum Beispiel die Funktion der alten Glühbirne oder einer Herdplatte. Der Wolframdraht der Glühlampe erwärmt sich durch den Widerstand des Drahtes.

Abb. 3: Widerstand im Leiter

Abb. 4: Glühbirne

Abb. 5: Herdplatte

Beim Betrachten des Models mit den Elektronen die sich zwischen den Metallatomen "durchzwängen" wird auch die Beobachtung aus dem Versuch nachvollziehbar, dass verschiedene Materialien unterschiedliche Widerstände besitzen. Die Metalle haben unterschiedliche Atomdichten,unterschieldich viele freie Elektronen pro Atom u.s.w...

Was hätte man gemessen, wäre in dem Versuch eine dickere Leitung verwendet worden? Das würde bedeuten, dass der Querschnitt größer wäre und somit mehr Elektronen auf einmal fließen könnten. Mehr Elektronen (Ladung) pro Zeit bedeuten eine höhere Stromstärke. Laut der Formel %%R=\frac UI%% wäre der Widerstand bei gleicher Spannung also niedriger. Was ist wenn das Kabel länger ist? Dann müssten die selben Elektronen eine längere Strecke zurücklegen und dabei an viel mehr Atomen vorbeikommen. Sie werden also stärker ausgebremst.

Tatsächlich hängt der Gesamtwiderstand eines Leiters von dessen Geometrie ab, sowie von einem stoffspezifischen Widerstand des Materials.

Spezifischer Widerstand

Der spezifische Widerstand ist eine stoffbezogene Konstante. Nach Definition der Wert des Widerstandes eines 1 m langen Leiters mit dem Querschnitt 1 mm² bei 20°. Somit gilt für den "tatsächlichen" Widerstand eines Leiterstücks: %%R=\rho\cdot\frac lA%% mit %%l%% die Länge des Leiters, %%A%% die konstante Querschnittsfläche und %%\rho%% ( rho) dem spezifischen Widerstand.

Formeln und Berechnungen

Kategorie

Formeln und Einheiten

Bemerkungen

Formelzeichen

%%R%%

SI- Einheit:

%%\lbrack R\rbrack=\Omega%%

Nach Georg Simon Ohm

Formel

%%R=\frac UI%%

Spannung durch Stromstärke, Merkhilfe "Rudi" für R ist U durch I

%%R=\rho\cdot\frac lA%%

Spezifischer Widerstand mal Länge durch Querschnittsfläche.

Abb. 6: Ohmscher Widerstand

Abb. 7: Regelbarer Widerstand

Hallo, in der Abb.1 sollte das Wort Ampermeter durch Amperemeter ersetzt werden. Die Nummerierung der Abb. im Artikel ist nicht konsequent. Im 2. Abschnitt kommt Abb 2 zweimal vor und am Ende gibt es die Abb. 3 auch zweimal. Gruß Kowalsky
Antwort abschicken

Nish 2019-08-16 16:02:20+0200

Hallo Kowalsky,

sehr aufmerksam von dir! :) Ich habe eben die Nummerierung der Abbildungen angepasst. Passt das jetzt auch so für dich?

Den Fehler in Abb. 1 habe ich nicht ändern können, v.a. aus aktuellen Zeitgründen, und ich nicht die Quelle habe. Ich hoffe, da kümmert sich jdn. noch darum. Dein Kommentar hier geht ja nicht verloren ;)

LG,
Nish

Hallo Nish, soweit alles okay. LG Kowalsky

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Elektrischer Widerstand und das Ohmsche Gesetz

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Artikel in Arbeit... Der elektrische Widerstand ist eine physikalische Größe die den Zusammenhang zwischen der Spannung am Leiter und der Stromstärke im Leiter beschreibt. Der Widerstand ist eine Eigenschaft des Materials, aus dem der Leiter hergestellt ist. Für manche Stoffe gilt das Ohmsche Gesetz: %%R=\frac UI%% Demnach ist der Widerstand der Quotient aus Spannung und Stromstärke.

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2. Aufgaben zur Webseite (Schreibe die Fragen und zugehörige Antwort in deinen Ordner. Erstelle die Zeichnungen mit Bleistift und Lineal. Arbeite ordentlich!):  

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2. Aufgaben zur Webseite (Schreibe die Fragen und zugehörige Antwort in deinen Ordner. Erstelle die Zeichnungen mit Bleistift und Lineal. Arbeite ordentlich!):  

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2a.) Elektrischer Strom und Stromstärke:
Wann sprechen wir davon, dass ein elektrischer Strom fließt ?
Wer oder was fließt da von wo nach wo?
Wie bestimmt man die Stärke des fließenden Stromes?

2b.)Elektrischer Widerstand und ...
Was versteht man unter dem "Elektrischen Widerstand"?
Was passiert, wenn man in einem Stromkreis die Spannung erhöht?
Welchen Einfluss auf den Elektrischen Widerstand hat
- Die Querschnittsfläche eines elektrischen Leiters?
- Die Länge eines elektrischen Leiters?
- Das Material eines elektrischen Leiters?

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In Arbeit...

Unter dem elektrischen Strom verstehen wir einen Ladung stransport. Strom ist eine Bewegung von Ladungsträgern.

Formal gilt für die Stromstärke %%I=\frac Qt%% mit der Ladung %%Q%%, in der Zeit %%t%% durch den Leiter fließt.

Stromfluss

Wenn der Pluspol und Minuspol einer Spannungsquelle z. B. einer Batterie verbunden werden, fließen die Elektronen vom Minuspol zum Pluspol. Damit wurde die Spannungsquelle kurzgeschlossen. Vorsicht! Nicht jede Spannungsquelle verträgt einen Kurzschluss.

Wenn sich ein Verbraucher in der Leitung befindet dann haben wir einen Stromkreis.

Stromrichtung

Abb. 1: Technische Stromrichtung
Die technische Stromrichtung ist aus historischen Gründen vom Plus zum Minuspol festgelegt. Sie ist definiert durch die Stromrichtung von positiver elektrischer Ladung. In der Physik insbesondere in der Elektrizitätslehre wird sie zur Berechnung und Beschreibung elektrischer Phänomene verwendet.

Abb.2: Bewegung positiver und negativer Ladungsträger
Die physikalische Stromrichtung gibt die Bewegung der Ladungsträger an. So bewegen sich zum Beispiel positive Ionen Richtung Minuspol oder Elektronen Richtung Pluspol.

Stromstärke

Die Stromstärke I ist definiert als die Ladungsmenge Q, die pro Zeiteinheit eine Stelle eines Leiters passiert.

Modellhafte Veranschaulichung

Abb.4: Ausschnitt eines Leiters schematisch

Sei die Stromstärke in einem Stromkreis 1 Ampere und wir betrachten eine bestimmte Stelle des Stromkreises.

Abb.5: Markierung der Elektronen, die nach einer Sekunde die Stelle passieren

Die Stromstärke 1 Ampere bedeutet dass 6 240 000 000 000 000 000 Elektronen an der Zählstelle vorbeifließen.

In einem geschlossenen Stromkreis führt ein Verbraucher zu einem elektrischen Widerstand %%R%%. Dieser Widerstand und die Spannung %%U%%, die von der Spannungsquelle festgelegt wird, bestimmen die Stromstärke im Stromkreis, z.B.durch das Ohmsche Gesetz: %%I=U/R%%.

Formeln und Berechnungen

Formelzeichen

Intensität (Stärke des Stroms)

SI- Einheit:

%%\lbrack I\rbrack=1\;Ampere%% %%=1\;A%%

nach André Marie Ampère (1775-1836)

Formel

Ladung pro Zeit

Umrechnung von Einheiten

Quellenangabe:

Literaturreferenz: ...

Alle Abbildungen: Eigene Darstellung

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In Arbeit... Unter dem elektrischen Strom verstehen wir einen Ladung stransport. Strom ist eine Bewegung von Ladungsträgern. Formal gilt für die Stromstärke %%I=\frac Qt%% mit der Ladung %%Q%%, in der Zeit %%t%% durch den Leiter fließt. Wenn der Pluspol und Minuspol einer Spannungsquelle z. B.

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1. Aufgaben zur Webseite (Schreibe die Fragen und zugehörige Antwort in deinen Ordner. Erstelle die Zeichnungen mit Bleistift und Lineal. Arbeite ordentlich!): 

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1. Aufgaben zur Webseite (Schreibe die Fragen und zugehörige Antwort in deinen Ordner. Erstelle die Zeichnungen mit Bleistift und Lineal. Arbeite ordentlich!): 

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Woraus besteht ein einfacher elektrischer Stromkreis, was sind seine Bestandteile (Oberbegriffe)?
Wann spricht man von einem offenen Stromkreis?
Wann spricht man von einem geschlossenen Stromkreis?

Wie kann man einen elektrischen Stromkreis darstellen (zeichnen)? Nenne 2 Formen und zeichne je ein Beispiel!
Nenne je mindestens 2 Beispiele zu den Bestandteilen des elektrischen Stromkreises.

Mit welchem anderen Kreislauf kann man den elektrischen Stromkreis vergleichen?

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Wenn an elektrischen Strom gedacht wird, kommt einem häufig eine Glühbirne, ein Stromkabel oder eine Batterie bzw die Steckdose in den Sinn. Aus diesen Komponenten besteht auch der "einfache" Stromkreis. Genauer gesagt sind das:

eine Spannungs-/ "Strom"quelle

eine Leitung

ein Verbraucher

Abb.1: Stromkreis Schematisch

Abb.2: Schaltplan

Man unterscheidet zwischen einem geschlossenen und offenen Stomkreis.

Offener Stromkreis

Beim offenen Stromkreis fließt kein Strom. In Abbildung 1 und 2 ist ein solcher Stromkreis dargestellt. Die Leitung ist unterbrochen und somit leuchtet die Glühlampe nicht.

Hier dagegen leuchtet die Glühbirne. Von der Stromquelle aus kann der Strom zum Verbraucher hin und auf einem anderen Weg zurück fließen.

Abb. 3: Geschlosssener Stromkreise

Stromquelle

Die Stromquelle liefert dem Kreis Energie in Form von elektrischen Strom. Dabei liegt eine bestimmte Spannung an, die unabhängig vom Verbraucher ist. Typische Strom/Spannungsquellen:

Netzspannung

Akkumulatoren

Batterien

Generator

Beachte! Elektrischer Strom kann lebensgefährlich sein. Man sollte bereits ab 25V Spannung Vorsichtsmaßnahmen ergreifen.

Leiter

Als Leiter werden häufig leitende Metalle in Form von Drähten genutzt. Da Kupfer eine gute Leitfähigkeit besitzt findet es viele Anwendungen. Weitere Leiter sind z. B.

Eisen

Aluminium

Graphit

Salzlösungen

Neon

Beachte! Auch Flüssigkeiten und Gase können Strom leiten.

Verbraucher

Z. B. Lampen, die elektrische Energie in Licht- und Wärmeenergie überführen, oder Motoren, die elektrische Energie in mechanische Energie umwandeln, zählen zu den elektrischen Verbrauchern. Sie besitzen einen Widerstand, was die Stromstärke beeinflusst. Einige Beispiele

Glühlampe

Ohm'scher Widerstand

Mobilfunkgerät

allgemein elektrische Geräte

Modellhafter Vergleich

Die Vorgänge in einem elektrischen Stromkreis sind vergleichbar so wie im Wasserkreislauf. Beachte, dass dies nur ein Modell ist, das zum Verstehen der physikalischen Eigenschaften dient.

Wasserkreislauf

Abb.4: Wasserkreislauf

Elektrischer Stromkreis

Abb.5: Geschlossener Sromkreis

Die Wasserteilchen werden von der Wasserpumpe angetrieben und es entsteht ein Überschuss an Teilchen. Diese wandern zur Turbine und bringen sie zum Rotieren.

Die Energie der Pumpe wurde an die Turbine übertragen.

Die Wasserteilchen müssen dennoch unten wieder zurück, damit der Kreislauf bestehen bleibt.

Falls das Ventil geschlossen ist, wird der Kreislauf unterbrochen.

Die Spannungsquelle entspricht der Wasserpumpe. Hier entsteht somit ein Elektronenüberschuss ( Minuspol). Daher wandern die Elektronen Richtung Verbraucher.

Die Energie aus der Spannungsquelle wird an den Verbraucher übertragen.

Die Elektronen müssen wieder zum Pluspol um den Stromkreis zu erhalten.

Falls der Schalter offen ist, fließt kein Strom.

Quellenangaben und Verweise:

Man könnte zusätzlich noch eine Parallelschaltung einfügen.
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Renate 2017-07-18 07:24:48+0200

Hallo katrinfertl,
danke für die Anregung! - Aber ich denke, dann müsste man wahrscheinlich noch einiges mehr in diesen Artikel einfügen: zum Beispiel, was eine Reihenschaltung ist, und was überhaupt ein Widerstand ist usw.

Damit würde dieser Artikel aber dann wohl zu lang werden.
Daher sind die Themen Widerstände, Reihenschaltung, Parallelschaltung usw. ausgelagert in andere Artikel. Schau dazu doch mal auf die Themenseite "Stromkreise mit ohmschen Widerständen" (https://de.serlo.org/46626). Dort sollten diese Themen zu finden sein.

Hier in diesem Artikel hier soll es, denke ich, nur um den elektrischen Stromkreis in seiner einfachsten Form gehen.
Überlegen könnte man allerdings, ob man in den Artikel am Ende noch Verlinkungen und Hinweise auf kompliziertere Stromkreise einfügen sollte. - Was meinst du dazu?

Gruß
Renate

# data[].attributes.attachment_link.description
Wenn an elektrischen Strom gedacht wird, kommt einem häufig eine Glühbirne, ein Stromkabel oder eine Batterie bzw die Steckdose in den Sinn. Aus diesen Komponenten besteht auch der "einfache" Stromkreis. Genauer gesagt sind das: eine Spannungs-/ "Strom"quelle eine Leitung ein Verbraucher Abb.1: Stromkreis Schematisch Abb.2: Schaltplan Man unterscheidet zwischen einem geschlossenen und offenen Stomkreis.