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Das Ohmsche Gesetz

Bei gleichbleibender Temperatur ist die Stromstärke in einem Leiter direkt proportional zur Spannung an ihm: V = I × R. R ist der Widerstand, gemessen in Ohm (Ω); 1 Ω = 1 V/1 A. Das V-I-Diagramm eines ohmschen Leiters ist eine Gerade durch den Ursprung.

🎬 Geschichte Schritt für Schritt

  1. Das ist ein Stromkreis: eine Batterie, ein Draht, ein Widerstand (rot) und ein Strommesser. Noch bewegt sich nichts.
  2. Die Batterie ist wie eine Pumpe. Sie schiebt die winzigen blauen Ladungen durch den Draht. Dieser Fluss ist die Stromstärke I.
  3. Jetzt verdoppeln wir die Spannung von 6 V auf 12 V. Schau, die Ladungen werden doppelt so schnell. Doppeltes V ergibt doppeltes I.
  4. Jetzt machen wir den Widerstand größer, von 6 Ω auf 12 Ω. Er bremst den Fluss, die Ladungen werden langsamer. Mehr R bedeutet weniger I.
  5. Alles zusammen: V = I × R. Bewege die Regler und prüfe selbst am Strommesser.

Tipp: Zieh die 3D-Szene, um sie zu drehen. Mit zwei Fingern zoomst du.

🤔 Häufige Zweifel, geklärt

Warum fließt nichts, bevor die Batterie antreibt?

Freie Elektronen in einem Draht bewegen sich nur zufällig hin und her. Erst eine Spannung gibt ihnen einen gleichmäßigen Schub in eine Richtung; ohne sie ist der Strom insgesamt null.

Warum verdoppelt doppeltes V die Stromstärke I?

Der Widerstand bleibt gleich, also lässt ein doppelt so starker Antrieb pro Sekunde doppelt so viel Ladung durch. Sieh im 3D, wie die Ladungen doppelt so schnell werden.

Warum ergibt ein größerer Widerstand eine kleinere Stromstärke?

Ein größeres R bedeutet mehr Zusammenstöße für die Elektronen, also kommen bei gleichem Antrieb pro Sekunde weniger Ladungen durch.

Ändert sich der Widerstand, wenn ich die Spannung ändere?

Nein, nicht bei einem ohmschen Leiter mit konstanter Temperatur. V und I ändern sich gemeinsam, und V/I bleibt gleich R. Probiere es mit dem V-Regler: R bleibt fest, während sich I ändert.

Warum folgt eine Glühlampe nicht dem Ohmschen Gesetz?

Ihr Glühfaden wird sehr heiß. Heißes Metall hat mehr Widerstand, also bleibt V/I nicht konstant und das V-I-Diagramm biegt sich.

Was sagt das Ohmsche Gesetz?

Die elektrische Spannung (V) treibt Ladung durch einen Stromkreis an, und der Ladungsfluss ist die Stromstärke (I). Im Jahr 1827 fand Georg Simon Ohm heraus: Bei einem Metalldraht mit gleichbleibender Temperatur bleibt V ÷ I immer gleich. Verdoppelst du V, verdoppelt sich I; machst du V dreimal so groß, wird I dreimal so groß. Also gilt I ∝ V, oder

V = I × R

Die Konstante R ist der Widerstand des Drahtes.

Widerstand und seine SI-Einheit

Widerstand ist die Eigenschaft eines Leiters, dem Fluss der Ladung entgegenzuwirken. Die bewegten Elektronen stoßen immer wieder an die schwingenden Atome des Metalls; das bremst sie. Die SI-Einheit ist das Ohm (Ω).

1 Ohm: Ein Leiter hat einen Widerstand von 1 Ω, wenn durch ihn ein Strom von 1 A fließt, während an seinen Enden eine Spannung von 1 V liegt. Also 1 Ω = 1 V/A.

Mit einem Schiebewiderstand (veränderlicher Widerstand) kannst du die Stromstärke ändern, ohne die Batterie zu wechseln. Gute Leiter (Kupfer, Silber) haben einen kleinen Widerstand; Isolatoren (Glas, Gummi) haben einen sehr großen Widerstand.

Versuch zur Überprüfung des Ohmschen Gesetzes

Schalte einen Nichromdraht (Widerstand), einen Strommesser, einen Schalter und eine Batterie aus Zellen in Reihe. Schließe ein Spannungsmessgerät parallel zum Nichromdraht an. Beginne mit einer Zelle und notiere die Anzeige I des Strommessers und die Anzeige V des Spannungsmessers. Nimm dann 2, 3 und 4 Zellen und notiere jedes Mal die Werte. Berechne für jede Zeile V/I: Es kommt fast immer dasselbe heraus. Trage V auf der y-Achse gegen I auf der x-Achse auf.

Das V-I-Diagramm

Bei einem Metalldraht mit konstanter Temperatur ist das V-I-Diagramm eine Gerade durch den Ursprung. Die Steigung (V/I) dieser Geraden ist der Widerstand. Eine steilere V-I-Gerade bedeutet einen größeren Widerstand. (Im I-V-Diagramm ist die Steigung 1/R, dort bedeutet eine steilere Gerade einen kleineren Widerstand.) Leiter, die eine Gerade ergeben, heißen ohmsch. Eine Glühlampe erwärmt sich, ihr Widerstand steigt, und ihr Diagramm biegt sich; auch eine Diode ist nicht ohmsch.

Wovon hängt der Widerstand ab?

Der Widerstand eines Drahtes hängt von seiner Länge, seiner Dicke (Querschnittsfläche), seinem Material und seiner Temperatur ab: R = ρL/A. Das wird ausführlich erklärt, mit einem 3D-Draht, den du dehnen kannst, in der Lektion Widerstand und spezifischer Widerstand.

Wichtige Formeln und Definitionen

Gelöste Beispiele

1. Eine 12-V-Batterie ist an einen Widerstand von 4 Ω angeschlossen. Berechne die Stromstärke.

I = V / R = 12 / 4 = 3 A.

2. Durch eine Lampe fließt ein Strom von 0.5 A, wenn 230 V anliegen. Berechne ihren Widerstand.

R = V / I = 230 / 0.5 = 460 Ω.

3. Welche Spannung braucht man, um 2 A durch ein Heizgerät mit 15 Ω zu treiben?

V = I × R = 2 × 15 = 30 V.

4. Durch einen Widerstand fließen 1.2 A bei 6 V. Welche Stromstärke fließt bei 15 V (gleiche Temperatur)?

R = 6 / 1.2 = 5 Ω. I = 15 / 5 = 3 A.

5. Ein Bügeleisen zieht 4 A aus einem 220-V-Netz. Berechne seinen Widerstand.

R = V / I = 220 / 4 = 55 Ω.

6. Bei einem Versuch sind die Messwerte (V, I) = (1.5 V, 0.3 A), (3 V, 0.6 A), (4.5 V, 0.9 A). Folgt der Draht dem Ohmschen Gesetz? Berechne R.

V/I = 1.5/0.3 = 3/0.6 = 4.5/0.9 = 5 Ω jedes Mal. Das Verhältnis ist konstant, also folgt der Draht dem Ohmschen Gesetz und R = 5 Ω.

Häufige Fehler

Übungsquiz

1. Das Ohmsche Gesetz lautet:
2. SI-Einheit des Widerstands:
3. 9 V an 3 Ω ergeben eine Stromstärke von:
4. Wenn die Länge eines Drahtes verdoppelt wird, dann sein Widerstand:
5. Das V-I-Diagramm eines ohmschen Leiters ist:

Üben: Beantworte diese selbst

Tippe oder wähle deine Antwort und drücke dann Prüfen. Nutze einen Tipp, wenn du nicht weiterkommst; die ganze Lösung erscheint nach deiner Antwort.

Häufig gestellte Fragen

Was ist das Ohmsche Gesetz in einfachen Worten?

Die Stromstärke in einem Draht steigt im gleichen Maß wie die Spannung an ihm, solange sich die Temperatur nicht ändert. V = IR.

Wer hat das Ohmsche Gesetz entdeckt?

Der deutsche Physiker Georg Simon Ohm hat es 1827 veröffentlicht.

Kommt das Ohmsche Gesetz in der Schule dran?

Ja. Es ist ein Kernthema des Kapitels Elektrizität im Physikunterricht der Mittelstufe und wird oft als Rechenaufgabe oder als Versuch zur Überprüfung gefragt.

Wo das unterrichtet wird

Canada (Ontario)Grade 9D. Physics
PolandSzkoła podstawowa, klasa VIIIElectricity
RomaniaClasa a VIII-aElectric and magnetic phenomena
Ukraine8 класElectrical phenomena
CBSE (India)Class 10Effects of Current
England (GCSE, A level)Year 106.2 Electricity
England (GCSE, A level)Year 104.2 Electricity
Japan高校1年Physical phenomena and use of energy
South Korea중학교 2학년Electricity and magnetism
FranceQuatrièmeEnergy
FranceSecondeWaves and signals
Russia8 классElectric and magnetic phenomena
China九年级(初三)Ch.17 Ohm's law

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