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Experiment Knotenregel

An einer Verzweigung teilt sich der Strom auf — aber es geht dabei nichts verloren. Drei Amperemeter beweisen es dir.

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Erklärung — was hineinfließt, fließt auch heraus

Ein Knoten ist eine Stelle im Stromkreis, an der sich Leitungen verzweigen. Dort teilt sich der Strom auf die Zweige auf.

  • Kein Speicher:Im Knoten kann sich keine Ladung ansammeln – er ist nur ein Stück Draht.
  • Nichts geht verloren:Die Elektronen verschwinden im Knoten nicht und stauen sich dort auch nicht.
  • Pro Sekunde:Was in einer Sekunde hineinfließt, fließt in derselben Sekunde auch wieder heraus.

Wie viel Strom in welchen Zweig geht, prüfst du mit drei Amperemetern nach.

  • Aufteilung:Sie hängt von den Widerständen ab – der Zweig mit dem kleineren Widerstand bekommt den größeren Anteil.
  • Summe bleibt:Die Zweigströme ergeben zusammen immer den Gesamtstrom.
  • Aufbau:Ein Amperemeter vor dem Knoten, je eines in jedem Zweig.

Wie teilt sich der Strom am Knoten?

Öffne und schließe die Schalter und verschiebe die Regler für R₁ und R₂. Beobachte dabei die drei Messwerte: Was passiert mit I, wenn ein Zweig geschlossen wird? Und stimmt die Gleichung darunter in jeder Einstellung?

Öffne die Schalter oder verändere die Widerstände. Beobachte die Stromstärken am Knoten K.

Parallelschaltung mit zwei Zweigen und drei Strommessgeräten Eine ideale Spannungsquelle mit 6 Volt versorgt zwei verstellbare Widerstände. Am Knoten K teilt sich der Gesamtstrom I in I eins und I zwei. Die Schalter lassen sich anklicken oder mit Tab und Enter bedienen. Die Messwerte stehen auch unter der Schaltung.
I · hinein0,50 A = I₁ · hinaus0,30 A + I₂ · hinaus0,20 A

Was in den Knoten hineinfließt, fließt insgesamt auch wieder heraus.

Ideales Modell: 6 V bleiben konstant. Pfeile zeigen die technische Stromrichtung.

Halte fest: I ist immer so groß wie I₁ + I₂ — egal, wie du die Widerstände einstellst. Ein kleinerer Widerstand in einem Zweig zieht mehr Strom durch diesen Zweig und erhöht den Gesamtstrom.

Knotenregel (1. Kirchhoffsches Gesetz)
Iges = I1 + I2 + I3 + …
Iges

Stromstärke vor dem Knoten in Ampere (A).

I1, I2, …

Stromstärken in den einzelnen Zweigen in Ampere (A).

Selbst bauen: der Knoten im Steckbrett-Labor

Die Schaltung oben ist fest verdrahtet — hier baust du sie selbst. Tippe auf Knoten mit drei Amperemetern: Das Steckbrett-Labor stellt eine Parallelschaltung mit zwei Lampen auf, ein Amperemeter misst den Gesamtstrom, je eines den Strom im Zweig. Ersetze dann eine Lampe durch einen Widerstand und verstelle ihn — vergleiche nach jeder Änderung I mit I₁ + I₂. Wechsle zwischendurch auf Schaltskizze: So sieht die Schaltung in deinem Heft aus.

Halte fest: Auch in deiner selbst gebauten Schaltung gilt die Knotenregel — sie hängt nicht davon ab, welche Bauteile in den Zweigen hängen, sondern nur daran, dass keine Ladung verloren geht.

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Hinweise

Drei Punkte, die beim Messen am Knoten immer wieder Ärger machen:

Hinweis

Das Amperemeter kommt in Reihe in den Zweig. Parallel wirkt es wie ein Draht und erzeugt einen Kurzschluss.

Hinweis

Achte auf die Stelle: Vor dem Knoten misst du den Gesamtstrom, dahinter nur den Strom eines Zweigs.

Hinweis

Ströme addieren sich, Spannungen nicht: Über jedem Zweig liegt dieselbe Spannung.

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