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Gesetz von Ohm testen

Zehn Aufgaben von AFB I bis III: den Versuch richtig aufbauen, eine Messreihe aufnehmen, das U-I-Diagramm auswerten, die Konstanz des Quotienten U geteilt durch I prüfen und Messabweichungen von echten Abweichungen unterscheiden.

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Übungsaufgaben

Alle Übungen fortlaufend nummeriert — zuerst die interaktiven Übungen zum Klicken, Ziehen und Knobeln, danach die Rechen- und Textaufgaben. Jede Übung gibt dir sofort Rückmeldung; bei Schwierigkeiten helfen dir die gestuften Tipps.

A1
Der Versuchsaufbau und seine Auswertung
AFB I

Welche Aussagen über die Messreihe an einem Konstantandraht stimmen?

Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
Ein Voltmeter misst die Spannung zwischen zwei Punkten, es muss also parallel zum Bauteil liegen — in Reihe würde es den Stromkreis fast unterbrechen. Bei einer Glühlampe wird der Glühdraht heiß, sein Widerstand wächst, und die Kennlinie krümmt sich. Und kleine Streuungen um die Gerade sind normale Messabweichungen, kein Widerspruch zum ohmschen Gesetz.
A2
Stimmt's? — Fünferserie
AFB I

Fünf Behauptungen zur Planung und Durchführung der Messreihe.

Fünf Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann startest du die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Aussage 1 von 5

Merksatz: Der Versuch prüft eine Behauptung über einen ganzen Bereich von Spannungen. Deshalb braucht er viele Wertepaare, gleiche Bedingungen bei jeder Messung und ein Diagramm, in dem man die Gerade sofort sieht.
A3
Lückentext mit Wortbank
AFB I

Setze die Fachbegriffe an die richtige Stelle — ein Wort bleibt übrig.

Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt) — mit Tab und Enter geht es genauso. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.

In der Messreihe zum ohmschen Gesetz liegt das Amperemeter in zum Draht, das Voltmeter dagegen liegt zum Draht. Trägt man die Spannung U nach rechts und die Stromstärke I nach oben auf, so liegen die Messpunkte bei einem Konstantandraht auf einer . Das bedeutet: Der aus U und I bleibt , er hat bei jeder Messung denselben Wert.

Parabel bleibt übrig: Eine Parabel wäre eine gekrümmte Kurve, bei der die Stromstärke immer stärker ansteigt. Genau das messen wir bei einem Konstantandraht nicht — dort ist der Zusammenhang eine Gerade durch den Ursprung.
A4
Ablesen oder ausrechnen?
AFB I

Sortiere die Größen danach, wie du sie im Versuch bekommst.

Ziehe jede Karte in den passenden Korb — oder wähle sie mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1Mit dem Amperemeter ablesen
2Mit dem Voltmeter ablesen
3Aus Messwerten berechnen
Stromstärke und Spannung sind Messgrößen, jede mit ihrem eigenen Gerät und ihrer eigenen Anschlussart. Widerstand und Ladung liest niemand ab: R kommt aus U geteilt durch I, Q kommt aus I mal t. Wer das trennt, weiß im Versuch immer, was als Nächstes zu tun ist.
A5
Blitzrechnung
AFB I

Im U-I-Diagramm liegen die Messpunkte eines Konstantandrahtes auf einer Gerade durch den Ursprung. Zu U = 2,0 V gehört die Stromstärke I = 0,10 A. Welche Stromstärke erwartest du bei U = 5,0 V?

Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
Auf einer Ursprungsgerade wächst I im gleichen Verhältnis wie U: Zu 2,0 V gehören 0,10 A, also gehören zu 1,0 V genau 0,05 A. Fünf Volt bedeuten damit 5 mal 0,05 A = 0,25 A. Der Kopfrechen-Trick ist immer derselbe: erst den Wert für 1 V bestimmen, dann malnehmen.
A6
Die Messreihe Schritt für Schritt
AFB II

Bringe den Versuch in die richtige Reihenfolge.

Ziehe die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1Schaltung planen: Spannungsquelle, Konstantandraht und Amperemeter in Reihe, Voltmeter parallel zum Draht
2Schaltung aufbauen, das Netzgerät auf 0 V stellen und den Aufbau noch einmal kontrollieren
3Spannung in Schritten von 1,5 V erhöhen und zu jeder Spannung die Stromstärke ablesen
4Die Wertepaare in eine Tabelle eintragen und zu jedem Paar den Quotienten U geteilt durch I berechnen
5Die Messpunkte in das U-I-Diagramm eintragen und prüfen, ob sie auf einer Ursprungsgerade liegen
Am häufigsten verrutscht der zweite Schritt. Wer das Netzgerät nicht vorher auf 0 V dreht, schickt beim Einschalten sofort die volle Spannung durch einen Aufbau, den noch niemand geprüft hat — und das Amperemeter zeigt im schlimmsten Fall über den Messbereich hinaus.
A7
Rechenkette
AFB II

Eine Messreihe an einem Konstantandraht liefert: 1,5 V und 0,075 A, dann 3,0 V und 0,15 A, dann 6,0 V und 0,30 A.

Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
  1. Berechne den Quotienten U geteilt durch I für das Paar 1,5 V und 0,075 A (in Ω). Ω
  2. Berechne den Quotienten U geteilt durch I für das Paar 6,0 V und 0,30 A (in Ω). Ω
  3. Welche Stromstärke gehört nach der Ursprungsgerade zu 4,5 V (in A)? A
  4. Transfer: Ein zweiter Draht führt bei 3,0 V die Stromstärke 0,30 A. Wie groß ist sein Widerstand (in Ω)? Ω
Die Kette zeigt zweimal denselben Wert 20 Ω — genau das ist die Aussage des Versuchs: Der Quotient ändert sich nicht, wenn man die Spannung ändert. Er ändert sich nur, wenn man das Bauteil wechselt. Der zweite Draht lässt bei gleicher Spannung doppelt so viel Strom durch, also hat er den halben Widerstand.
A8
Beobachtung und Deutung
AFB II

Ordne jeder Beobachtung im Diagramm die passende Deutung zu.

Klicke links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Denk-Trick für die Steigung: Bei U nach rechts und I nach oben zeigt eine steile Gerade viel Strom je Volt an — und viel Strom je Volt bedeutet kleinen Widerstand. Steil heißt also klein, flach heißt groß. Wer das verwechselt, dreht in Klassenarbeiten regelmäßig den Vergleich zweier Drähte um.
A9
Fehlersuche im Schulheft
AFB II

Sechs Sätze aus einem Schulheft — drei davon sind falsch. Finde sie.

In diesem Text stecken Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Am häufigsten steht in Klassenarbeiten die letzte Zeile: Der Bruch wird verkehrt herum gebildet. Ein Blick auf die Einheiten rettet dich jedes Mal — Ohm entsteht nur aus Volt geteilt durch Ampere.
A10
Wie verläuft die Kennlinie dann?
AFB III

Im Diagramm ist U nach rechts und I nach oben aufgetragen. Jede Messreihe startet mit einem 20-Ω-Widerstand. Schätze für jede Veränderung, wie die neue Gerade verläuft — ohne zu rechnen.

Wähle für jede Zeile eine Stufe: 1 = viel flacher, 2 = etwas flacher, 3 = genauso steil, 4 = etwas steiler, 5 = viel steiler. Mit der Tastatur: Tab zur Zeile, ←/→ zwischen den Stufen, Enter setzt.
1 = viel flacher5 = viel steiler
Du ersetzt den 20-Ω-Widerstand durch einen 100-Ω-Widerstand
Du ersetzt den 20-Ω-Widerstand durch einen 25-Ω-Widerstand
Du nimmst dieselbe Messreihe noch einmal auf, diesmal in Schritten von 0,5 V statt 1,5 V
Du ersetzt den 20-Ω-Widerstand durch einen 10-Ω-Widerstand
Du ersetzt den 20-Ω-Widerstand durch einen 2-Ω-Widerstand
Die Steigung sagt, wie viel Stromstärke auf ein Volt kommt — je kleiner der Widerstand, desto steiler die Gerade. Deshalb genügt der Blick auf den Widerstandswert: 100 Ω statt 20 Ω ist fünfmal so groß, die Gerade wird viel flacher, 2 Ω ist zehnmal kleiner, die Gerade wird viel steiler. Die Schrittweite der Spannung verändert nur die Anzahl der Messpunkte, nicht die Gerade selbst.