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Versuche im Stromkreis

Zehn Aufgaben von AFB I bis III: Amperemeter in Reihe und Voltmeter parallel anschließen, Messfehler und Kurzschluss erkennen, Milliampere umrechnen, Ladung und Energie berechnen und Messwerte vorhersagen.

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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
Richtig messen im Stromkreis
AFB I

Frage: Welche Aussagen über das Messen im Stromkreis stimmen?

Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
Ein Amperemeter hat fast keinen Widerstand — direkt an die Pole gelegt ergibt das einen Kurzschluss und zerstört meist das Gerät. Das Voltmeter dagegen hat einen sehr großen Widerstand; in Reihe eingebaut bremst es den ganzen Kreis, es fließt fast kein Strom. Und eine Quelle liefert eine Spannung: Wie groß I wird, entscheidet erst der Widerstand des Bauteils.
A2
Stimmt's? — Fünferserie
AFB I

Fünf Behauptungen zu Messgeräten und Messungen.

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

Merksatz: U treibt an, R bremst, I ist das Ergebnis — und dieses Ergebnis liest man am Amperemeter ab, statt es zu raten. Die beiden falschen Aussagen sind die gefährlichste und die bequemste Fehlvorstellung: der Kurzschluss als Messmethode und das Raten anstelle des Messens.
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.

Ein Amperemeter baut man in in den Stromkreis ein; es hat einen sehr Eigenwiderstand, damit es die Messung kaum verfälscht. Ein Voltmeter legt man zum Bauteil; es hat einen sehr Eigenwiderstand, damit fast kein Strom hindurchfließt. Schließt man ein Amperemeter direkt an die Pole der Quelle, entsteht ein und die Stromstärke wird gefährlich groß.

Isolator bleibt übrig: Ein Isolator lässt gar keinen Strom durch und ist kein Messgerät. Merke die Paare — Amperemeter, Reihe, kleiner Eigenwiderstand; Voltmeter, parallel, großer Eigenwiderstand. Wer ein Paar vertauscht, baut entweder einen Kurzschluss oder eine Bremse ein.
A4
Amperemeter, Voltmeter oder beides?
AFB I

Sortiere die Karten danach, für welches Messgerät die Aussage gilt.

Ziehe jede Karte in den passenden Korb — oder wähle sie mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1Amperemeter
2Voltmeter
3Gilt für beide Geräte
Das Unterscheidungsmerkmal ist die Lage im Kreis: Das Amperemeter liegt im Weg des Stroms, das Voltmeter daneben. Aus dieser Lage folgt jeweils der passende Eigenwiderstand. Die beiden Karten im dritten Korb sind reine Arbeitsregeln und gelten für jedes Messgerät.
A5
Blitzrechnung
AFB I

In einem Versuch liegen 6,0 V an einer Lampe, das Amperemeter zeigt 0,25 A. Der Versuch läuft 2 Minuten lang. Wie viel Ladung fließt in dieser Zeit durch die Lampe?

Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
Erst die Zeit in Sekunden umrechnen, denn 1 A ist 1 C pro Sekunde: 2 min sind 120 s. Dann Q = I · t = 0,25 A · 120 s = 30 C. Kopfrechen-Trick: 0,25 ist ein Viertel, ein Viertel von 120 ist 30. Wer mit 2 statt mit 120 rechnet, erhält 0,5 C und damit einen viel zu kleinen Wert.
A6
Eine Messschaltung aufbauen
AFB II

Bringe die Schritte für einen Versuch mit beiden Messgeräten in die richtige Reihenfolge.

Ziehe die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1Den Schaltplan zeichnen und festlegen, wo das Amperemeter und wo das Voltmeter hinkommt
2Den Kreis ohne Messgeräte aufbauen und den Schalter geöffnet lassen
3Den Kreis an einer Stelle auftrennen und das Amperemeter dort in Reihe einsetzen
4Das Voltmeter mit zwei Kabeln parallel an die beiden Anschlüsse der Lampe legen
5Einschalten, beide Werte mit Einheit ablesen und in die Tabelle eintragen
Am häufigsten verrutschen die Schritte drei und vier gegeneinander — und mit ihnen die Einbauart. Nur für das Amperemeter wird der Kreis aufgetrennt; das Voltmeter kommt zusätzlich daneben, ohne den Kreis zu verändern. Wer beides vertauscht, misst nicht falsch, sondern gar nicht: einmal Kurzschluss, einmal dunkle Lampe.
A7
Rechenkette
AFB II

Messwerte an einer Lampe: Das Voltmeter zeigt 4,5 V, das Amperemeter zeigt 250 mA. Viele Messgeräte geben kleine Stromstärken in Milliampere an, dabei sind 1000 mA genau 1 A.

Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
  1. Wie groß ist die Stromstärke in Ampere (in A)? A
  2. Wie viel Ladung fließt in 40 s durch die Lampe (in C)? C
  3. Wie viel Energie wird umgewandelt, wenn diese Ladung die 4,5 V durchläuft (in J)? J
  4. Transfer: Die Spannung wird bei gleichem Widerstand auf 9,0 V verdoppelt. Wie groß ist die Stromstärke dann (in A)? A
Die Umrechnung lohnt sich, weil alle Formeln mit A, C, s und V arbeiten: 250 mA sind 0,25 A. Danach Q = I · t = 0,25 A · 40 s = 10 C und E = U · Q = 4,5 V · 10 C = 45 J. Die letzte Zeile braucht keine Formel: Bei gleichem Widerstand gehört zur doppelten Spannung die doppelte Stromstärke.
A8
Messfehler und ihre Folgen
AFB II

Ordne jedem Aufbau zu, was im Experiment passiert.

Klicke links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Denktrick: Setze für das Amperemeter gedanklich ein kurzes Kabel ein und für das Voltmeter eine Unterbrechung — dann siehst du die Folge sofort. Ein Kabel parallel zur Lampe überbrückt sie, ein Kabel direkt an den Polen ist der Kurzschluss, und eine Unterbrechung in Reihe lässt keinen Strom mehr durch.
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.
Zeile 2 ist der häufigste Fehler in Klassenarbeiten: Die beiden Messgeräte werden vertauscht. Zeile 4 steckt oft dahinter — wer glaubt, die Quelle gebe die Stromstärke vor, hält auch Zeile 6 für richtig. Merke: Die Quelle gibt U vor, das Bauteil gibt R vor, und erst daraus ergibt sich I.
A10
Was zeigt das Amperemeter danach?
AFB III

Eine Lampe liegt an 6,0 V, das Amperemeter zeigt 0,30 A. Schätze für jeden Umbau ein, was das Gerät danach anzeigt — ohne zu rechnen.

Wähle für jede Zeile eine Stufe: 1 = fast nichts, praktisch 0 A, 2 = kleiner als vorher, 3 = gleich groß, 4 = größer als vorher, 5 = gefährlich groß, Kurzschluss. Mit der Tastatur: Tab zur Zeile, ←/→ zwischen den Stufen, Enter setzt.
1 = fast nichts, praktisch 0 A5 = gefährlich groß, Kurzschluss
Das Amperemeter wird im selben unverzweigten Kreis an eine andere Stelle umgebaut
Ein zusätzlicher Widerstand wird in Reihe zur Lampe eingebaut
Ein Voltmeter wird versehentlich in Reihe in den Kreis eingebaut
Die Spannung der Quelle wird bei derselben Lampe auf 12,0 V erhöht
Das Amperemeter wird anstelle der Lampe in den Kreis eingebaut
Drei Überlegungen genügen: I ist im unverzweigten Kreis überall gleich groß, mehr Widerstand bedeutet weniger Strom, mehr Spannung bedeutet mehr Strom. Der Extremfall nach oben ist der Kreis fast ohne Widerstand, der Extremfall nach unten der Kreis mit einem sehr großen Widerstand — deshalb sind das versehentlich in Reihe gebaute Voltmeter und das anstelle der Lampe gebaute Amperemeter die beiden gegensätzlichen Katastrophen. Nachdenken schützt hier vor kaputten Geräten.