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Übungsaufgaben
Nutze das Ohmsche Gesetz. Ergebnisse mit Komma statt Punkt eingeben. Reflexionsaufgaben gelten als erledigt, sobald du die Antwort aufklappst und mit deiner Überlegung vergleichst.
1Größe, Einheit, MessgerätAFB I
Verbinden Sie jeden Begriff mit der Aussage, die zu ihm gehört.
Klicke links einen Begriff an und dann rechts den Partner — es entsteht eine Verbindungslinie.
Die beiden letzten Zeilen folgen unmittelbar aus den ersten dreien. Die Spannung ist ein Unterschied zwischen zwei Punkten, deshalb muss das Voltmeter an beiden Punkten gleichzeitig hängen — also parallel. Die Stromstärke wird dagegen an einer Stelle gemessen, der Strom muss durch das Gerät hindurch — also in Reihe. Wer sich diese Blickrichtung merkt, muss die Anschlussregel nie auswendig lernen.
2Der Stromkreis im SchaltbildAFB I
Klicken Sie im Schema jeweils das Feld an, das zur gestellten Frage passt.
Lies die Frage über dem Schema und klicke das passende Feld an. Es kommen fünf Fragen nacheinander.
Ein vollständiges Schaltbild enthält genau diese Bausteine — und die Position der Messgeräte ist keine Geschmacksfrage. Ein Voltmeter in Reihe würde den Kreis fast unterbrechen, weil es einen sehr großen Innenwiderstand hat; ein Amperemeter parallel zum Bauteil würde umgekehrt einen Kurzschluss erzeugen, weil sein Innenwiderstand sehr klein ist. Die Regel „Volt parallel, Ampere in Reihe“ schützt also nicht nur die Messung, sondern auch die Geräte.
3Strom durch einen Kilo-Ohm-WiderstandAFB II
An einem Widerstand \(R=2{,}0\,\mathrm{k\Omega}\) liegt die Spannung \(U=12\,\mathrm V\).
Berechnen Sie die Stromstärke und geben Sie sie in Milliampere an.Rechne den Widerstand zuerst in Ohm um und nutze dann I = U ÷ R. Das Ergebnis in mA eintragen.
Der Rechenweg ist kurz: 2,0 kΩ = 2000 Ω, also I = 12 V ÷ 2000 Ω = 0,006 A = 6 mA. Die beiden typischen Stolpersteine liegen beide bei den Vorsilben. Wer das Kilo vergisst, erhält 6 A — bei einem Kilo-Ohm-Widerstand völlig unrealistisch. Und wer am Ende die Umrechnung nach mA vergisst, schreibt 0,006 in ein Feld, das nach Milliampere fragt. Faustregel: Kilo-Ohm und Volt ergeben zusammen direkt Milliampere.
4Was gilt beim Ohmschen Gesetz?AFB II
Wählen Sie alle Aussagen aus, die zutreffen.
Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
Die beiden falschen Aussagen zeigen zwei verschiedene Denkfehler. Der erste ist ein Richtungsfehler: R steht in I = U ÷ R im Nenner, doppelter Widerstand bedeutet also halben Strom. Der zweite ist ein Rollenfehler: Die Quelle liefert die Spannung, das Bauteil setzt ihr einen Widerstand entgegen, und erst beides zusammen legt die Stromstärke fest. Prüfen Sie Ergebnisse deshalb immer an dieser Erwartung — großer Widerstand, kleiner Strom.
5Ein Lämpchen ausmessenAFB II
An einem Lämpchen misst man \(U=4{,}5\,\mathrm V\) und \(I=150\,\mathrm{mA}\). Der Widerstand soll als konstant angenommen werden.
Werten Sie die Messung Schritt für Schritt aus.Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
- Wie groß ist die Stromstärke in Ampere? (150 ÷ 1000)A
- Wie groß ist der Widerstand? (R = U ÷ I)Ω
- Welche Stromstärke fließt bei 9,0 V? (I = U ÷ R)A
- Wie viel sind das in Milliampere? (· 1000)mA
Schritt 3 ist der eigentliche Kern: Weil R als konstant angenommen wird, führt die doppelte Spannung genau zur doppelten Stromstärke — man hätte 300 mA auch ohne jede Rechnung direkt hinschreiben können. Genau das ist das Ohmsche Gesetz. Bei einem echten Glühlämpchen stimmt die Annahme allerdings nur grob: Der heiße Draht hat einen deutlich größeren Widerstand als der kalte, sodass in Wirklichkeit etwas weniger als 300 mA fließen würden.
6Wie lange hält die Autobatterie?AFB II
Eine Autobatterie trägt den Aufdruck \(44\,\mathrm{Ah}\) (Amperestunden): Sie speichert die Ladung \(Q=44\,\mathrm{Ah}=44\cdot 3600\,\mathrm C=158\,400\,\mathrm C\). Eine Kühlbox entnimmt dauerhaft \(I=2{,}0\,\mathrm A\).
Setzen Sie die Rechnung für die maximale Betriebsdauer zusammen.Klicke die Bausteine in der richtigen Reihenfolge an. Ein Klick auf einen gesetzten Baustein nimmt ihn wieder heraus.
Die Stromstärke verknüpft Ladung und Zeit: Aus I = Q ÷ t wird durch Umstellen t = Q ÷ I. In Grundeinheiten heißt das 158 400 C ÷ 2,0 A = 79 200 s, und 79 200 s ÷ 3600 ergibt 22 Stunden. Schneller geht es direkt in der Praxis-Einheit: 44 Ah ÷ 2,0 A = 22 h — genau dafür ist die Amperestunde gemacht. Der Distraktor t = I ÷ Q fällt beim Einheiten-Check sofort durch, denn A ÷ C ergibt 1/s statt einer Zeit.
7Wie groß wird der Strom?AFB II
Schätzen Sie für jede Situation die Größenordnung der Stromstärke ein.
Wähle in jeder Zeile eine Stufe von 1 bis 5 und prüfe dann alle Einschätzungen gemeinsam.
1 = unter 1 mA5 = über 100 A
Voltmeter mit 10 MΩ Innenwiderstand an 10 V
LED-Zweig: 5 V an 1 kΩ
USB-Ladegerät: 5 V an 10 Ω
Wasserkocher: 230 V an 25 Ω
Anlasser im Auto: 12 V an 0,02 Ω
Jede Zeile ist eine Kopfrechnung mit I = U ÷ R, und die Reihenfolge der Zeilen zeigt: Der Widerstand entscheidet über die Größenordnung, nicht die Spannung. Der Anlasser läuft mit den kleinsten 12 V der Liste und zieht trotzdem rund 600 A, weil sein Widerstand winzig ist. Umgekehrt fließt durch das Voltmeter bei 10 V nur ein Mikroampere — und genau deshalb stört es die Schaltung praktisch nicht, wenn man es parallel anschließt.
8Impuls im HerzschrittmacherAFB III
Ein Herzschrittmacher gibt bei jedem Impuls die Ladung \(Q=12\,\mathrm{\mu C}\) innerhalb von \(t=0{,}50\,\mathrm{ms}\) an den Herzmuskel ab; dabei ist \(1\,\mathrm{\mu C}=10^{-6}\,\mathrm C\) und \(1\,\mathrm{ms}=10^{-3}\,\mathrm s\).
Ermitteln Sie die mittlere Stromstärke während eines Impulses und stellen Sie sie in Milliampere ein.9Fehler im MessprotokollAFB III
Finden Sie die falschen Zeilen in diesem Protokoll und klicken Sie sie an.
In diesem Text stecken Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Die drei Fehler bilden die drei klassischen Fallen ab: falscher Anschluss, vergessene Vorsilbe, verdrehte Formel. Besonders lehrreich ist die letzte Zeile, denn dort hätte schon eine grobe Abschätzung genügt: 1000 Ω ist ein großer Widerstand, dort können unmöglich 20 A fließen. Gewöhnen Sie sich diese Plausibilitätsprüfung an — großer Widerstand bedeutet kleinen Strom, und ein Ergebnis, das dieser Erwartung widerspricht, ist fast immer ein Rechenfehler.
10Einen unbekannten Widerstand bestimmenAFB III
Ein Bauteil ohne Aufdruck soll im Praktikum vermessen werden. Zur Verfügung stehen eine regelbare Quelle, ein Voltmeter, ein Amperemeter und Leitungen.
Planen Sie die Messung Schritt für Schritt.Spiele den Ablauf Schritt für Schritt durch: Was passiert als Nächstes? Nur die richtige Karte bringt dich weiter.
Der Ablauf ist das Standardverfahren jeder Widerstandsbestimmung: aufbauen, messen, rechnen, prüfen. Entscheidend ist der letzte Schritt, denn eine einzelne Messung liefert immer irgendeinen Quotienten U ÷ I — auch bei einer Glühlampe oder einer Diode, die sich gar nicht ohmsch verhalten. Erst wenn dieser Quotient über mehrere Spannungen hinweg gleich bleibt, darf man von dem Widerstand des Bauteils sprechen und das Ohmsche Gesetz anwenden.