Ohmsches Gesetz

Arbeitsblätter mit Übungen und Aufgaben zum Ohmschen Gesetz für Physik in der 7. Klasse am Gymnasium - mit Lösungen!

Die physikalischen Größen eines Stromkreises sind Stromstärke, Spannung und Widerstand. Sie bestimmen, wie stark verschiedene Stromquellen sind und ermöglichen eine Vergleichbarkeit von Stromkreisen.

In einem geschlossenen elektrischen Stromkreis fließen Elektronen, die durch die Stromquelle angetrieben werden. Zählt man die Elektronen, die in einer bestimmten Zeiteinheit durch den Leiter fließen, so misst man damit die Stromstärke I. Die Stromstärke wird in Ampere angegeben. Für 1 Ampere (1 A) müssen insgesamt 6,24 Trillionen Elektronen pro Sekunde durch den Leiter fließen.

Zum Messen der Stromstärke benutzt man ein Amperemeter, welches immer in Reihe mit dem elektrischen Gerät geschalten wird. Das Schaltzeichen sieht so aus:

Elektronen fließen durch einen Leiter, wenn sie von einer Quelle angetrieben werden. Die Stärke dieses Antriebs bezeichnet man als Spannung U. Sie wird in der Einheit Volt V angegeben.

Jedes Elektrogerät benötigt eine gewisse Spannung, um optimal zu funktionieren, die so genannte Nennspannung. Viele Küchengeräte haben eine sehr hohe Nennspannung (ca. 230 V). Werden sie an eine elektrische Quelle mit geringerer Spannung angeschlossen, so reicht der Antrieb der Quelle nicht aus. Ist umgekehrt die Nennspannung der Quelle höher als die des Gerätes, so kann es passieren, dass die Drähte etc. durchbrennen.

Mit einem Spannungsmessgerät (Voltmeter) können die Spannung einer elektrischen Quelle und die am Gerät abfallende Spannung gemessen werden. Dazu muss es parallel zu Quelle bzw. Gerät geschalten sein.

Es gibt einige Regeln für das Messen der Spannung, die befolgt werden sollten:

• Je nachdem, ob Gleich- oder Wechselspannung vorliegt, muss dies am Gerät eingestellt werden
• Stelle zunächst den höchsten Messbereich ein
• Messgerät parallel schalten
• Verbinde bei Gleichspannung zuerst die Pluspole von Quelle und Messgerät miteinander, dann die Minuspole
• Verringere den Messbereich so weit,  bis man den Zeigerausschlag gut erkennen kann

Jedes elektrische Gerät hemmt den Elektronenstrom. Diese Eigenschaft nennt man elektrischer Widerstand R. Dieser wird in der Einheit Ohm Ω angegeben. 

Um den Widerstand eines elektrischen Gerätes zu bestimmen, benutzt man ein Vielfachmessgerät. Bei diesem kann man den Messbereich „Ohm“ eingestellt werden. Das Elektrogerät ist zur Messung des Widerstandes nicht in einen Stromkreis eingebaut, sondern wird direkt mit dem Messgerät verbunden.

Das Ohmsche Gesetz beschreibt den Zusammenhang zwischen Stromstärke, Spannung und Widerstand. Es gilt: Je größer die Spannung U, desto größer die Stromstärke I und je größer der Widerstand R, desto kleiner I. Diesen Zusammenhang stellt man mit dem Ohmschen Gesetz dar:

Man kann den Widerstand also bestimmen, wenn man zusammengehörige Werte von Spannung und Stromstärke misst. In einem U-I-Diagramm kann man anhand einer konstanten Steigung erkennen, dass sich auch der Widerstand eines Bauelements nicht ändert.