Strom und Widerstand

Strom und Widerstand

Verbinde beide Pole einer Batterie mit einem Draht und er beginnt zu glühen. So erzeugst du einen Kurzschluss- denn der Stromkreis braucht einen Widerstand.


Das Ohmsche Gesetz



Folgende Fragen werden hier beantwortet:

Wie entsteht ein Kurzschluss?
Was bewirkt ein Widerstand?

Was hat Herr Ohm herausgefunden?
Gibt es einen Merksatz für die Berechnung?
Wie unterscheiden sich Widerstand und Verbraucher?

 

Wie entsteht ein Kurzschluss?


Stromkreis ohne Widerstand
 
Wenn du beide Pole einer Batterie verbindest, baust du einen Stromkreis ohne Widerstand. Der Draht wird heiß. Der Strom fließt ungehindert vom Minus- zum Pluspol. Er wird dabei nur minimal durch den Widerstand des Drahts gebremst. Die Stromstärke wird dabei sehr hoch, es entsteht Hitze.




 

Stromkreis ohne Widerstand



Wasserfluss ohne Widerstand





Stromkreis mit Kurzschluss
 

Wasserfluss ohne Widerstand
 
Man kann sich einen Stromkreis wie eine Wasserleitung vorstellen, die in einem hohen Becken beginnt und in einem niederen endet. Wenn es für das Wasser kein Hindernis gibt, schießt es vom oberen zum unteren Becken. Es entsteht ein heftiger Strom, der nur durch die Rohrwände minimal gebremst wird.


Du kannst dir merken: Werden die Pole einer Stromquelle direkt miteinander verbunden, entsteht ein Kurzschluss.




 
Was bewirkt ein Kurzschluss?
 
Die Wahrheit ist, dass Kurzschlüsse nur beim Experimentieren etwas nützen, ansonsten sind sie einfach nur ärgerlich. Eine kurzgeschlossene Batterie wird sehr schnell leer, kurzgeschlossene elektrische Leitungen führen zu einem Stromausfall und im schlimmsten Fall sogar zu einem Brand. 


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Was bewirkt ein Widerstand?

Was genau ist ein Widerstand und wie können wir uns diesen vorstellen?
Beginnen wir damit, was so ein Widerstand kann. In unserem Wassermodell sieht er wie eine kurvenreiche Strecke aus, die dem Wasserstrom im Weg steht und ihn dadurch bremst.     
     

Genauso wirkt ein Widerstand im Stromkreis. Er bremst den Strom. Ein Widerstand ist sozusagen ein Hindernis für die Elektronen. Dabei ist der elektrische Widerstand abhängig von vier Faktoren:
Der Länge, dem Querschnitt, dem Material und der Temperatur.
Das bedeutet zum Beispiel je länger ein elektrischer Leier ist, desto größer ist auch der Widerstand. Da der Leiter selbst die Elektronen bremst. Wie das Rohr bei unserem Wassermodell das Wasser bremst.
Je größer der Leiterquerschitt, desto geringer ist der elektrische Widerstand. Also hier umso breiter das Rohr, umso mehr Wasser kann gleichzeitig durchfließen. 
Beim Material gilt, dass Metalle guter Leiter sind. Silber hätte den geringsten elektrischen Widerstand- in der Praxis wird das preisgünstigere Kupfer verwendet.
Bei der Temperatur gilt, je höher sie ist, desto höher ist der Widerstand. (Ausnahme sind Heissleiter, welche bei hohen Temperaturen besser leiten.)


 

Wasserfluss mit Widerstand
Genauso wirkt ein Widerstand im Stromkreis. Er bremst den Strom. Ein Widerstand ist sozusagen ein Hindernis für die Elektronen.
Stromkreis mit Widerstad
 
 

Was hat Herr Ohm herausgefunden? 

 
Die Zeichnungen lassen erahnen, dass Wassergefälle, Größe des Wasserstroms und Größe des Hindernisses irgendwie zusammenhängen. Tun sie auch.
 
Genauso hängen Spannung, Stromstärke und Widerstand in einem Stromkreis zusammen. Wie, das hat schon im 19. Jahrhundert der deutsche Physiker Georg Simon Ohm erforscht. Als Dank für seine Entdeckung wird der Widerstand bis heute in Ohm (Ω) gemessen und der Zusammenhang von Spannung, Stärke und Widerstand das ohmsche Gesetz genannt.

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Gibt es einen Merksatz für die Berechnung?

 
Ja den gibt es - Die URI-Pyramide!
 
             

Genauso wie der Mathematiker Pythagoras mit seinem Dreieck erfreut sich auch die Pyramide des ohmschen Gesetzes großer Beliebtheit. Lässt sich doch der Zusammenhang von Stromstärke(I), Spannung (U) und Widerstand (R) mit ihrer Hilfe wunderbar einfach darstellen. (= Die URI-Pyramide) 


 
 
 
 

Wenn du die Spannung berechnen willst, lege deinen Finger auf das „U“, und unterhalb des Bruchstrichs bleibt „R“ mal „I“ stehen:
U (Spannung) = R (Widerstand) x I (Stromstärke)

 


 








 

Wenn du die Stromstärke berechnen willst, lege deinen Finger auf das „I“, und es bleibt „U“ geteilt durch „R“ stehen:
I (Stromstärke) = U (Spannung) : R (Widerstand)






 
                          

Willst du den Widerstand berechnen, lege deinen Finger auf das „R“, und es bleibt „U“ geteilt durch „I“ stehen:
R (Widerstand) = U (Spannung) : I (Stromstärke)

 




 
UR-Interessant
Ungern Raufe Ich
 


Falls das alles gerade zu viel Buchstaben-Durcheinander war, baue dem ohmschen Gesetz eine kleine Brücke in deinen Kopf!
 



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Was ist ein Widerstand oder Verbraucher?

 
Ein echter Widerstand hat eine einzige Aufgabe: die Stromstärke zu regulieren.
Im alltäglichen Sprachgebrauch wird das Wort jedoch gleichbedeutend mit dem Begriff „Verbraucher“ verwendet. Viele sprechen vom Widerstand im Stromkreis, wenn eine Lampe leuchtet oder ein Motor sich dreht. Dabei haben Stromverbraucher eine ganz andere Funktion als der Widerstand. Sie wandeln elektrische Energie in Nutzenergie wie Licht, Bewegung oder Wärme um und machen damit unser Leben angenehm.

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