Physik * Jahrgangsstufe 7 * Aufgaben zu Widerstand, Stromstärke

Physik * Jahrgangsstufe 7 * Aufgaben zu Widerstand, Stromstärke und Spannung
1. Das Diagramm zeigt die Stromstärke I durch eine
Glühlampe bzw. einen Festwiderstand in
Abhängigkeit von der angelegten Spannung U.
a) Welche Kurve gehört zur Glühlampe?
Begründe deine Antwort!
b) Wie groß ist der elektrische Widerstand R
des Festwiderstands?
c) Wie groß ist der elektrische Widerstand R
der Glühlampe bei 3,0V bzw. bei 6,0V ?
2. Im Schaltbild nebenan sind zwei gleichartige
Lampen parallel an eine 9,0V Batterie angeschlossen.
Der Schalter ist zunächst offen.
Das Amperemeter zeigt die Stromstärke 45 mA an.
a) Welches der beiden Messgeräte ist das Amperemeter? Was zeigt das andere Messgerät an?
b) Wie groß ist der Widerstand der Lampe bei
der angelegten Spannung von 9,0V ?
c) Nun wird der Schalter geschlossen. Ändern sich dann die von den Messgeräten angezeigten
Werte? Versuche deine Vermutung zu begründen?
Prüfe deine Vermutung mit einem Versuch!
30 Ω
3. In der abgebildeten Schaltung ist zunächst der
Schalter offen.
a) Was zeigen die drei Amperemeter M1, M2
und M3 an?
60 Ω
1,5 V
M1
1,5 V
M3
Nun wird der Schalter geschlossen.
b) Was zeigen nun die drei Messgeräte an?
M2
Physik * Jahrgangsstufe 7 * Aufgaben zu Widerstand, Stromstärke und Spannung
Lösungen
1. a) Die rote Kennlinie gehört zur Glühlampe,
denn bei dieser nimmt der Widerstand mit
steigender angelegter Spannung zu, da die
Glühwendel immer heißer wird.
Nur bei konstantem Widerstand ergibt sich
im U-I-Diagramm eine Gerade aus dem
Ursprung.
Glühlampe
b) Für den Wert des Festwiderstands ergibt sich
U
8, 0V
8, 0 V
R


 400   0, 40 k
I
20 mA 0, 020 A
Festwiderstand
c) Für die Glühlampe gilt:
Liegt die Spannung U1 = 3,0V an, so beträgt die Stromstärke 20 mA und der Widerstand
U
3, 0V
hat den Wert R1  1 
 150   0,15k .
I1
0, 020 A
Liegt dagegen die Spannung U2 = 6,0V an, so beträgt die Stromstärke 30 mA, d.h. der
U
6, 0V
Widerstand hat nun den Wert R 2  2 
 200   0, 20 k .
I2
0, 030 A
2. a) Das Ampermeter zeigt die Stromstärke an,
das Voltmeter zeigt die Spannung der Batterie an.
L2
L1
Voltmeter
b) Für den Widerstand der Lampe L1 gilt:
U
9, 0V
9, 0 V
R


 200   0, 20 k
I
45mA 0, 045A
Amperemeter
c) Beim Schließen des Schalters ändert sich die Anzeige des Voltmeters nicht, denn die Batterie
hat weiterhin die Spannung von 9,0V.
Das Amperemeter wird aber jetzt eine höhere Stromstärke anzeigen, denn da nun auch an L2
die Spannung von 9,0V anliegt, fließt auch durch L2 ein zusätzlicher elektrischer Strom und
das Amperemeter misst ja die Stromstärke durch beide Lampen.
3. a) Bei offenem Schalter zeigt M3 die Stromstärke 0 A an.
Die Spannung der beiden hintereinander geschalteten Batterien beträgt U = 3,0 V.
Der „linke Stromkreis“ ist geschlossen und es fließt ein Strom der Stärke von
U 3, 0V
I

 0,10 A
R
30
Die Messgeräte M1 und M2 zeigen beide diese Stromstärke von 0,10 A an.
b) Bei geschlossenem Schalter ist nun auch der „rechte Stromkreis“ geschlossen.
Im linken Stromkreis beträgt die Stromstärke weiterhin 30 mA, und das Messgerät M1
zeigt diese Stromstärke an.
U 3, 0V

 0, 050 A  50 mA und das
Im rechten Stromkreis beträgt die Stromstärke I 
R
60
Messgerät M3 zeigt diese Stromstärke an.
Durch M2 fließt sowohl der Strom vom linken wie vom rechten Stromkreis, d.h. M2 zeigt
die Stromstärke 0,10 A + 0,050A = 0,15 A an.