Kirchhoffsche Regeln
Inhalt
Parallelschaltung
1. Kirchhoffsche Regel
Die 1. Kirchhoffsche Regel besagt, dass bei einer Stromverzweigung die Summe der Teilströme gleich groß ist wie der Gesamtstrom.
Parallelschaltung mit zwei Widerständen
Erstelle eine Parallelschaltung mit zwei Widerständen. Miss den Gesamtstrom.
Miss auch die Stromstärke in den beiden Stromzweigen.
Addiere die beiden Stromstärken und vergleiche mit der Gesamtstromstärke.
Formuliere das Ergebnis.
Wiederhole die Messungen mit anderen Widerständen.
| Stromstärke gesamt | |
| Stromstärke durch | |
| Stromstärke durch | |
| Die Stromstärken teilen sich bei einer Verzweigung im Stromkreis auf. |
Gesamtwiderstand berechnen
Berechne mit den obigen Messergebnissen mit Hilfe des Ohmschen Gesetzes den Gesamtwiderstand der drei Schaltungen.
Vergleiche das Ergebnis mit den Werten der beiden Widerstände.
Gesamtwiderstand einer Parallelschaltung
Der Gesamtwiderstand bei der Parallelschaltung von Widerständen ist kleiner als der kleinste der beiden Einzelwiderstände.
Parallelschaltung im Haushalt
Die meisten Elektrogeräte benötigen eine Spannung von 230 V. Deshalb müssen sie parallel geschaltet sein. Das Problem dabei ist, dass mit jedem weiteren Elektrogerät der Gesamtwiderstand kleiner und daher die Gesamtstromstärke größer wird. Deshalb enthalten die Stromkreise im Haushalt Sicherungen. Diese unterbrechen den Stromkreis, wenn die Stromstärke eine bestimmte Größe erreicht, damit die Leitungen keinen Schaden nehmen.
Beleuchtung: Wenn eine Glühlampe durchbrennt, sollen die anderen weiterhin leuchten. Das wird durch Parallelschaltung erreicht.
Serienschaltung
2. Kirchhoffsche Regel
Die 2. Kirchhoffsche Regel besagt, dass in einem Stromkreis die Summe der Teilspannungen gleich der Gesamtspannung ist.
Messung U₁
Messung U₂
Messung U₃
Serienschaltung mit zwei Widerständen
Schalte in einem Stromkreis zwei Widerstände in Serie.
Miss jeweils an einem der beiden Widerstände die Spannung.
Miss die angelegte Spannung.
Schreibe die Ergebnisse auf.
| Spannung an | |
| Spannung an | |
| Gesamtspannung |
Vergleiche die Spannungen an den Widerständen mit der Gesamtspannung. Formuliere das Ergebnis. Wiederhole die Messungen mit anderen Widerständen.
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Spannungsteilung
Die Spannung wird auf die beiden Widerstände im Verhältnis der Widerstandswerte aufgeteilt. Am größeren Widerstand liegt die größere Spannung.
Die Summe der Spannungen an den beiden Widerständen ist so groß wie die angelegte Spannung
Miss in dem Stromkreis des vorigen Experiments die Stromstärke.
Die Spannung hast du im vorhergehenden Experiment gemessen.
Berechne mit Hilfe des Ohmschen Gesetzes den Widerstand der Schaltung.
Vergleiche mit den Werten der Einzelwiderstände.
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Gesamtwiderstand einer Serienschaltung
Der Gesamtwiderstand einer Serienschaltung entspricht der Summe der beiden Einzelwiderstände:
Training
phet.colorado.edu
Stromkreise schalten: Gleichstrom
https://phet.colorado.edu/sims/html/circuit-construction-kit-dc/latest/circuit-construction-kit-dc_de.html
Verwende den Stromkreis-Simulator und baue die Schaltungen.
Verändere die Spannung, die die Stromquelle liefert.
Was kannst du beobachten?
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Welche Aussagen sind richtig, welche sind falsch?
Die Schülerinnen und Schüler der dritten Klasse diskutieren in der Pause. Entscheide, welche Aussagen richtig, welche falsch sind.
Bei einer Verzweigung im Stromkreis ist die Stromstärke überall gleich groß.
Bei einer Verzweigung im Stromkreis teilt sich die Stromstärke auf.
Bei einer Parallelschaltung von Widerständen wird der Gesamtwiderstand größer.
Bei zwei Widerständen in Serie ist der Gesamtwiderstand größer.
Bei zwei Widerständen in Serie teilt sich die Spannung auf.
In einer Wohnung sind Glühlampen meist parallel geschaltet.
Im Haushalt sind die Elektrogeräte in Serie geschaltet
Im Haushalt verringert jedes weitere Elektrogerät die Stromstärke.
In älteren Lichterketten für die Christbaumbeleuchtung waren die Glühlampen in Serie geschaltet.
Die angelegte Spannung von 230 V wird auf 12 Lampen aufgeteilt.
Berechne die Spannung an einer Glühlampe. Runde dein Ergebnis auf ganze Volt.
kurzschluss_suchen.pdf
101 kB
Finde den Kurzschluss.
Zeichne ihn mit Farbe nach.
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Stelle folgende Schaltungen zusammen.
Überlege vor der Messung, welche Spannungen zwischen den Punkten A und B herrschen.
Überprüfe deine Vermutungen durch Messungen.
1. Schaltung:
2. Schaltung:
3. Schaltung:
phet.colorado.edu
Stromkreise schalten: Gleichstrom
https://phet.colorado.edu/sims/html/circuit-construction-kit-dc/latest/circuit-construction-kit-dc_de.html
Verwende den Stromkreis-Simulator und baue die Schaltungen.
Baue weitere Lämpchen ein.
Was kannst du beobachten?
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phet.colorado.edu
Stromkreise schalten: Gleichstrom
https://phet.colorado.edu/sims/html/circuit-construction-kit-dc/latest/circuit-construction-kit-dc_de.html
Verwende den Stromkreis-Simulator und baue die Schaltungen.
Wie müsstest du die Schaltung verändern, damit die Stromstärken bei den Punkten A und B unterschiedlich groß sind?
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Stelle die folgenden Schaltungen zusammen.
Überlege vor der Messung, welche Spannungen zwischen den Punkten A und B herrschen. Die Glühlampen sind alle gleichartig.
Überprüfe deine Vermutungen durch Messungen.
1. Schaltung:
2. Schaltung:
3. Schaltung:
Stelle folgende Schaltung zusammen.
Stelle folgende Schaltung zusammen.
Überlege vor der Messung, welche Spannungen zwischen den Punkten A und B herrschen. Die Glühlampen sind alle gleichartig.
Überprüfe deine Vermutungen durch Messungen.
| Vermutung | Messung | |
| A und B | ||
| B und C | ||
| C und D | ||
| D und A | ||
| A und C | ||
| B und D |
Gib an, wie sich die Stromstärken an den Punkten A, B, C, und D in der Schaltung des vorhergehenden Experiments verhalten.
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Die drei Lampen haben die gleiche Leistung.
Gib an, welche der drei Aussagen stimmt.
Der junge Lehrling Stefan berichtet nach den ersten Wochen seiner Ausbildung stolz, was er schon alles gelernt hat.
Seine Freunde hören ihm gespannt zu, sind aber der Meinung, dass ihm in der Aufregung sieben Fehler unterlaufen sind.
Finde die Fehler und korrigiere sie.
Mein Lehrmeister hat mir die Parallelschaltung im Haushalt genau erklärt:
Erkläre, was die Schaltung auf dem abgebildeten T-Shirt darstellt.
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Formel zur Berechnung des Gesamtwiderstandes
Für zwei parallel geschaltete Widerstände lautet die Formel zur Berechnung des Gesamtwiderstandes folgendermaßen:
Berechne den Gesamtwiderstand für zwei Widerstände mit 500 Ω, indem du die Werte in die Formel einsetzt.
Berechne den Gesamtwiderstand für R1 = 100 Ω, R2 = 300 Ω.
Du möchtest eine LED mit einer 9-V-Batterie betreiben, wobei nicht mehr als 100 mA durch die LED fließen sollen.
Gib an, welchen Widerstand du in Serie mit der LED schalten musst, damit sie nicht kaputtgeht.
Gib an, was geschieht, wenn du einen zu kleinen Widerstand oder einen zu großen Widerstand nimmst.
zu klein:
zu groß:
Merke
Bei einer Verzweigung im Stromkreis hängt die Größe der Teilströme von den Widerständen ab.
In einer Serienschaltung ist der Gesamtwiderstand so groß wie die Summe der einzelnen Widerstände. Die Spannung teilt sich im Verhältnis der Widerstände.
In einer Parallelschaltung ist der Gesamtwiderstand kleiner als der kleinste Einzelwiderstand.
