Übungen zum ohmschen Gesetz 15.06.2008, 17:20

Ohmsches Gesetz (Ausschnitt)

Das ohmsche Gesetz gibt einen der Grundzusammenhänge in der Elektrotechnik wieder. Eng damit verbunden ist die Schreibweise mit Vorsatzzeichen. Sie finden hier einige Übungen zur Berechnung von Spannungen, Widerständen usw.

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  • (geändert: )

Das ohmsche Gesetz 

In elektronischen Schaltungen werden oft sehr hohe Widerstände benutzt; entsprechend fließen sehr kleine Ströme (siehe Lösungen). Deshalb verwendet man hier gerne die Vorsatzzeichen Kilo k und milli m.
 

Stromlaufplan zur Übung:

Stromlaufplan

Die Gesamtschaltung liegt an 9 V Spannung. Alle Verbraucher liegen parallel zueinander. Beantworten Sie folgende Fragen bzw. berechnen Sie:

  1. An welcher Spannung liegen die Strompfade 1 bis 5?
  2. Wie heißt die Regel, die etwas über die Ströme in den einzelnen Pfaden aussagt?
  3.  Pfad 2: An der Leuchtdiode fallen 1,9 Volt ab. R2 = 3 kΩ.
        a. Wie groß ist der in Pfad 2 fließende Strom?
        b. Welchen Widerstand besitzt die LED?
     
  4. Pfad 2: Berechnen Sie den Gesamtwiderstand in Pfad 2.
  5. Wenn alle Schalter geschlossen sind, fließen folgende Ströme:
    I1 = 8,3 mA, I2 = 2,37 mA, I3 = 0,1 A, I4 = 100 mA, I5 = 80 mA.
    Welchen Gesamtwiderstand hat die Schaltung?

Lösungsvorschläge

1. Jeder der Strompfade liegt an 9 V.

2. Der Gesamtstrom Iges teilt sich auf die einzelnen Pfade auf; je höher der Widerstand ist, desto weniger Strom fließt. 

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Kommentare

10

Zum Artikel "Übungen zum ohmschen Gesetz".

  • #1

    Ich finde die Aufgabe gut, habe aber einige Anmerkungen.

    1. Diese Aufgabe ist keine Aufgabe zum Ohmschen Gesetz, sondern zur Definition des elektrischen Widerstandes R = U/I. Das Ohmsche Gesetz lautet nämlich: R = constant (mit Nebenbedingungen). Insbesondere sind gerade für die Schule Glühlampen elektrischen Bauteile, bei denen das Ohmsche Gesetz nicht gilt, da ihr Widerstand von der Temperatur des Glühdrahtes abhängt.

    2. Die Musterlösung für die 5.Teilaufgabe halte ich für zu umständlich. Im Lösungsvorschlag zu 2. wird doch darauf hingewiesen, dass sich der Gesamtstrom auf die einzelnen Pfade aufteilt. Ich als Schüler würde dann R = U/I_ges = 9 V / 290 mA = 31 Ohm rechnen.

    3. Desweiteren fehlt selbst ansatzweise eine Fehlerbetrachtung. Für einen Mathematiker ist 0,10 A = 0,1 A = 100 mA = 100,0 mA = 100,00 mA, für einen Physiker jedoch nicht, denn jede dieser Stromangabe hat ein anderes Fehlerintervall. Wenn also die Spannung mit 9 V angegeben wird, dann liegt die Spannung zwischen 8,5 V und 9,5 V und somit haben wir bereits bei die Spannung einen Meßfehler von 5,6%. Bekanntlich kann keine abgeleitete Größe einen geringeren Fehler als die Ausgangsgrößen haben.

    4. Somit täuschen die berechneten Widerstandswerte (802 Ohm, 3802 Ohm, 1084,3 Ohm und 30,96 Ohm ) eine Genauigkeit vor, die in keiner Weise gegeben ist.

    schrieb Ralf Fischer am

  • #2

    Rudolf will uns weiß machen: ” ... der Widerstand einer LED ist praktisch Null”. Ach was! Wo hat sie dann ihre Licht- und Wärmeleistung nach P = R x I² her, wenn R = 0 ist?
    Bei seiner Netzstrom-Widerstandsberechnerei möchte ich darauf hinweisen, dass man vor der Einheit stets einen Blank macht; also z.B. nicht 10A, sondern 10 A schreibt. So viel zu seinen Nullstellen im Text.
    Spannungsquellen kann man durchaus parallel schalten, z. B. zwei 12-V-Autoakkus für eine Solaranlage, um doppelt soviel Strom zu speichern. Funktioniert bei mir seit Wochen auch ohne Extrawiderstand problemlos.

    schrieb Wolfgang am

  • #3

    Hallo,

    da haben alle wohl etwas nicht wirklich verstanden: eine LED bzw. Leuchtdiode (darum wird auch noch gestritten) ist eine Spannungquelle und kein Widerstand! Wer käme auf die Idee, bei 10A Netzstrom einen “Widerstand im Netz” zu 230V/10A=23Ohm zu berechnen?
    Rechnerisch geht das zwar, aber Sinn macht das keinen. LEDs sind Spannungsquellen, weil sich die Spannung (in erster Näherung) nicht ändert, wenn der Strom sich ändert. Wie bei der Netzspannung auch. Nur ist eine LED keine Leistungsquelle, sondern ein Verbraucher, erkennbar an der Pfeilung (U und I in gleicher Richtung im Gegensatz zur Quelle, wo U und I entgegengesetzt gepfeilt sind).
    Wie unschwer zu erraten ist, ist der Widerstand einer LED praktisch Null. Das Denken und das Verständnis für Strom- und Spannungsquellen ist in der Schulphysik nach meinem Kenntnisstand einfach nicht vorhanden. Dazu gehört auch die Selbstverständlichkeit, Spannungsquellen nicht einfach parallel zu schalten, sondern einen Widerstand zur Stromeinstellung zu verwenden.

    schrieb Rudolf am

  • #4

    Hallo,

    die Anfrage bezog sich doch auf den Begriff ‘Leuchtdiode’ wenn ich das richtig verstanden habe. Und im Pfad 2 ist eine solche eingezeichnet.

    Bezüglich der Flussspannung ist der Einwand natürlich angebracht. Die Flussspannungen für LED’s liegen natürlich höher (z.B. L3-0-V5TH15-1 bestehend aus InGaN mit 3.6V - 4.0V Uf und Imax 25mA).
    Aber für die oben angeführte Berechnung ist das m.E. nicht relevant (wenn auch nicht ganz korrekt) da es “nur” um die Anwendung des Ohmschen Gesetzes geht. So, jetzt habe ich irgendwie den Faden verloren…

    MfG
    Thomas

    schrieb Thomas am

  • #5

    zu: Das ohmsche Gesetz
    Also ich blicke da auch nicht durch, was da Herr Wolfer am 22.2.13 meint. Allerdings hat er doch irgendwie nicht ganz unrecht. Es mir keine LED-Art mit einem U-Abfall von nur 0,7 V bekannt (wird im Aufgabenteil 3. ja behauptet). Dieser Wert gilt lediglich für eine Universal-Silizumdiode, die natürlich nicht leuchtet. Ein gängige rote LED hat eine Durchlassspannung U von ca. 1,6 V, eine weiße gar ca. 3,5 V. Insofern stimmt in der Grafik da wohl die Bezeichnung"Leuchtdiode”, aber die dazugehörigen Wertangabe “0,7 V” in der Aufgabe dazu ist einfach unrichtig.
    Nebenbei: Rechts davon im Schaltplan ist “Löschdiode” weit weniger geläufig als Freilaufdiode (oder Induktionsschutzdiode).

    schrieb W. Zeiller am

  • #6

    Hallo,

    also ich persönlich finde Leuchtdiode durchaus richtig. Alternativ kann natürlich LED geschrieben werden, wobei LED aus dem englischen kommt und ausgeschrieben ‘light-emitting diode’ lautet. Eine weniger gängige Bezeichnung, auch aus dem englischen Sprachraum, ist ‘luminescence diode’. Allerdings führt die Übersetzung beider Begriffe zurück zu ‘Leuchtdiode’,für ersteren, bzw. ‘Lumineszenzdiode’ und ‘lichtemittierende Diode’ für zweiteren. Was ja ein und das selbe bedeutet. Die beiden letztgenannten Übersetzungen sind wohl eher weniger im deutschen Sprachgebrauch zu finden…
    Was mich dazu brachte im Duden nachzuschlagen…

    Leuchtdiode
    Bedeutung:spezielle Diode, die beim Durchfließen von Strom Licht aussendet
    http://www.duden.de/rechtschreibung/Leuchtdiode

    http://www.duden.de/rechtschreibung/Lumineszenzdiode
    gibts auch, mit Querverweis zur Leuchtdiode und selber Bedeutung

    ‘lichtemittierende Diode’, die steht allerdings nicht im Duden. Dafür sind aber die einzelnen Worte gut erklärt.

    Also ich persönlich werde bei Leuchtdiode bleiben, da aus dem Wort die Anwendung hervorgeht. Na ok, manchmal verwende ich auch LED…

    Beste Grüße und einen schönen Abend noch
    Thomas

    schrieb Thomas am

  • #7

    Hallo Herr Wolfer, 

    vielen Dank. Vielleicht können Sie uns aufklären, wie wir das Kind genauer benennen sollten.
    Vielen Dank.

    Gruß
    tec.LEHRERFREUND

    schrieb tec.LEHRERFREUND am

  • #8

    Ich finde die Bezeichnung Leuchtdiode nicht gut.
    Wenn ich mit meinen Lernenden schon so tolle Unterlagen bearbeiten kann, wäre ich froh wenn da auch die korrekten Fachausdrücke stehen.
    Danke :)

    Gruss Dani

    schrieb Daniel Wolfer am

  • #9

    Hallo Thomas, 

    vielen Dank. Der eigentliche Wirrwarr geht auf die missglückten Bezeichnung der Pfade zurück. Wir haben das in Ordnung gebracht.

    Gruß
    tec.LEHRERFREUND

    schrieb tecLEHRERFREUND am

  • #10

    Sehr geehrter Herr Metz,

    in Aufgabe 3 hat sich ein kleiner Fehler in der Aufgabenstellung eingeschlichen. Es soll der Pfad 2 betrachtet, aber der Widerstand im Pfad 1 berechnet werden ( R = 9V / 0.008A = 1125 Ohm), in der Lösung wird der Widerstand allerdings für Pfad 2 berechnet.
    In Aufgabe 4a gibt es ja eigentlich gar nichts zu berechnen da der Strom für Pfad 1 in A3 schon gegeben ist ;-)

    MfG
    Thomas

    schrieb Thomas am

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