PhysikBuch → Klasse 7/8 → 06

🔋 Strom & Spannung

Ohmsches Gesetz, Reihen- & Parallelschaltung

📚 Klasse 7/8 📝 16 Aufgaben ⏱ ~4–5 Stunden 🧪 Interaktive Simulation
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1 Elektrische Stromstärke

Die elektrische Stromstärke I gibt an, wie viel elektrische Ladung pro Sekunde durch einen Leiterquerschnitt fließt.

I = Q / t
I = Stromstärke [A = Ampere] | Q = Ladung [C = Coulomb] | t = Zeit [s]
🔌
Reihenschaltung vs. Parallelschaltung

Reihenschaltung: Stromstärke überall gleich (I₁ = I₂ = ... = Igesamt)
Parallelschaltung: Stromstärken addieren sich (Igesamt = I₁ + I₂ + ...)

2 Elektrische Spannung

Die Spannung U ist der "Antrieb" des elektrischen Stroms – sie beschreibt die elektrische Druckdifferenz zwischen zwei Punkten.

U [V] = W / Q
U = Spannung [V = Volt] | W = Energie [J] | Q = Ladung [C]
⚡ Spannungen im Alltag
QuelleSpannungBemerkung
AA-Batterie1,5 VGleichspannung
9V-Block9 VGleichspannung
Autobatterie12 VGleichspannung
Haushaltssteckdose230 VWechselspannung (50 Hz)
Hochspannungsleitung380.000 VWechselspannung

3 Ohmsches Gesetz & Widerstand

Der elektrische Widerstand R beschreibt, wie stark ein Leiter den Stromfluss hemmt. Bei ohmschen Widerständen gilt:

U = R · I ↔ R = U / I ↔ I = U / R
U = Spannung [V] | R = Widerstand [Ω = Ohm] | I = Stromstärke [A]
📈
Kennlinie

Ein ohmscher Widerstand hat eine lineare U-I-Kennlinie. Verdoppelt sich die Spannung, verdoppelt sich auch die Stromstärke.

4 Elektrische Leistung & Energie

P = U · I = U² / R = I² · R
P = Leistung [W = Watt] | Energie: W = P · t [J oder Wh]
W = P · t = U · I · t
W = elektrische Energie [J] | t = Zeit [s]
Für Stromrechnung: 1 kWh = 1000 W · 3600 s = 3.600.000 J

5 Widerstände schalten

⚡ Reihen- und Parallelschaltung von Widerständen
ReihenschaltungParallelschaltung
GesamtwiderstandR_ges = R₁ + R₂ + R₃1/R_ges = 1/R₁ + 1/R₂
SpannungU_ges = U₁ + U₂U_ges = U₁ = U₂
StromstärkeI_ges = I₁ = I₂I_ges = I₁ + I₂
Aufgabe 1 Stromstärke berechnen (Ohmsches Gesetz) Rechnen
An einem Widerstand von 24 Ω liegt eine Spannung von 12 V an. Wie groß ist die Stromstärke?
U = 12 V | R = 24 Ω
A
1
Formel: I = U / R
2
I = 12 V / 24 Ω = 0,5 A
Aufgabe 2 Widerstand berechnen Rechnen
Durch eine LED fließt ein Strom von 150 mA. Die Spannung an der LED beträgt 9 V. Welchen Widerstand hat die LED?
I = 150 mA = 0,15 A | U = 9 V
Ω
1
Einheit: I = 150 mA = 0,15 A
2
R = U / I = 9 V / 0,15 A = 60 Ω
Aufgabe 3 Reihenschaltung – Gesamtwiderstand Rechnen
Zwei Widerstände R₁ = 40 Ω und R₂ = 60 Ω sind in Reihe geschaltet. Wie groß ist der Gesamtwiderstand?
R₁ = 40 Ω | R₂ = 60 Ω | Reihenschaltung
Ω
1
Reihenschaltung: R_ges = R₁ + R₂
2
R_ges = 40 Ω + 60 Ω = 100 Ω
Aufgabe 4 Parallelschaltung – Gesamtwiderstand Rechnen
Dieselben zwei Widerstände R₁ = 40 Ω und R₂ = 60 Ω sind nun parallel geschaltet. Wie groß ist der Gesamtwiderstand?
R₁ = 40 Ω | R₂ = 60 Ω | Parallelschaltung
Ω
1
1/R_ges = 1/40 + 1/60 = 3/120 + 2/120 = 5/120
2
R_ges = 120/5 = 24 Ω
3
Wichtig: Bei Parallelschaltung ist R_ges immer kleiner als der kleinste Einzelwiderstand!
Aufgabe 5 Elektrische Leistung eines Haartrockners Rechnen
Ein Haartrockner ist an 230 V angeschlossen. Durch ihn fließt ein Strom von 2,4 A. Wie groß ist seine elektrische Leistung?
U = 230 V | I = 2,4 A
W
1
P = U · I = 230 V · 2,4 A = 552 W
Aufgabe 6 Stromkosten für einen Monat Rechnen + Alltag
Der Haartrockner aus Aufgabe 5 (552 W) wird täglich 2,5 Minuten benutzt. Der Strompreis beträgt 30 Cent/kWh. Wie viel kosten die Stromkosten in 30 Tagen?
P = 552 W | t = 2,5 min/Tag | Preis = 0,30 €/kWh | 30 Tage
€
1
Zeit: t = 2,5/60 h ≈ 0,0417 h/Tag
2
Tagesenergie: W_tag = 552 W · 0,0417 h = 23,0 Wh
3
Monatsenergie: W_monat = 23,0 Wh · 30 = 690 Wh = 0,690 kWh
4
Aber: Aufgabe 5 hat 552 W, exakte Rechnung: 552 · (2,5/60) · 30 / 1000 = 0,690 kWh
5
Kosten: 0,690 kWh · 0,30 €/kWh = 0,207 € ≈ 0,21 €
(Hinweis: Lösung ≈ 0,21 € für exakte Werte)
Aufgabe 7 Reihen- vs. Parallelschaltung – Eigenschaften zuordnen Drag & Drop

Ziehe die Aussagen zur richtigen Schaltungsart:

Stromstärke überall gleich
Spannungen addieren sich
Fällt eine Lampe aus → alle aus
Spannung überall gleich
Ströme addieren sich
Fällt eine Lampe aus → andere leuchten noch
⛓ Reihenschaltung
⚡ Parallelschaltung
Aufgabe 8 Widerstand: groß oder klein? Drag & Drop

Sortiere: Welche Materialien/Bauteile haben einen großen bzw. kleinen elektrischen Widerstand?

🌍 Luft
🪨 Gummi
💡 Glühwendel (kalt)
🔵 Kupferdraht
⚡ Silber
🔩 Eisendraht (kurz, dick)
🔴 Großer Widerstand (Isolator)
🟢 Kleiner Widerstand (Leiter)
⚡ Interaktiver Stromkreis – Ohmsches Gesetz

Verändere Spannung und Widerstand und beobachte, wie sich die Stromstärke und die Helligkeit der Glühbirne verändern.

Spannung U 12 V
Widerstand R 100 Ω
🧪
Aufgabe zur Simulation

1. Stelle U = 6 V und R = 100 Ω ein. Wie groß ist I?
2. Verdopple die Spannung auf 12 V. Was passiert mit I?
3. Verdopple jetzt noch den Widerstand auf 200 Ω. Was passiert?