Ohmsches Gesetz, elektrischer Widerstand, Widerstandsgesetz

Das Ohmsche Gesetz wird in einem virtuellen Experiment hergeleitet. Die Formulierung des Widerstandsgesetzes bildet den Abschluss des Kurses zur Elektrizitätslehre.

Kompetenzen der Kapitel 7 und 8

Die Schülerinnen und Schüler in Klasse 8 sollen im Rahmen des Themas "Leitungsvorgänge in Metallen"

  • den Zusammenhang zwischen Stromstärke und Spannung kennen.
  • sich mit Leben und Werk von Georg Simon Ohm (1789-1854) beschäftigen.
  • das Ohmsche Gesetz, das I(U)-Diagramm von Konstantandraht und Glühlampe sowie den Begriff "Kennlinie" kennen.
  • die physikalische Größe des elektrischen Widerstands kennen, insbesondere die Deutung mit dem elektrischen Leitungsmodell, die Berechnung von Widerständen, Spannung und Stromstärke sowie die Abhängigkeit des Widerstands eines Leiters von Länge, Querschnittsfläche und Material.
  • Kenntnisse über den elektrischen Widerstand auf technische Sachverhalte anwenden, insbesondere auf Festwiderstände und verstellbare Widerstände (Potentiometer), Vorwiderstände (mit Berechnung) und die Wheatstonesche Brücke.

7. Das Ohmsche Gesetz und der elektrische Widerstand

Virtuelles Experiment, Screenshot aus dem Online-Selbstlernkurs "Die strömende Elektrizität" von Jens Tiburski
+ Abb. 9: Experiment

Geltungsbereich des Ohmschen Gesetzes

Das Ohmsche Gesetz wird in einem virtuellen Experiment hergeleitet. Durch die Nutzung verschiedener "Standorte" (Kontextmenü dazu per rechtem Mausklick aufrufen) in der 3D-Visualisierung ist es möglich, zeitgleich die Spannung zu wählen (Abb. 9, Platzhalter bitte anklicken) und dann die Auswirkung auf die frei beweglichen Elektronen zu beobachten und die Stromstärke abzulesen. Der Schritt zum Ohmschen Gesetz als Ergebnis der Untersuchungen ist dann reine Formsache. Es folgt der gleiche Versuch mit einer Glühlampe an Stelle des Ohmschen Widerstandes. Durch die zuvor untersuchte Abhängigkeit der Teilchenbewegung von der Temperatur wird der Geltungsbereich des Ohmschen Gesetzes auf nahezu konstante Temperatur eingeschränkt. Nach der Formulierung des Ohmschen Gesetzes wird die physikalische Größe des elektrischen Widerstands definiert.

Online-Materialien

Nach der Bearbeitung des Kapitels folgen interaktive Übungen zur Prüfung und Festigung des Gelernten.

8. Das Widerstandsgesetz

Virtuelles Experiment, Screenshot aus dem Online-Selbstlernkurs "Die strömende Elektrizität" von Jens Tiburski
+ Abb. 10: Experiment

Einfluss von Querschnitt und Länge des Leiters

Die Formulierung des Widerstandsgesetzes bildet den Abschluss dieses Kurses. Die Abhängigkeit des elektrischen Widerstands von Querschnitt (Abb. 10, Platzhalter bitte anklicken) und Länge des Leiters wird in einer Folge von virtuellen Experimenten untersucht. Danach folgt die Herleitung des eigentlichen Widerstandsgesetzes. Die Einteilung der Stoffe in Leiter, Halbleiter und Nichtleiter ist dann die logische Folgerung, mit der der Kurs abschließt.

Dossier "Vertretungsstunden sind kein Hexenwerk"
Autor
Avatar Jens Tiburski

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Dieser Beitrag wird im Rahmen der Ausstellung "MS Wissenschaft" angeboten.