Das Ohmsche Gesetz – Grundlagen Elektrizitätslehre

Das Ohmsche Gesetz ist eine der elementarsten “Gesetze” in der Elektronik und verknüpft die physikalischen Größen Strom, Spannung und Widerstand miteinander. So lassen sich in einem Stromkreis Strom, Spannung oder Widerstand berechnen, wenn mindestens zwei Größen bekannt sind. Ohne das Ohmsche Gesetzes ist das Verständnis von Stromkreisen (und damit die Grundlagen der Elektronik) kaum möglich.

Das Ohmsche Gesetz

Das Ohmsche Gesetz wurde im 19 Jhd von Georg Simon Ohm experimentell nachgewiesen. Georg Simon Ohm wies in seinen Experimenten den Zusammenhang zwischen der an einem Leiter anliegenden Spannung U und der elektrischen Stromstärke I (dies lässt sich in Schulversuchen nachstellen, indem man in einem geschlossenen Stromkreis die Spannung variiert und die Stromstärke I miss. Anschließend trägt man die Messwerte in ein U-I-Diagramm. Der entsprechende Graph zeigt einen linearen Zusammenhang).

Das Ohmsche Gesetz postuliert, dass die Stromstärke I und die Spannung U zwischen den Enden des Leiters direkt proportional sind, und dem Widerstand R entsprechen. Dieser Zusammenhang ist in folgender Formel (Ohmsches Gesetz wiedergegeben).

Je nachdem, welche Größe gesucht ist, kann man die Formel umstellen (z.B. U = R·I). Dies gilt aber nur, wenn bei “Versuchsdurchführungen” die Temperatur konstant gehalten wird (jeder metallische Leiter verändert seinen “Innenwiderstand” bei Temperaturänderung). Der Quotient U : I  (Spannung : Stromstärke) wird als (elektrischer) Widerstand bezeichnet.

Anmerkung

Das Ohmsche Gesetz gilt nur für ohmsche Widerstände, d.h. Strom und Spannung in einem Stromkreis (an Bauteilen) müssen einen linearen Zusammenhang aufweisen. Für die meisten Widerstände gilt das Ohmsche Gesetz. Leider gibt es aber neben den “normalen” (ohmschen) Widerständen auch induktive Widerstände (z.B. Spulen) oder kapazitive Widerstände (z.B. Kondensatoren). Im Unterschied zu normalen Widerständen tritt bei einem induktiven oder einem kapazitiven Widerstand eine Phasenverschiebung zwischen Spannung und Stromstärke auf. Aus diesem Grund kann man leicht herausfinden, ob es sich um einen ohmschen Widerstand handelt, oder nicht, denn aus dem Ohmschen Gesetz heraus lässt sich ableiten: Bei einem ohmschen Widerstand verlaufen Spannung und Stromstärke zeitlich gleich.

Bei metallischen Leitern gilt: solange man die Temperatur konstant lässt, ist die Spannung proportional zur Stromstärke (also das Ohmsche Gesetz). Ändert man aber die Temperatur des Leiters, ändert sich auch der Widerstand.


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Das Ohmsche Gesetz – Grundlagen Elektrizitätslehre – Testfragen/-aufgaben

1. Was wird durch das Ohmsche Gesetz ausgedrückt?

Das Ohmsche Gesetz drückt die Beziehung zwischen Spannung, Strom und Widerstand in einem elektrischen Stromkreis aus.

2. Was sind die Hauptelemente des Ohmschen Gesetzes und wie sind sie definiert?

Die Hauptelemente des Ohmschen Gesetzes sind Strom (I), gemessen in Amperen (A), Spannung (V), gemessen in Volt (V) und Widerstand (R), gemessen in Ohm (Ω).

3. Wie lautet die Formel des Ohmschen Gesetzes?

Die Formel des Ohmschen Gesetzes lautet: V = I * R, d.h. Spannung gleich Stromstärke multipliziert mit Widerstand.

4. Welche praktische Bedeutung hat das Ohmsche Gesetz?

Das Ohmsche Gesetz hat praktische Bedeutung für die Berechnung der elektrischen Leistung in Haushaltsgeräten, Computern und anderen elektrischen Geräten.

5. Was passiert mit dem Strom, wenn der Widerstand in einem Stromkreis erhöht wird, laut dem Ohmschen Gesetz?

Laut dem Ohmschen Gesetz wird der Strom kleiner, wenn der Widerstand in einem Stromkreis erhöht wird, bei konstanter Spannung.

6. Wie verändert sich die Spannung, wenn die Stromstärke bei konstantem Widerstand erhöht wird?

Die Spannung erhöht sich, wenn die Stromstärke bei konstantem Widerstand erhöht wird, laut Ohmschen Gesetz.

7. Was passiert laut Ohmschem Gesetz, wenn bei konstanter Stromstärke der Widerstand erhöht wird?

Bei konstanter Stromstärke und erhöhtem Widerstand, steigt die Spannung laut Ohmschem Gesetz.

8. Was ist die physikalische Bedeutung des Widerstands in der Formel des Ohmschen Gesetzes?

Der Widerstand in der Formel des Ohmschen Gesetzes repräsentiert die Widerstandsfähigkeit eines Materials gegenüber dem Stromfluss.

9. Wie kann man den Widerstand in einem Stromkreis aus der Spannung und der Stromstärke berechnen?

Man kann den Widerstand (R) in einem Stromkreis durch die Formel R = V/I aus der Spannung (V) und der Stromstärke (I) berechnen.

10. Kann das Ohmsche Gesetz in allen Situationen angewendet werden?

Das Ohmsche Gesetz gilt nicht für alle Materialien oder unter allen Bedingungen. Es gilt vor allem für Metalle und bei konstanter Temperatur.

Autor: , Letzte Aktualisierung: 01. Februar 2024