Der Ohmsche Widerstand (Wiederholung 2)

Rufe wieder folgende Animation auf und baue nachfolgende Schaltung

Durch Klicken auf die Batterie kannst du die Spannung der Batterie verändern. Stelle die nachfolgenden Spannungswerte ein und lies die zugehörigen Stromstärken ab. Übernehme dazu die Tabelle in dein Heft. 

Tausche danach Glühbirne gegen den Bleistift aus und notiere wieder die Stromstärken

Genauere Untersuchung an einem Leiterstück oder einem Widerstand

Diesen Zusammenhang untersuchen wir im Experiment genauer, indem wir für verschiedene Stromstärken I jeweils die Spannung U messen, die über einem elektrischen Leiter (nicht an einer Glühlampe!) abfällt. Tragen wir die Spannung U gegen die Stromstärke I auf, so zeigt sich, dass die Messwerte im I-U-Diagramm auf einer Ursprungsgeraden liegen (vgl. Abb. 1). Dies bedeutet, dass die Spannung U, die über dem Leiter abfällt, proportional ist zur Stärke I des Stroms, der durch den Leiter fließt bzw. der Quotient UI konstant ist.

Abb. 1 Zusammenhang zwischen Stromstärke I und Spannung U bei einem OHMschen Widerstand

Diese Proportionalität zwischen der Spannung U und der Stromstärke I bezeichnet man nach dem deutschen Physiker Georg Simon OHM (1789 - 1854) als das OHMsche Gesetz. 

Wir beschreiben es durch die Gleichung  $U = R  \cdot I$

Animation

Den Proportionalitätsfaktor R bezeichnet man als elektrischen Widerstand. Für seine Maßeinheit gilt[$\left[ R \right] = \frac{{\left[ U \right]}}{{\left[ I \right]}} = \frac{{1\,{\rm{V}}}}{{1\,{\rm{A}}}} = 1\,\frac{{\rm{V}}}{{\rm{A}}} =: 1\,{\Omega}\quad{\rm{(Ohm)}}$

Gilt nur in bestimmten Grenzen:  Tatsächlich gilt diese Proportionalität nur in engem Rahmen von Spannung und Stromstärke und nur für einige Stoffe – insbesondere für Metalle unter der Voraussetzung, dass die Temperatur des Leiters konstant ist. Dennoch nutzen wir diese Gesetzmäßigkeit als Basis für das Verständnis der Zusammenhänge zwischen Spannung und Stromstärke in vielen elektrischen Stromkreisen.

Elektrische Leiter, die dem OHMschen Gesetz folgen, nennt man OHMsche Widerstände oder OHMsche Leiter.

•Das Experiment zeigt, dass bei vielen elektrischen Leitern die Spannung U, die über dem Leiter abfällt, proportional ist zur Stärke I des Stroms, der durch den Leiter fließt.

•Diese Proportionalität bezeichnet man als das OHMsche Gesetz und beschreibt sie durch die Gleichung $U = R  \cdot I$

•Den Proportionalitätsfaktor R bezeichnet man als elektrischen Widerstand. Seine Maßeinheit ist 1Ω (Ohm).

Für Schüler, die Probleme beim Umstellen der Formel haben, bietet folgende Animation eine Hilfe.