Stromstärke und Widerstand bei der Parallelschaltung (Artikelnr.: P )

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1 Stromstärke und Widerstand bei der Parallelschaltung (Artikelnr.: P ) Curriculare Themenzuordnung Fachgebiet: Physik Bildungsstufe: Klasse 7-10 Lehrplanthema: Elektrizitätslehre Unterthema: Der elektrische Widerstand Experiment: Stromstärke und Widerstand bei der Parallelschaltung Schwierigkeitsgrad Vorbereitungszeit Durchführungszeit empfohlene Gruppengröße Leicht 10 Minuten 10 Minuten 2 Schüler/Studenten Zusätzlich wird benötigt: Versuchsvarianten: Schlagwörter: Prinzip und Material Prinzip Es soll untersucht werden, welche Gesetze für die Stromstärke und den Widerstand bei einer Parallelschaltung gelten. Versuchsaufbau Teil 1 Versuchsaufbau Teil 2

2 Material Position Material Bestellnr. Menge 1 Demo Physik Hafttafel mit Gestell Analog-Demomultimeter ADM PHYWE Netzgerät, universal Leitungs-Baustein, unterbrochen, DB Leitungs-Baustein, gerade, DB Leitungs-Baustein, winklig, DB Leitungs-Baustein, T-förmig, DB Ausschalter, DB Elektrische Symbole für Demo-Tafel, 12 Stück Widerstand 50 Ohm, DB Widerstand 100 Ohm, DB Lampenfassung E10, DB Glühlampen 12 V/0,1 A, E10, 10 Stück Verbindungsleitung, 32 A, 1000 mm, rot Verbindungsleitung, 32 A, 1000 mm, blau

3 Aufbau und Durchführung 1. Versuch Versuch gemäß Abb. 1 aufbauen und zunächst nur eine Glühlampe einschrauben; Messbereiche 30 V- und 300 ma- wählen Netzgerät einschalten und Spannung 12 V- einstellen Schalter schließen, Strommesser und Glühlampe beobachten; Ausschlag und Helligkeit merken Zweite Glühlampe einschrauben und dabei auf den Strommesser und die Helligkeit der Glühlampen achten (1) Abb Versuch Spannung 9 V- am Netzgerät einstellen und Schalter öffnen Versuchsaufbau entsprechend Abb. 2 ändern: Glühlampen durch die Widerstände und ersetzen und das bislang als Spannungsmesser eingesetzte Gerät mit dem Messbereich 300 ma- als Strommesser in den Zweig mit R 1 einbauen Schalter schließen, Gesamtstromstärke I G im unverzweigten Teil des Stromkreises und Teilstromstärke I 1 messen; Messwerte in Tabelle 1 notieren Strommesser in den Zweig mit R 2 einbauen, Teilstromstärke I 2 messen und notieren

4 Abb. 2

5 Beobachtung und Auswertung Beobachtung 1. Der Strommesser zeigt etwa den doppelten Wert an, wenn anstatt einer Glühlampe beide eingeschraubt sind. Die Helligkeit der zuerst betriebenen Glühlampe ändert sich beim Zuschalten der zweiten nicht und beide leuchten gleich hell. Auswertung Wenn zu einem elektrischen Gerät ein weiteres parallel geschaltet wird, dann erhöht sich die Stromstärke im unverzweigten Teil des Stromkreises. Aus den Beobachtungen im 1. Versuch sowie aus der Tabelle 1 folgt, dass die Gesamtstromstärke I G etwa gleich der Summe aus den Teilstromstärken I 1 und I 2 ist. Unter Berücksichtigung der Messfehler gilt also. Mit den Messwerten aus Tabelle 1 können der Gesamtwiderstand R G sowie die Teilwiderstände R 1 und R 2 berechnet werden. Aus den errechneten Widerstandswerten (Tabelle 2, linker Teil) geht hervor, dass der Gesamtwiderstand kleiner als der kleinste Teilwiderstand ist. Der Zusammenhang zwischen R G, R 1 und R 2 kann mithilfe des ohmschen Gesetzes und der gefundenen Gleichung für IG hergeleitet werden: Aus und folgt und wegen Bei einer Parallelschaltung ist der Kehrwert des Gesamtwiderstandes gleich der Summe aus den Kehrwerten der Teilwiderstände (vgl. Tabelle 2, rechter Teil). Verallgemeinert gelten für die Stromstärken und die Widerstände bei Parallelschaltung die Zusammenhänge und Tabelle Tabelle 2 Anmerkung ,029 0,019 0,0095 Anschaulicher als die Begriffe Gesamtwiderstand und Teilwiderstand sind die Begriffe Ersatzwiderstand und Zweigwiderstand für eine Parallelschaltung (Stromverzweigung). Deren Verwendung wird insbesondere dann empfohlen, wenn sie auch in den Lehrbüchern der Schüler üblich sind. Der Satz magnethaftender elektrischer Symbole für die Demo-Tafel ermöglicht die demonstrative Beschriftung der Schaltung. Der Satz besteht aus V- und A- Kennzeichen sowie aus leeren Flächen für eigene Beschriftungen.Damit können z. B. die Anschlüsse für Strom- und Spannungsmessung bezeichnet werden. Die selbst beschrifteten Flächen dienen z. B. zur Kennzeichnung der angelegten Spannung oder zur Angabe von Positionen, Schalterstellungen usw..