Der Artikel 9a

Messprinzipien

Das Messprinzip ist die physikalische Grundlage einer Messung. Die meisten physikalischen Größen kann ein Mensch mit seinen Sinnen gar nicht erkennen. Deshalb werden Messeinrichtungen entwickelt, die eine Messgröße in die leicht ablesbare Größe einer elektrischen Spannung, elektrischen Leistung und einer elektrischen Stromstärke umformen.

Ein Multimeter

Strom kann man auf verschiedene Weisen messen. Zum Beispiel mit einem sogenannten Multimeter.

Multimeter

Mit dem Multimeter kann man zum Beispiel die Stromstärke und die Stromspannung messen, indem man Ein Kabel in den Stromkreis, oder ein Kabel in die Stromquelle steckt und das andere in den Stromkreis. Meist schließt man ein Kabel vor und ein Kabel hinter, zum Beispiel eine Lampe oder ein anderes Hindernis, in den Stromkreis. In dem Video (s.o.), sieht man wie man die Kabel anschließt und wie man das Multimeter richtig einstellt. Ein Multimeter kann man auf dem Bild sehen (s.o.).

Das Lampenexperiment

Dieses Experiment gibt uns Informatinonen über den Energietrandsport.

Aufbau

Um die Stromspannung oder die Stromstärke in einem Stromkreis zu messen braucht man ein Multimeter, vier Kabel, einen Generator, zwei Lampen, eine Steckplatte und mehrere Stecker, um den Stromkreis zu schließen.

Normalschaltung 2

Einfacher Stromkreis

Für den einfachen Stromkreis benötigt man eine Lampe. Anschließend baut man den Stromkreis wie im Bild dargestellt auf. Wenn man die Stromstärke messen will schließt man das Multimeter mit zwei zusätzlichen Kabeln im Stromkreis an. Um die Stromstärke am Generator zu messen schließt man das Multimeter an der Stromquelle an und wenn man es an der Lampe messen will schließt man das Multimeter vor der Lampe an.

Normalschaltung 2

Parallelschaltung

Für die Paralellschaltung benötigt man zwei Lampen, und der Aufbau gleicht dem auf dem Bild. Um nun die Stromstärke zu messen , schließt man das Mutimeter ebenfalls mit zwei zusätzlichen Kabeln im Stromkreis an. Die Lampen werden bei diesem Versuch paralell zu einander im Stromkreis aufgebaut und die Stromstärke wird einmal am Generator, dann an der ersten und an der zweiten Lampe gemessen. Dazu schließt man das Multimeter jeweils anders an ( an der Stromquelle und vor den beiden Lampen).

Reihenschaltung

Für die Reihenschaltung benötigt man auch zwei Lampen, welche, wie im Bild dargestellt, hintereinander ( in Reihe) im Stromkreis angeschlossen werden. Das Multimeter wird einmal am Generator angeschlossen und einmal vor den beiden Lampen , um an allen Stellen die Stromstärke zu messen.

Einstellung des Messgerätes

Um mit dem Multimeter die Stromstärke zu messen, muss man einen Stecker wie immer in COM einstecken und den anderen in A. Nun stellt man das Multimeter auf 20 A ein und es kann gemessen werden!

Beobachtungen

Während die Lampen bei der Paralellschaltung beide eine gleich große elektrische Leistung haben, ist die elektrische Leistung bei der zweiten Lampe in der Reihenschaltung kleiner als bei der ersten. Das liegt daran , dass bei der Parallelschaltung , der Strom die Möglichkeit hat sich aufzuteilen und ein Teil zur einen und der andere Teil zur anderen Lampe fließt, so dass beide Lampen gleich starken Strom erhalten. Doch bei der Reihenschaltung muss der Strom erst durch die eine und dann durch die andere Lampe fließen, wodurch der Strom wenn er bei der zweiten Lampe ankommt schon geschwächt ist , so dass an der zweiten Lampe eine niedrigere elektrische Spannung ist. Mann müsste die elektrische Spannung am Generator erhöhen ( verdoppeln) um beiden Lampen die gleiche Leistung zu ermöglichen.

Elektrischer Widerstand

Gibt es zwischen zwei physikalischen Grōßen einen proportionalen Zusammenhang, wird eine dritte physikalische Größe eingeführt. Diese ist die Steigung der proportionalen Funktion. Die dritte physikalische Größe ist hier der Widerstand, dessen Einheit Ohm(V:A) ist , was die Abkürzung für Omega ist. Außerdem gibt der Widerstand die Leitfähigkeit an.

Auswertung

Wir haben herausgefunden, wenn wir die Spannung in einer Schaltung verändern, verändert sich auch die Stromstärke! Das wollten wir nun genauer untersuchen.

Das Ohmsche Gesetz

Das "Ohmsche Gesetz" beschreibt das Verhältnis zwischen elektrischer Stromstärke und elektrischer Spannung, den elektrischen Widerstand, gemessen in Ohm. Die elektrische Spannung und die elektrische Stromstärke sind proportional zueinander, also ist der Proportionalitätsfaktor der elektrische Widerstand.

Seinen Namen verdankt das "Ohmsche Gesetz" dem deutschen Physiker Georg Simon Ohm (geboren am 16. März 1789, gestorben am 6. Juli 1854), der es im Jahre 1822 als erster nachweisen konnte.

Das Prinzip des "Ohmschen Gesetzes" kann man an einem Experiment verdeutlichen.

U= R x I

R= U : I

I= U : R

Gruppe 5

Kurzer Draht

Spannung	Stromstärke
1	1,26
2,02	2,56
3	3,82
4,02	5,16
4,99	6,02
6	7,79
6,55	8,56

Mittlerer Draht

Spannung	Stromstärke
1	2,63
2	5,23
3,02	8,19
4,01	10,76
5,04	13,49
6,02	16,13
6,49	17,46

Langer Draht

Spannung	Stromstärke
1,01	4,07
2,01	8,32
3	12,48
4,03	17,98
5	19,98

Mit diesen Versuchen wollen wir den Unterschied des Elektrischenwiederstandes der verschiedenen Drahtlängen ermitteln.

Der Widerstand

Gibt es zwischen zwei Phy. Größen einen proportional Zusammenhang, dann führen wir eine dritte Phy. Größe ein: Steigung der proportionalen Funktion. Die dritte Phy. Größe ist der Widerstand. Abgekürzt = Ohm. Und Ohm gleich ♎️. ♎️ = V:A Der Widerstand gibt an wie gut der Strom durch den Stromkreis fließen kann.

Der Wiederstand R ist die null Größe.
R hat die Einheit V:A•R
Die Einheit heißt "OHM"
=> Allgemein das "Ohmsche-Gesetz": I = 1:R•U

Das "Ohmsche-Gesetz"

Immer wenn zwei Phy. Größen prop. zueinander sind, wird der Prop.- Faktor als neue Phy. Größe eingeführt.

Beispiel: I (10V)=0,02 A/V•10V= 0,2A

Verallgemeinerung

Immer wenn zwei Phy. Größen proportional zueinander sind,wird der Prop.-Faktor als neue Phy. Größe eingeführt.

Hier:

Der Wider

Energiequelle	Energietransport	Energieabgabe
Der Radfahrer tritt in die Pedalen. Die Kettenglieder werden angetrieben.	Die Kette bewegt sich im Kreislauf, vom vorderen Zahnkranz. Über den hinteren Zahnkranz und wieder zurück.	Der hintere Zahnkranz hemmt die Bewegung der Kette. Energie wird auf das Hinterrad übertragen.
Der Radfahrer tritt stärker in die Pedalen ; gleichzeitig tritt er dann auch schneller	Die Kettenglieder bewegen sich schneller und sind stärker gespannt.	Die Bewegung der Kette wird stärker gehemmt-die Energiestromstärke P steigt
Der Experimentator dreht die Kurbel des Handgenerators ; Elektronen des Stromkreises werden angetrieben.	Elektronen bewegen sich im Kreislauf, vom Generator durch den Verbraucher und wieder zurück.	Der Verbraucher hemmt die Bewegung der Elektronen:Energie wird an ihn übertragen
Der Experimentator kurbelt stärker ; gleichzeitig kurbelt er dann auch schneller.	Die Elektronen bewegen sich im Kreislauf vom Generator durch den Verbraucher und wieder zurück. Die Elektronen bewegen sich unter größerer Spannung und bewegen sich gleichzeitig schneller.	Die Bewegung der Elektronen wird stärker gehemmt. Die Energiestromstärke P steigt.