An eine Spannungsquelle mit \(U_0=12\,\rm{V}\) ist ein ohmschen Widerstand \(R_1\) angeschlossen. Im Stromkreis fließt ein Strom von \(I=120\,\rm{mA}\).
Nun wird eine zweiter, baugleicher Widerstand in Reihe zum ersten geschaltet (vgl. Abb. 1).
Erkan trifft dazu folgende Aussagen:
An jedem der beiden Widerstände fällt die Spannung \(U=12\,\rm{V}\) ab.
Da die beiden ohmschen Widerstände baugleich sind, fließt in der neuen Schaltung genau halb so viel Strom wie zuvor.
Beurteile jeweils, ob die Aussage zutreffend oder falsch ist und begründe dein Urteil.
b)
Joachim Herz Stiftung
Abb. 2 Schaltung vorher und nachher
Nun ist an die Spannungsquelle mit \(U_0=12\,\rm{V}\) anstatt eines ohmschen Widerstandes eine Glühlampe angeschlossen (vgl. Abb. 2). Durch diese fließt ein Strom von \(I=200\,\rm{mA}\).
Jetzt wird eine zweite, baugleiche Glühlampe in Reihe zur ersten geschaltet.
Erkan trifft wieder zwei Aussagen:
An jeder der beiden Glühlampen fällt die Spannung \(U=6\,\rm{V}\) ab.
Da die beiden Glühlampen baugleich sind, fließt in der neuen Schaltung genau halb so viel Strom wie zuvor.
Beurteile jeweils, ob die Aussage zutreffend oder falsch ist und begründe dein Urteil.
Die Aussage (1) ist falsch. In einer Reihenschaltung teilt sich die Spannung auf die einzelnen Bauteile bzw. Widerstände entsprechend ihrer Größe auf. Da die beiden ohmschen Widerstände in der Reihenschaltung hier identisch sind, fällt also an jedem Widerstand die gleiche Spannung von \(12\,\rm{V}:2=6\,\rm{V}\) ab.
Die Aussage (2) ist richtig. In einer Reihenschaltung aus zwei ohmschen Widerständen addieren sich die Einzelwiderstände zum Gesamtwiderstand. Da beide Widerstände gleich groß sind, verdoppelt sich also der Gesamtwiderstand. Bei gleicher Spannung \(U_0\) fließt dann ein nur noch halb so großer Strom \(I\).
b)
Die Aussage (1) ist richtig. In einer Reihenschaltung teilt sich die Spannung auf die einzelnen Bauteile bzw. Widerstände entsprechend ihrer Größe auf. Da die beiden Glühlampen baugleich sind fällt an jedem Widerstand die gleiche Spannung von \(12\,\rm{V}:2=6\,\rm{V}\) ab.
Die Aussage (2) ist falsch. Zwar addieren sich auch in einer Reihenschaltung aus zwei Glühlampen die Einzelwiderstände zum Gesamtwiderstand, aber durch die Änderung der Schaltung verändert sich auch die Spannung, die an einer einzelnen Glühbirne abfällt und damit auch der Widerstand der Glühlampen, da Glühlampen keine ohmschen Widerstände sind. Da in der neuen Schaltung nur noch halb so viel Spannung an einer Glühlampe abfällt, ist der Widerstand einer Glühbirne geringer. Insgesamt verdoppelt sich daher der Widerstand durch das Zuschalten der zweiten Glühlampe nicht, daher ist der Strom \(I\) auch nicht halb so groß wie vorher.
