Der deutsche Physiker Georg Simon OHM (1789 - 1854) untersuchte in den Jahren 1825-1826 die Zusammenhänge in elektrischen Stromkreisen. In diesem Versuch kannst du eine moderne Version von OHMs Experimenten nachvollziehen.
Aufbau und Durchführung
Abb. 1 zeigt den Aufbau des Versuchs. Die beiden Kabel auf der linken Seite führen zu einer elektrischen Quelle mit veränderbarer Spannung. Den Betrag dieser Spannung misst der Spannungsmesser links. Weiter befindet sich im Stromkreis ein Leiter. Schließlich ist in den Stromkreis ein Strommesser geschaltet.
Abb. 2 zeigt die Schaltskizze des Versuchs mit elektrischer Quelle, Spannungsmesser, Leiter (rechteckiger Kasten) und Strommesser.
Man verändert nun die Spannung \(U\) der elektrischen Quelle und misst jeweils die Stromstärke \(I\).
Beobachtung
Verwendet man einen Leiter mit der Aufschrift \(100\,\rm{\Omega}\) ein, so erhält man folgende Messwerte:
\(U\;\rm{in\;V}\) | \(0\) | \(1\) | \(2\) | \(3\) | \(4\) | \(5\) | \(6\) | \(7\) | \(8\) | \(9\) | \(10\) |
\(I\;\rm{in\;A}\) | \(0{,}00\) | \(0{,}01\) | \(0{,}02\) | \(0{,}03\) | \(0{,}04\) | \(0{,}05\) | \(0{,}06\) | \(0{,}07\) | \(0{,}08\) | \(0{,}09\) | \(0{,}10\) |
Hinweis: Wenn du selbst Messwerte aufnehmen möchtest, so kannst du dies mit der entsprechenden Simulation (Link am Ende des Artikels) tun.
Auswertung
Das Diagramm in Abb. 3 zeigt, dass die Stromstärke \(I\) mit größer werdender Spannung \(U\) immer größer wird. Die Messwerte liegen auf einer Ursprungsgeraden, die Stromstärke \(I\) ist also proportional zur Spannung \(U\).
Bestimmt man die Steigung der Ursprungsgeraden, so erhält man den Wert \(0{,}01\,\frac{{\rm{A}}}{{\rm{V}}} = \frac{1}{{100}}\,\frac{{\rm{A}}}{{\rm{V}}}\). Damit wird in unserem Versuch der Zusammenhang zwischen Spannung \(U\) und Stromstärke \(I\) beschrieben durch die Gleichung\[I = \frac{1}{{100}}\frac{{\rm{A}}}{{\rm{V}}} \cdot U\]
Bemerkenswert ist, dass der Nenner in der Maßzahl der Steigung mit der Maßzahl auf dem Leiter übereinstimmt.
Ergebnis
In einem einfachen Stromkreis mit einer elektrischen Quelle und einem Leiter ist die Stromstärke \(I\) im Stromkreis proportional zur Spannung \(U\) der elektrischen Quelle.