Ohmsches Gesetz & Kennlinien

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 der man die Stromstärke im Stromkreis verändern kann. Weiter befindet sich im Stromkreis ein Leiter. In den Stromkreis ist ein Strommesser geschaltet; mit ihm kann man die Stärke des Stroms messen, der durch den Leiter fließt. Schließlich ist ein Spannungsmessermesser parallel zum Leiter geschaltet; mit ihm kann man die Spannung messen, die über dem Leiter abfällt.

Abb. 2 zeigt die Schaltskizze des Versuchs mit elektrischer Quelle, Strommesser, Leiter (rechteckiger Kasten) und Spannungsmesser.

Man verändert nun die Stromstärke \(I\) und misst jeweils die Spannung \(U\).

Beobachtung

Verwendet man einen Leiter mit der Aufschrift \(100\,\rm{\Omega}\) ein, so erhält man folgende Messwerte:

\(I\;\rm{in\;A}\)	\(0{,}00\)	\(0{,}01\)	\(0{,}02\)	\(0{,}03\)	\(0{,}04\)	\(0{,}05\)	\(0{,}06\)	\(0{,}07\)	\(0{,}08\)	\(0{,}09\)	\(0{,}10\)
\(U\;\rm{in\;V}\)	\(0\)	\(1\)	\(2\)	\(3\)	\(4\)	\(5\)	\(6\)	\(7\)	\(8\)	\(9\)	\(10\)

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 Spannung \(U\) mit größer werdender Stromstärke \(I\) immer größer wird. Die Messwerte liegen auf einer Ursprungsgeraden, die Spannung \(U\) ist also proportional zur Stromstärke \(I\).

Bestimmt man die Steigung der Ursprungsgeraden, so erhält man den Wert \(100\,\frac{{\rm{V}}}{{\rm{A}}}\). Damit wird in unserem Versuch der Zusammenhang zwischen Stromstärke \(I\) und Spannung \(U\) beschrieben durch die Gleichung\[U = 100\,\frac{{\rm{V}}}{{\rm{A}}} \cdot I\]

Bemerkenswert ist, dass die Maßzahl der Steigung mit der Maßzahl auf dem Leiter übereinstimmt.

Ergebnis

In einem einfachen Stromkreis mit einer elektrischen Quelle und einem Leiter ist die Spannung \(U\), die über dem Leiter abfällt proportional zur Stärke \(I\) des Stroms, der durch den Leiter fließt.