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Suchergebnisse 121 - 150 von 172

Geladene Teilchen im magnetischen Querfeld

Grundwissen

  • Geladene Teilchen, die in einem magnetischen Feld ruhen, erfahren keine Kraft und bleiben in Ruhe.

  • Geladenen Teilchen, die sich senkrecht zu den Feldlinien eines magnetischen Feldes bewegen, erfahren eine Kraft, die senkrecht zur Bewegungsrichtung und senkrecht zu den Feldlinien gerichtet ist und werden in Richtung dieser Kraft beschleunigt. Dabei ändert sich nur die Richtung, nicht aber der Betrag der Geschwindigkeit. Ist das magnetische Feld homogen, so bewegen sich die Teilchen dabei auf einer Kreisbahn.

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  • Geladene Teilchen, die in einem magnetischen Feld ruhen, erfahren keine Kraft und bleiben in Ruhe.

  • Geladenen Teilchen, die sich senkrecht zu den Feldlinien eines magnetischen Feldes bewegen, erfahren eine Kraft, die senkrecht zur Bewegungsrichtung und senkrecht zu den Feldlinien gerichtet ist und werden in Richtung dieser Kraft beschleunigt. Dabei ändert sich nur die Richtung, nicht aber der Betrag der Geschwindigkeit. Ist das magnetische Feld homogen, so bewegen sich die Teilchen dabei auf einer Kreisbahn.

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Speicherung von elektrischer Energie

Grundwissen
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Speicherung von mechanischer Energie

Grundwissen
Grundwissen

Speicherung von thermischer Energie

Grundwissen
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Speicherung von chemischer Energie

Grundwissen
Grundwissen

Wärmewirkung des elektrischen Stroms

Grundwissen

  • Die Wärmewirkung von elektrischem Strom wird in der Technik vielfältig genutzt.
  • Mit elektrischem Strom können hohe Temperaturen erzeugt werden.
  • Die Wärmewirkung wird auch als Sicherung genutzt, um Elektrogeräte zu schützen (Schmelzsicherung).

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  • Die Wärmewirkung von elektrischem Strom wird in der Technik vielfältig genutzt.
  • Mit elektrischem Strom können hohe Temperaturen erzeugt werden.
  • Die Wärmewirkung wird auch als Sicherung genutzt, um Elektrogeräte zu schützen (Schmelzsicherung).

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Chemische Wirkung des elektrischen Stroms

Grundwissen

  • Mit Hilfe von elektrischem Strom können einige Stoffe zersetzt oder in andere Stoffe umgesetzt werden.
  • Die Elektrolyse von Wasser und das Galvanisieren sind zwei technische Anwendungen für die chemische Wirkung von Strom.

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  • Mit Hilfe von elektrischem Strom können einige Stoffe zersetzt oder in andere Stoffe umgesetzt werden.
  • Die Elektrolyse von Wasser und das Galvanisieren sind zwei technische Anwendungen für die chemische Wirkung von Strom.

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Leuchtwirkung des elektrischen Stroms

Grundwissen

  • Die Leuchtwirkung von elektrischem Strom wird im Alltag an vielen Stellen deutlich.
  • Es gibt viele unterschiedliche Lampentypen: Glühlampen, Halogenlampen, Leuchtstoffröhren und LEDs
  • LEDs und Leuchtstoffröhren wandeln einen größeren Teil der Energie in Licht um als Glühlampen.

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  • Die Leuchtwirkung von elektrischem Strom wird im Alltag an vielen Stellen deutlich.
  • Es gibt viele unterschiedliche Lampentypen: Glühlampen, Halogenlampen, Leuchtstoffröhren und LEDs
  • LEDs und Leuchtstoffröhren wandeln einen größeren Teil der Energie in Licht um als Glühlampen.

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Potentielle Energie im homogenen Feld

Grundwissen

  • Bewegt sich eine Ladung im homogenen E-Feld in Richtung oder entgegen der Richtung der Feldlinien, so ändert sich die potentielle Energie der Ladung.
  • Allgemein ist die Änderung der potentiellen Energie gleich der negativen Feldarbeit, also \(\Delta {E_{\rm{pot}}} = - {W_{\rm{Feld}}}\).
  • Die Nulllage der potentiellen Energie wird meist auf die negative Platte gelegt.

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  • Bewegt sich eine Ladung im homogenen E-Feld in Richtung oder entgegen der Richtung der Feldlinien, so ändert sich die potentielle Energie der Ladung.
  • Allgemein ist die Änderung der potentiellen Energie gleich der negativen Feldarbeit, also \(\Delta {E_{\rm{pot}}} = - {W_{\rm{Feld}}}\).
  • Die Nulllage der potentiellen Energie wird meist auf die negative Platte gelegt.

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Magnetfeld eines geraden Leiters

Grundwissen

  • Das Magnetfeld um einen geraden Leiter verläuft in konzentrischen Kreisen um den Leiter.
  • Richtung und Stärke des Magnetfeldes werden u.a. von Stromstärke und Stromrichtung im Leiter bestimmt.
  • Die Richtung und die Orientierung des Magnetfeldes kannst du mit der Rechten-Faust-Regel ermitteln.

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  • Das Magnetfeld um einen geraden Leiter verläuft in konzentrischen Kreisen um den Leiter.
  • Richtung und Stärke des Magnetfeldes werden u.a. von Stromstärke und Stromrichtung im Leiter bestimmt.
  • Die Richtung und die Orientierung des Magnetfeldes kannst du mit der Rechten-Faust-Regel ermitteln.

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Magnetfeld einer Zylinderspule

Grundwissen

  • Das Magnetfeld im Innenraum einer langgestreckten Spule ist annähernd homogen.
  • Für die magnetische Feldstärke (magnetische Flussdichte) in einer luftgefüllten Spule gilt \(B = {\mu _0} \cdot \frac{{I \cdot N}}{l}\).
  • Die magnetische Feldstärke kann mithilfe ferromagnetischer Stoffe im Innenraum um den materialabhängigen Faktor \(\mu_r\) verstärkt werden.

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  • Das Magnetfeld im Innenraum einer langgestreckten Spule ist annähernd homogen.
  • Für die magnetische Feldstärke (magnetische Flussdichte) in einer luftgefüllten Spule gilt \(B = {\mu _0} \cdot \frac{{I \cdot N}}{l}\).
  • Die magnetische Feldstärke kann mithilfe ferromagnetischer Stoffe im Innenraum um den materialabhängigen Faktor \(\mu_r\) verstärkt werden.

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Magnetfeld und Feldlinien

Grundwissen

  • Das Magnetfeld ist der Wirkungsbereich eines Magneten. Es beschreibt seine Kraftwirkung auf einen anderen Magneten.
  • Magnetfelder können mit Feldlinienbildern dargestellt werden.
  • Magnetische Feldlinien verlaufen außerhalb des Magneten vom Nord- zum Südpol und schneiden sich nicht.
  • Die Erde ist von einem Magnetfeld umgeben. Am geografischen Nordpol ist der magnetische Südpol.

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  • Das Magnetfeld ist der Wirkungsbereich eines Magneten. Es beschreibt seine Kraftwirkung auf einen anderen Magneten.
  • Magnetfelder können mit Feldlinienbildern dargestellt werden.
  • Magnetische Feldlinien verlaufen außerhalb des Magneten vom Nord- zum Südpol und schneiden sich nicht.
  • Die Erde ist von einem Magnetfeld umgeben. Am geografischen Nordpol ist der magnetische Südpol.

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Spezifische Wärmekapazität

Grundwissen

  • Die spezifische Wärmekapazität ist eine Materialkonstante.
  • Die spezifische Wärmekapazitätist ein Maß für diejenige Energie, die man benötigt, um \(1\,\rm{kg}\) eines Stoffes um \(1\,\rm{K}\) zu erwärmen.

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  • Die spezifische Wärmekapazität ist eine Materialkonstante.
  • Die spezifische Wärmekapazitätist ein Maß für diejenige Energie, die man benötigt, um \(1\,\rm{kg}\) eines Stoffes um \(1\,\rm{K}\) zu erwärmen.

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Spezifische Schmelz- und Verdampfungswärme

Grundwissen

  • Wenn die Bindungen der Teilchen bei einem Übergang loser wird, muss Energie hinzugefügt werden (fest->flüssig, flüssig->gasförmig, fest->gasförmig).
  • Wenn die Bindungen der Teilchen bei einem Übergang fester wird, wird Energie frei (gasförmig->flüssig, flüssig->fest, gasförmig->fest).
  • Die spezifische Schmelz- bzw. Verdampfungswärme ist eine Materialkonstante, die häufig in \(\rm{\frac{J}{kg}}\) angegeben wird.

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  • Wenn die Bindungen der Teilchen bei einem Übergang loser wird, muss Energie hinzugefügt werden (fest->flüssig, flüssig->gasförmig, fest->gasförmig).
  • Wenn die Bindungen der Teilchen bei einem Übergang fester wird, wird Energie frei (gasförmig->flüssig, flüssig->fest, gasförmig->fest).
  • Die spezifische Schmelz- bzw. Verdampfungswärme ist eine Materialkonstante, die häufig in \(\rm{\frac{J}{kg}}\) angegeben wird.

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Wärmekraftmaschine, Kältemaschine und Wärmepumpe

Grundwissen

  • Wärmekraftmaschinen (z.B. Dampfmaschine oder Benzinmotor) nutzen Temperaturdifferenzen aus, um hiermit Arbeit \(W\) zu verrichten.
  • Dabei fließt eine Wärmemenge \(Q\) von einem Reservoir höherer Temperatur in ein Gebiet mit niedrigerer Temperatur.
  • Kältemaschinen (z.B. Kühlschrank) und Wärmepumpen verrichten Arbeit \(W\), um eine Wärmemenge \(Q\) von niedrigem auf ein höheres Energieniveau zu transportieren.

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  • Wärmekraftmaschinen (z.B. Dampfmaschine oder Benzinmotor) nutzen Temperaturdifferenzen aus, um hiermit Arbeit \(W\) zu verrichten.
  • Dabei fließt eine Wärmemenge \(Q\) von einem Reservoir höherer Temperatur in ein Gebiet mit niedrigerer Temperatur.
  • Kältemaschinen (z.B. Kühlschrank) und Wärmepumpen verrichten Arbeit \(W\), um eine Wärmemenge \(Q\) von niedrigem auf ein höheres Energieniveau zu transportieren.

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Strahlungshaushalt der Erde

Grundwissen

  • Als Mittelwert für die Energieeinstrahlung durch die Sonne gelten \(341\,\rm{\frac{W}{m^2}}\), also etwa ein Viertel der Solarkonstanten \(S_0\)
  • Insgesamt ist der Strahlungshaushalt immer in etwa ausgeglichen: Die eingestrahlte Energie entspricht in etwa der abgestrahlten Energie.
  • Beim Strahlungshaushalt der Erde müssen viele Variablen berücksichtigt werden, Darstellungen sind daher immer vereinfacht.

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  • Als Mittelwert für die Energieeinstrahlung durch die Sonne gelten \(341\,\rm{\frac{W}{m^2}}\), also etwa ein Viertel der Solarkonstanten \(S_0\)
  • Insgesamt ist der Strahlungshaushalt immer in etwa ausgeglichen: Die eingestrahlte Energie entspricht in etwa der abgestrahlten Energie.
  • Beim Strahlungshaushalt der Erde müssen viele Variablen berücksichtigt werden, Darstellungen sind daher immer vereinfacht.

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Größen zur Beschreibung von Induktionsvorgängen

Grundwissen

  • Bei unseren Versuchen und Aufgaben zur Induktion ist das magnetische Feld stets homogen und kann durch einen einzigen Feldvektor \(\vec B\) beschrieben werden.
  • Bei unseren Versuchen und Aufgaben zur Induktion ist die Leiterschleife stets eben und kann durch einen einzigen Flächenvektor \(\vec A\) beschrieben werden. \(\vec A\) beschreibt dabei die (Teil-)Fläche der Leiterschleife, die sich im magnetischen Feld befindet.
  • Bei Induktionsvorgängen ist \(\varphi\) die Weite des Winkels zwischen dem Feldvektor \(\vec B\) und dem Flächenvektor \(\vec A\).

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  • Bei unseren Versuchen und Aufgaben zur Induktion ist das magnetische Feld stets homogen und kann durch einen einzigen Feldvektor \(\vec B\) beschrieben werden.
  • Bei unseren Versuchen und Aufgaben zur Induktion ist die Leiterschleife stets eben und kann durch einen einzigen Flächenvektor \(\vec A\) beschrieben werden. \(\vec A\) beschreibt dabei die (Teil-)Fläche der Leiterschleife, die sich im magnetischen Feld befindet.
  • Bei Induktionsvorgängen ist \(\varphi\) die Weite des Winkels zwischen dem Feldvektor \(\vec B\) und dem Flächenvektor \(\vec A\).

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Elektromagnetischer Schwingkreis ungedämpft

Grundwissen

  • Ein Schwingkreis besteht zentral aus einem Kondensator mit Kapazität \(C\), der zu Beginn mittels elektrischer Quelle auf \(U_0\) aufgeladen wird, und einer Spule der Induktivität \(L\).
  • Im ungedämpften Fall schwingt der Kreis harmonisch mit der Schwingungsdauer \(T = 2 \cdot \pi \cdot \sqrt {L \cdot C}\)
  • Die Spannung über dem Kondensator wird beschrieben durch \(U_C(t) = \left| {{U_0}} \right| \cdot \cos \left( {{\omega _0} \cdot t} \right)\quad {\rm{mit}}\quad{\omega _0} = \sqrt {\frac{1}{L \cdot C}}\)

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  • Ein Schwingkreis besteht zentral aus einem Kondensator mit Kapazität \(C\), der zu Beginn mittels elektrischer Quelle auf \(U_0\) aufgeladen wird, und einer Spule der Induktivität \(L\).
  • Im ungedämpften Fall schwingt der Kreis harmonisch mit der Schwingungsdauer \(T = 2 \cdot \pi \cdot \sqrt {L \cdot C}\)
  • Die Spannung über dem Kondensator wird beschrieben durch \(U_C(t) = \left| {{U_0}} \right| \cdot \cos \left( {{\omega _0} \cdot t} \right)\quad {\rm{mit}}\quad{\omega _0} = \sqrt {\frac{1}{L \cdot C}}\)

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Elektromagnetischer Schwingkreis gedämpft

Grundwissen

  • Der Widerstand der Bauteile in einem Schwingkreis führt zur Dämpfung der Schwingung.
  • Die Differentialgleichung der gedämpften elektromagnetischen Schwingung ist \(L \cdot \ddot Q + \frac{Q}{C} + R \cdot \dot Q = 0\).

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  • Der Widerstand der Bauteile in einem Schwingkreis führt zur Dämpfung der Schwingung.
  • Die Differentialgleichung der gedämpften elektromagnetischen Schwingung ist \(L \cdot \ddot Q + \frac{Q}{C} + R \cdot \dot Q = 0\).

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Elektromagnetischer Schwingkreis angeregt

Grundwissen

  • Einem angeregten elektromagnetischen Schwingkreis wird eine äußere Spannung \(U(t)\) aufgeprägt.
  •  Die Differentialgleichung lautet \(U(t) = L \cdot \ddot Q + \frac{Q}{C} + R \cdot \dot Q\)

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  • Einem angeregten elektromagnetischen Schwingkreis wird eine äußere Spannung \(U(t)\) aufgeprägt.
  •  Die Differentialgleichung lautet \(U(t) = L \cdot \ddot Q + \frac{Q}{C} + R \cdot \dot Q\)

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Einfache Stromkreise

Grundwissen

  • Es gibt viele verschieden Arten Stromkreise zu schalten.
  • Bei UND-Schaltungen müssen für einen Stromfluss alle Schalter geschlossen sein.
  • Bei ODER-Schaltungen muss für einen Stromfluss nur ein Schalter geschlossen sein.

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  • Es gibt viele verschieden Arten Stromkreise zu schalten.
  • Bei UND-Schaltungen müssen für einen Stromfluss alle Schalter geschlossen sein.
  • Bei ODER-Schaltungen muss für einen Stromfluss nur ein Schalter geschlossen sein.

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Kraft zwischen Magnetpolen

Grundwissen

  • Gleichartige Pole stoßen sich ab, verschiedenartige Pole ziehen sich an.
  • Der Betrag der (anziehenden oder abstoßenden) Kraft wächst mit der "Stärke" der Magnetpole.
  • Der Betrag der (anziehenden oder abstoßenden) Kraft sinkt mit der Vergrößerung des Abstands zwischen den Magnetpolen.

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  • Gleichartige Pole stoßen sich ab, verschiedenartige Pole ziehen sich an.
  • Der Betrag der (anziehenden oder abstoßenden) Kraft wächst mit der "Stärke" der Magnetpole.
  • Der Betrag der (anziehenden oder abstoßenden) Kraft sinkt mit der Vergrößerung des Abstands zwischen den Magnetpolen.

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Kraft zwischen elektrischen Ladungen

Grundwissen

  • Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab, ungleichnamige Ladungen ziehen sich an.
  • Der Betrag der (anziehenden oder abstoßenden) Kraft wächst mit der "Größe" der Ladungen.
  • Der Betrag der (anziehenden oder abstoßenden) Kraft sinkt mit der Vergrößerung des Abstands zwischen den Ladungen.

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  • Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab, ungleichnamige Ladungen ziehen sich an.
  • Der Betrag der (anziehenden oder abstoßenden) Kraft wächst mit der "Größe" der Ladungen.
  • Der Betrag der (anziehenden oder abstoßenden) Kraft sinkt mit der Vergrößerung des Abstands zwischen den Ladungen.

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HALL-Effekt

Grundwissen

  • Befindet sich ein stromdurchflossener Leiter in einem homogenen Magnetfeld, dann baut sich senkrecht sowohl zur Stromfluss- als auch zur Magnetfeldrichtung über dem Leiter eine Spannung, die sogenannte HALL-Spannung \(U_{\rm{H}}\) auf.
  • Ist \(I\) die Stärke des Stroms durch den Leiter, \(B\) die magnetische Feldstärke und \(d\) die Dicke des Leiters parallel zu \(\vec B\), dann berechnet sich die HALL-Spannung durch \({U_{\rm{H}}} = {R_{\rm{H}}} \cdot \frac{{I \cdot B}}{d}\) mit der vom Material des Leiters abhängigen HALL-Konstanten \({R_{\rm{H}}}\).

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  • Befindet sich ein stromdurchflossener Leiter in einem homogenen Magnetfeld, dann baut sich senkrecht sowohl zur Stromfluss- als auch zur Magnetfeldrichtung über dem Leiter eine Spannung, die sogenannte HALL-Spannung \(U_{\rm{H}}\) auf.
  • Ist \(I\) die Stärke des Stroms durch den Leiter, \(B\) die magnetische Feldstärke und \(d\) die Dicke des Leiters parallel zu \(\vec B\), dann berechnet sich die HALL-Spannung durch \({U_{\rm{H}}} = {R_{\rm{H}}} \cdot \frac{{I \cdot B}}{d}\) mit der vom Material des Leiters abhängigen HALL-Konstanten \({R_{\rm{H}}}\).

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Geladene Teilchen in elektrischen und magnetischen Feldern

Grundwissen

  • Hier findest du vermischte Aufgaben zu allen Themen aus diesem Themenbereich

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Elektromotor

Grundwissen

  • Ein Elektromotor wandelt elektrische in mechanische Energie um.
  • Meist besteht eine Elektromotor aus einem äußeren, von den Statoren verursachten Magnetfeld, in dem sich ein Elektromagnet (Rotor) dreht.
  • Die Abstoßung gleichnamiger bzw. die Anziehung ungleichnamiger Magnetpole sorgt für die Bewegung des Rotors.
  • Der Kommutator sorgt für eine Umpolung des Rotors. Nur so bewegt sich der Motor kontinuierlich.

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  • Ein Elektromotor wandelt elektrische in mechanische Energie um.
  • Meist besteht eine Elektromotor aus einem äußeren, von den Statoren verursachten Magnetfeld, in dem sich ein Elektromagnet (Rotor) dreht.
  • Die Abstoßung gleichnamiger bzw. die Anziehung ungleichnamiger Magnetpole sorgt für die Bewegung des Rotors.
  • Der Kommutator sorgt für eine Umpolung des Rotors. Nur so bewegt sich der Motor kontinuierlich.

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Ferromagnetismus

Grundwissen

  • In ferromagnetischen Stoffen gibt es sog. WEISSsche Bezirke.
  • Ist das Material unmagnetisiert, so sind die WEISSschen Bezirke regellos ausgerichtet.
  • In einem äußeren Magnetfeld richten sich die WEISSschen Bezirke parallel zum äußeren Feld aus und verstärken dieses. 

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  • In ferromagnetischen Stoffen gibt es sog. WEISSsche Bezirke.
  • Ist das Material unmagnetisiert, so sind die WEISSschen Bezirke regellos ausgerichtet.
  • In einem äußeren Magnetfeld richten sich die WEISSschen Bezirke parallel zum äußeren Feld aus und verstärken dieses. 

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Stromkreiselemente

Grundwissen

  • Damit eine Lampe leuchtet, muss immer ein geschlossener Stromkreis vorliegen.
  • Kabel dienen als Verlängerungen und ermöglichen einen einfachen Aufbau.
  • Mit Schaltern kann der Stromkreis geöffnet und geschlossen werden.
  • Sicherungen schützen die Bauteile im Stromkreis vor zu großen Strömen.

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  • Damit eine Lampe leuchtet, muss immer ein geschlossener Stromkreis vorliegen.
  • Kabel dienen als Verlängerungen und ermöglichen einen einfachen Aufbau.
  • Mit Schaltern kann der Stromkreis geöffnet und geschlossen werden.
  • Sicherungen schützen die Bauteile im Stromkreis vor zu großen Strömen.

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Parallelschaltung von Widerständen

Grundwissen

  • Für den Gesamtwiderstand \(R_{12}\) zweier parallel geschalteter Widerstände \(R_1\) und \(R_2\) gilt: \(\frac{1}{R_{12}}=\frac{1}{R_1} +\frac{1}{R_2}\)
  •  Der Gesamtwiderstands einer Parallelschaltung ist stets kleiner als der kleinste Einzelwiderstand eines Astes.

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  • Für den Gesamtwiderstand \(R_{12}\) zweier parallel geschalteter Widerstände \(R_1\) und \(R_2\) gilt: \(\frac{1}{R_{12}}=\frac{1}{R_1} +\frac{1}{R_2}\)
  •  Der Gesamtwiderstands einer Parallelschaltung ist stets kleiner als der kleinste Einzelwiderstand eines Astes.

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OHMsches Gesetz

Grundwissen

Das Experiment zeigt, dass bei vielen elektrischen Leitern die Spannung \(U\), die über dem Leiter abfällt, proportional ist zur Stärke \(I\) des Stroms, der durch den Leiter fließt.

Diese Proportionalität bezeichnet man als das OHMsche Gesetz und beschreibt sie durch die Gleichung \(U = R \cdot I\).

Den Proportionalitätsfaktor \(R\) bezeichnet man als elektrischen Widerstand. Seine Maßeinheit ist \(1\,\Omega\) (Ohm).

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Das Experiment zeigt, dass bei vielen elektrischen Leitern die Spannung \(U\), die über dem Leiter abfällt, proportional ist zur Stärke \(I\) des Stroms, der durch den Leiter fließt.

Diese Proportionalität bezeichnet man als das OHMsche Gesetz und beschreibt sie durch die Gleichung \(U = R \cdot I\).

Den Proportionalitätsfaktor \(R\) bezeichnet man als elektrischen Widerstand. Seine Maßeinheit ist \(1\,\Omega\) (Ohm).

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