Ohmsches Gesetz — Ingenieurwesen, 14–17 Jahre
Wie Spannung, Stromstärke und Widerstand das Verhalten eines einfachen Stromkreises bestimmen.
Der Zusammenhang
In einem einfachen Stromkreis ist die Spannung der Antrieb, die Stromstärke der Fluss und der Widerstand bremst diesen Fluss. Das Ohmsche Gesetz verbindet sie: Spannung ist Stromstärke mal Widerstand. Ändert sich eine Größe, muss sich mindestens eine andere mitändern.
Warum man es braucht
Ein Stromkreis kann ausfallen, wenn durch ein Bauteil zu viel Strom fließt: Ein Draht kann heiß werden oder eine LED durchbrennen. Ingenieurinnen und Ingenieure nutzen das Ohmsche Gesetz, um Widerstand, Batterie oder Draht vor dem Bau auszuwählen. Die Beziehung entstand aus Messungen, die einen vorhersehbaren Widerstand vieler Materialien zeigten.
Ein Widerstand für eine LED
Eine 9-V-Batterie wird an eine LED angeschlossen, die 2 V und 20 mA benötigt. Am Widerstand müssen die übrigen 7 V abfallen. Wandle 20 mA in 0,020 A um. Dann gilt R = V ÷ I: 7 ÷ 0,020 = 350 Ω. In der Praxis wählt man einen nahen Normwert und prüft die Leistung.
Einheiten vermischen
Ein häufiger Fehler ist, 20 statt 0,020 in die Formel einzusetzen, weil auf dem Etikett 20 mA steht. Das ist verständlich: Milli- bedeutet ein Tausendstel, und der Vorsatz wird leicht übersehen. Vor dem Rechnen müssen alle Werte zu den Einheiten der Formel passen.
Elektronik im Alltag
Handyladegeräte, Fahrradlampen und Sensorschaltungen regeln den Strom, damit jedes Bauteil nur das verträgt, was es aushält. Ein Entwickler kann das Ohmsche Gesetz nutzen, um den Strom einer LED zu begrenzen oder das Verhalten einer Batterie unter Last abzuschätzen. Für alle Bauteile gilt es nicht genau, besonders nicht für solche mit veränderlichem Widerstand.
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