Ohmsches Gesetz und Stromkreise: Spannung, Stromstärke, Widerstand erklärt

Strom ist unsichtbar – und deshalb für viele Schüler*innen schwer vorstellbar. Ein Modell hilft: der Wasserkreislauf. Mit diesem Bild und dem Ohmschen Gesetz lassen sich die meisten Aufgaben zu Stromkreisen in Klasse 8 bis 10 sicher lösen.

Die drei Grundgrößen

• Spannung U (Volt, V): der „Antrieb“ des Stroms – wie der Druck in einer Wasserleitung.
• Stromstärke I (Ampere, A): wie viel Ladung pro Sekunde fließt – wie die Wassermenge pro Sekunde.
• Widerstand R (Ohm, Ω): wie stark der Stromfluss behindert wird – wie eine enge Stelle im Rohr.

Das Ohmsche Gesetz

Bei vielen Leitern (bei konstanter Temperatur) sind Spannung und Stromstärke proportional: U = R · I. Umgestellt: R = U / I und I = U / R. Beispiel: Eine Lampe hat einen Widerstand von 24 Ω und liegt an 12 V. Stromstärke: I = 12 V / 24 Ω = 0,5 A.

Der geschlossene Stromkreis

Strom fließt nur, wenn der Kreis geschlossen ist: von der Quelle über den Verbraucher zurück zur Quelle. Ist ein Schalter offen oder ein Kabel unterbrochen, fließt kein Strom. Viele Aufgaben lassen sich lösen, indem man den Weg des Stroms mit dem Finger nachfährt.

Die Reihenschaltung

Bauteile liegen hintereinander in einem einzigen Stromkreis.

• Die Stromstärke ist überall gleich: I = I₁ = I₂.
• Die Spannungen addieren sich: U = U₁ + U₂.
• Die Widerstände addieren sich: R = R₁ + R₂.

Beispiel: Zwei Widerstände mit 10 Ω und 20 Ω an 12 V. R = 30 Ω, I = 12 V / 30 Ω = 0,4 A. U₁ = 10 Ω · 0,4 A = 4 V, U₂ = 8 V.

Die Parallelschaltung

Bauteile liegen nebeneinander, der Strom teilt sich auf.

• Die Spannung ist an allen Zweigen gleich: U = U₁ = U₂.
• Die Stromstärken addieren sich: I = I₁ + I₂.
• Für den Gesamtwiderstand gilt: 1/R = 1/R₁ + 1/R₂.

Beispiel: 10 Ω und 20 Ω parallel an 12 V. I₁ = 1,2 A, I₂ = 0,6 A, I = 1,8 A. Gesamtwiderstand: R = 12 V / 1,8 A ≈ 6,67 Ω – kleiner als der kleinste Einzelwiderstand.

Warum Haushaltsgeräte parallel geschaltet sind

In der Wohnung sind alle Steckdosen parallel geschaltet. So liegt an jedem Gerät die volle Spannung von 230 V, und jedes Gerät lässt sich unabhängig ein- und ausschalten. Bei einer Reihenschaltung würde der Ausfall eines Geräts alle anderen abschalten – wie bei alten Lichterketten.

Messgeräte richtig einbauen

Das Amperemeter misst die Stromstärke und wird in Reihe geschaltet – der Strom muss hindurchfließen. Das Voltmeter misst die Spannung zwischen zwei Punkten und wird parallel zum Bauteil geschaltet.

Elektrische Leistung

Die Leistung P gibt an, wie viel Energie pro Sekunde umgesetzt wird: P = U · I, Einheit Watt (W). Eine Lampe an 230 V mit 0,26 A hat etwa 60 W.

Typische Fehler

• Reihen- und Parallelschaltung verwechselt.
• Widerstände in Parallelschaltung einfach addiert.
• Amperemeter parallel geschaltet.

Teste dich selbst

1. U = 230 V, R = 46 Ω – Stromstärke? – Lösung: I = 5 A.
2. Reihenschaltung 15 Ω und 25 Ω – Gesamtwiderstand? – Lösung: 40 Ω.
3. Parallelschaltung 6 Ω und 3 Ω – Gesamtwiderstand? – Lösung: 1/R = 1/6 + 2/6 = 1/2, also 2 Ω.
4. Leistung bei 12 V und 2 A? – Lösung: 24 W.

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