Praktisches Ohmsches-Gesetz-Experiment: Spannung, Strom und Widerstand messen

Benötigte Materialien

• Wissenschaftlicher Taschenrechner oder Bleistift und Papier für Rechenoperationen
• 6‑Volt-Batterie (frisch und voll geladen)
• Widerstände von 1 kΩ bis 100 kΩ (bevorzugt Präzisions-Metallfilm-Typen)

Wir empfehlen, im Bereich 1 kΩ–100 kΩ zu bleiben. Bei niedrigeren Werten verfälscht der Innenwiderstand des Amperemeters die Messung, bei sehr hohen Werten kann der Parallelwiderstand des Voltmeters den effektiven Kreiswiderstand verändern. Innerhalb dieses Bandes ist der Messgeräteeinfluss minimal, sodass berechnete und gemessene Werte innerhalb weniger Prozent übereinstimmen.

Querverweise

Lessons In Electric Circuits, Volume 1, Chapter 2: „Ohm’s Law“ – ein grundlegender Text für dieses Experiment.

Lernziele

• Genauen Umgang mit Voltmeter, Amperemeter und Ohmmeter
• Anwendung des Ohmschen Gesetzes auf reale Schaltungen
• Interpretation von Messfehlern und deren Quellen

Schaltplan

Illustration

Schritt-für-Schritt-Anleitung

1. Wählen Sie einen Widerstand aus dem Sortiment und messen Sie seinen Widerstand mit einem Multimeter auf dem korrekten Bereich. Vermeiden Sie, die Anschlüsse während der Messung zu berühren, um Körperwiderstandseinflüsse zu vermeiden.
2. Notieren Sie den gemessenen Widerstand für spätere Verwendung.
3. Bauen Sie einen Ein-Batterie-Ein-Widerstand-Kreis auf (eine Klemmleiste eignet sich gut, aber jedes Breadboard oder einfache Drahtsetup ist akzeptabel).
4. Stellen Sie das Multimeter auf den passenden Spannungsbereich ein und messen Sie den Spannungsabfall über dem Widerstand, während der Kreis unter Spannung steht. Notieren Sie diese Spannung.
5. Schalten Sie das Multimeter auf den höchsten Strombereich, unterbrechen Sie dann den Kreis und fügen Sie das Amperemeter in Reihe mit Batterie und Widerstand ein. Wählen Sie den Bereich, der die stärkste Anzeige ohne Over-Range liefert.
6. Notieren Sie die Stromablesung zusammen mit dem zuvor notierten Widerstand und der Spannung.
7. Berechnen Sie mit dem gemessenen Spannungs- und Widerstandswert den Strom nach dem Ohmschen Gesetz (I = V/R). Vergleichen Sie diesen berechneten Strom mit dem gemessenen Wert.
8. Wiederholen Sie die Berechnung umgekehrt: Nutzen Sie gemessene Spannung und Strom, um Widerstand zu berechnen (R = V/I) und vergleichen Sie mit dem gemessenen Widerstand.
9. Berechnen Sie abschließend die Spannung aus gemessenem Widerstand und Strom (V = I × R) und vergleichen Sie mit der gemessenen Spannung.
10. Alle gemessenen und berechneten Werte sollten innerhalb weniger Prozent übereinstimmen; größere Abweichungen deuten wahrscheinlich auf Messgeräteungenauigkeiten hin.
11. Wiederholen Sie den gesamten Prozess mit verschiedenen Widerständen, um zu beobachten, wie Änderungen des Widerstands den Strom beeinflussen, während die Versorgungsspannung konstant bleibt.

Für eine schnelle Referenz testen Sie unseren Ohmschen-Gesetz-Rechner, um Ihre Ergebnisse on the fly zu verifizieren.

Zugehörige Arbeitsblätter

• Basic Voltmeter Use Worksheet
• Basic Ohmmeter Use Worksheet
• Basic Ammeter Use Worksheet
• Simple Circuits Worksheet

Diese Arbeitsblätter festigen die Konzepte und bieten zusätzliche Übung mit realen Daten.