Elektrischer Widerstand – Lösungen

a Das Bild zeigt den Aufbau eines Kupferdrahts im Gittermodell. Im Kupferdraht sind positiv geladene Kupfer-Atomrümpfe in einem regelmäßigen Gitter angeordnet. Bei einem Stromfluss bewegen sich die Elektronen zwischen den Atomrümpfen hindurch.

b Beim Durchgang stoßen die Elektronen immer wieder gegen die Atomrümpfe und verlieren dabei Energie, was die Elektronenbewegung behindert – daher besitzt der Kupferdraht einen elektrischen Widerstand.

a Länge des Drahts, Durchmesser (Querschnitt), Material und Temperatur des Drahts.

b Längerer Draht → mehr Atomrümpfe → mehr Stöße → höherer Widerstand
Dünnerer Draht → kleinerer Querschnitt → weniger Leitungsfläche → höherer Widerstand
Verschiedenes Material → unterschiedliche Dichte und Anordnung der Atomrümpfe → unterschiedlicher Widerstand
Höhere Temperatur → stärkere Schwingungen der Atomrümpfe → mehr Stöße → höherer Widerstand

a Von Bild A zu Bild B verkleinert sich der Widerstand, weil in B weniger Drahtwicklungen im Stromkreis liegen. Die Länge des Drahts wird also kleiner. 

b Durch Verschieben des Abgriffs wird die effektive Drahtlänge im Stromkreis verändert: mehr Draht → mehr Atomrümpfe → mehr Stöße der Elektronen → größerer Widerstand.

a Im U-I-Diagramm ist die Kennlinie eine Ursprungsgerade – Spannung und Stromstärke steigen proportional im gleichen Verhältnis. 

b Man bildet für jedes Messwertpaar den Quotienten U / I. Sind diese Werte konstant, sind die Größen proportional zueinander.

a Zeichne ein Dreieck, in dessen oberen Ecke U steht, unten links R und unten rechts I.
b Zum Aufstellen der Formel für I deckt man im Dreieck das I ab; übrig bleibt U / R, also I = U / R.
c 

d  Gegeben: U = 230 V, I = 0,43 A 

Gesucht: R 

Lösung: R = U/I = 230 V /0,43 A = 535 Ω 

e Gegeben: R = 150 Ω, I = 0,08 A 

Gesucht: U 

Lösung: U= R * I =150 Ω * 0,08 A = 12 V