Parallelschaltung von Widerständen
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Hinweise zur Durchführung
Die Widerstände R1 und R2 sollten unterschiedlich groß sein, da ansonsten in einer vermeintlichen Analogie der Eindruck entsteht, dass die Stromstärken in den Zweigen immer gleich groß sind.
Es empiehlt sich, falls in der Schulsammlung vorhanden, für Spannungs- und Strommessung zwei unterschiedlich farbige Drehspulinstrumente zu verwenden (z.B. blau (Phywe) für Spannung und orange (Leybold) für Stromstärke). Wenn möglich sollten diese Farben dann den ganzen Unterrichtsabschnitt beibehalten werden. Es hat sich gezeigt, dass es äußerst ungünstig ist für Spannungs- und Strommessung innerhalb eines Versuchs dasselbe Instrument zu verwenden und je nach Messung umzuschalten, da die Schüler durch die Verwendung nur eines Instruments sehr verwirrt werden. Sollten keine unterschiedlichen Messgeräte zur Verfügung stehen, sonder nur baugleiche Instrumente, kann man die Messungen zumindest durch unterschiedlich farbige Kabel unterscheiden.
Die Schaltung wird im Wesentlichen auf der Rückseite des Steckbretts verkabelt, damit der Aufbau für die Schüler nicht verwirrend ist. Anstelle der auf Papier vorgezeichneten Schaltung kann man aber auch ein einfaches Steckbrett mit den zugehörigen Verbindungssteckgliedern verwenden und die Schaltung einfach auf dem Steckbrett zusammenstecken. Ein Aufbau ohne Steckbrett nur aus sich verzweigenden Kabeln und Widerständen ist für die Schülerinnen und Schüler nicht durchschaubar.
Didaktische Hinweise
Als Einstieg bietet sich die Frage an, warum Vögel auf Stromleitungen sitzen können ohne einen Stromschlag zu bekommen.
Zur Herleitung des Gesamtwiderstands einer Parallelschaltung von Widerständen geht man von der experimentellen Beobachtung aus, dass sich die Gesamtstromstärke Iges im Verzweigungspunkt in zwei Teilströme I1 und I2 mit Iges = I1 + I2 aufteilt. Zudem sieht man im Experiment leicht, dass an den parallelen Widerständen eine gleich große Spannung anliegt.
Schülerinnen und Schüler "vergessen" häufig bei der Berechnung des Gesamtwiderstands einer Parallelschaltung, dass sie nach der Addition der Kehrwerte der Einzelwiderstände von dieser Summe den Kehrwert bilden müssen. Das Messen des Gesamtwiderstands der Schaltung mit einem Multimeter kann sie leicht auf diesen formalen Fehler aufmerksam machen.
Weiteres Material und Links
Videos
Glühender Metalldraht
Strom durch eine Glühbirne
Kennlinie einer Glühbirne (quantitative Messung)
Kennlinie eines Leiters
Ohmsches Gesetz
Reihenschaltung von Widerständen
Spannungsabfall längs eines Leiters
Parallelschaltung (gleich große Widerstände)
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