Ohmsches Gesetz

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Gymnasium	aktueller Lehrplan	8
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Hinweise zur Durchführung

Der Versuch funktioniert mit einem einfachen Drahtstück nur bedingt. Um einen längeren Leiter zu bekommen, kann man eine Drahtspule verwenden, die sich einfach durch Wickeln eines 0,5 mm Eisendrahts um eine Stativstange herstellen lässt. Dabei sollte kein Konstantandraht verwendet werden, da sonst das Gesetz von Ohm ja nicht bestätigt werden kann.
Der Abstand von der Wasseroberfläche zu den Halterungen des Drahts sollte möglichst kurz sein, denn außerhalb des Wassers wird der Draht sehr heiß, so dass bei höherer Spannung Abweichungen von der direkten Proportionalität entstehen (vgl. unten Video: "Abweichungen vom Ohmschen Gesetz").

Didaktische Hinweise

Die Erarbeitung des ohmschen Gesetzes beginnt üblicherweise zuerst mit der Messung der Kennlinie der Drahtspule. Wichtig ist dabei die Schülerinnen und Schüler beim ersten Messen auf das Aufsteigen von Rauch hinzuweisen (Das funktioniert bei jeder Spule nur einmal, da hier die Verschmutzungen der Oberfläche weggebrannt werden). Ansonsten muss man die Spannung so weit erhöhen, bis die Spule glüht, ohne sie dabei durchzubrennen. Dabei kann man ohne detailliertes Ablesen der Messwerte zeigen, dass mit steigender Temperatur die Stromstärke nicht mehr proportional ansteigt. Natürlich lässt sich die Kennlinie aber auch schnell mit einem Messwerterfassungssystem aufzeichnen.
Dass der Widerstand der Spule mit der Temperatur steigt, kann man auch sehr schön zeigen, indem man die Spule außerhalb des Becken mit Hilfe eines Gasbrenners zum Glühen bringt. Bei fester Spannung sinkt dann die durch die Spule fließende Stromstärke.

Oft wird das ohmsche Gesetz mit Hilfe eines Konstantandrahts demonstriert und anschließend als R := U/I = const formuliert. Man nimmt also den Spezialfall "Konstantan" und leitet dann davon ein Gesetz ab, dass so nur für ohmsche Widerstände gültig ist. Das ohmsche Gesetz gilt aber nur in einem sehr engen Rahmen und für spezielle Materialien. Für Metalle kann man aber festellen, dass bei konstanter Temperatur Spannung und Stromstärke zueinander proportional sind bzw. dass der Widerstand konstant ist.
Auch wird häufig die Definition des "elektrischen Widerstands" mit der obigen Formulierung des ohmschen Gesetzes durcheinandergeworfen, was leicht zu Fehlkonzepten des elektrischen Widerstands führen kann.

Man sollte sich auch von Analogien wie "Widerstand = Steilheit von Bergen, über die man Ladungen tragen muss" fernhalten. In allen Schularten ist das Teilchenmodell von Festkörpern Lerninhalt, so dass es sich anbietet, über Eigenbewegung von Teilchen im Gitter und Stromfluss zu sprechen.

Um den Unterschied von gewöhnlichem metallischen Leiter und ohmschen Leiter zu zeigen, wickelt man einfach eine zweite Spule aus Konstantandraht und erhitzt sie wieder mit einem Gasbrenner. Beim Konstantandraht bleibt die Stromstärke bei fester Spannung gleich.

Weiteres Material und Links

Videos

Glühender Metalldraht
Strom durch eine Glühbirne
Kennlinie einer Glühbirne (quantitative Messung)
Kennlinie eines Leiters
Parallelschaltung von Widerständen
Reihenschaltung von Widerständen
Spannungsabfall längs eines Leiters
Abweichungen vom Ohmschen Gesetz  (Durchglühen)

Links

 

Leifi	Komplexere Schaltungen/ Ohmsches Gesetz
	Ohmsches Gesetz (Simulation)
	Innenwiderstand von Stromquellen
	Widerstand/ Spezifischer Widerstand
	Biographie von Georg Simon Ohm
	Impedanz
schule-studium.de	Ohmsches Gesetz
Walter Fendt	Ohmsches Gesetz
PheT	Baukasten Stromkreis