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Physik Step 50 (neu)

Lernkarten zu Step 50 des Grundlagenfachs Physik: Stromkreis (Reihen- und Parallelschaltung, Kirchhoff'sche Gesetze, Ersatzwiderstand, Leistung).

Lernkarten zu Step 50 des Grundlagenfachs Physik: Stromkreis (Reihen- und Parallelschaltung, Kirchhoff'sche Gesetze, Ersatzwiderstand, Leistung).

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Sprache
Deutsch
Kategorie
Physik
Stufe
Mittelschule
Erstellt / Aktualisiert
23.10.2026 / 23.10.2026
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Lernkarten

Woran erkennst du im Schaltbild eine Reihenschaltung (Serienschaltung)?

Die Bauteile sitzen hintereinander auf einem einzigen Strompfad – der Strom hat keine Wahl und muss nacheinander durch alle Bauteile.

Wie verhalten sich Strom und Spannung in einer Reihenschaltung?

Der Strom ist überall gleich (I = I_1 = I_2 = …), die Spannungen addieren sich zur Gesamtspannung (U_tot = U_1 + U_2 + …).
Wie verhalten sich Strom und Spannung in einer Parallelschaltung?

An allen Zweigen liegt dieselbe Spannung (U = U_1 = U_2 = …), die Zweigströme addieren sich zum Gesamtstrom (I_tot = I_1 + I_2 + …).

Warum bleibt bei einer in Reihe geschalteten Lichterkette die ganze Kette dunkel, wenn ein einziges Birnchen durchbrennt?

Es gibt nur einen Strompfad; das durchgebrannte Birnchen unterbricht ihn – dann fliesst nirgends mehr Strom.

Bei einer Reihen-Lichterkette wird ein Birnchen kurzgeschlossen (überbrückt). Leuchten die übrigen Birnchen heller oder dunkler?

Heller: ein Widerstand weniger → kleinerer R_tot → bei gleicher Spannung grösserer Strom I = U / R_tot → grössere Leistung P = R ⋅ I² pro Birnchen.

Was passiert mit einer Lampe, wenn man parallel zu ihr einen (fast) widerstandslosen Draht legt (Kurzschluss)?

Nach der Stromteilerregel I_1/I_2 = R_2/R_1 nimmt der Zweig mit R ≈ 0 praktisch den ganzen Strom auf; an der Lampe fällt fast keine Spannung ab, sie bekommt fast keine Leistung und geht aus.
Wie lautet das 1. Kirchhoff'sche Gesetz (Knotenregel) in Worten?

An jedem Knoten ist die Summe der hineinfliessenden Ströme gleich der Summe der herausfliessenden Ströme.

Wie lautet die Knotenregel als Formel, und worauf beruht sie?

Σ I_hinein = Σ I_heraus – Grund ist die Ladungserhaltung: An einem Knoten kann sich keine Ladung ansammeln und keine verschwinden.

In einen Knoten fliessen I_1 = 0,80 A und I_2 = 0,50 A hinein, heraus fliesst nur ein Strom I_3. Wie gross ist I_3?

Knotenregel: I_3 = I_1 + I_2 = 0,80 A + 0,50 A = 1,3 A

Wie lautet das 2. Kirchhoff'sche Gesetz (Maschenregel) in Worten?

In jeder Masche (geschlossener Umlauf) ist die Quellenspannung gleich der Summe der Spannungen, die an den einzelnen Bauteilen abfallen.
Wie lautet die Maschenregel als Formel, und worauf beruht sie?

U_tot = U_1 + U_2 + … – Grund ist die Energieerhaltung: Eine Ladung gibt auf dem geschlossenen Umlauf genau die Energie wieder ab, die sie von der Quelle erhalten hat.

Eine Batterie (U_tot = 4,5 V) treibt eine LED und einen Vorwiderstand in Reihe. An der LED fallen 1,8 V ab. Welche Spannung fällt am Vorwiderstand ab?

Maschenregel: U_R = U_tot − U_LED = 4,5 V − 1,8 V = 2,7 V

Was ist der Ersatzwiderstand R_tot einer Schaltung?

Ein einziger Widerstand, der sich nach aussen genau gleich verhält wie die ganze Schaltung (gleiche Spannung, gleicher Gesamtstrom).

Wie berechnet man den Ersatzwiderstand einer Reihenschaltung?

R_tot = R_1 + R_2 + … (die Widerstände addieren sich); R_tot ist grösser als jeder Einzelwiderstand.
Wie berechnet man den Ersatzwiderstand einer Parallelschaltung?

1/R_tot = 1/R_1 + 1/R_2 + … – danach den Kehrwert bilden! R_tot ist kleiner als der kleinste Einzelwiderstand.

Wie gross ist der Ersatzwiderstand von n gleichen Widerständen R, die parallel geschaltet sind?

R_tot = R / n (zwei gleiche: R/2, drei gleiche: R/3)

R_1 = 20 Ω und R_2 = 30 Ω sind parallel geschaltet. Wie gross ist der Ersatzwiderstand?

1/R_tot = 1/20 Ω + 1/30 Ω = 3/60 Ω + 2/60 Ω = 5/60 Ω = 1/12 Ω ⇒ R_tot = 12 Ω (kleiner als beide Einzelwiderstände)

Wie teilt sich der Strom in einer Parallelschaltung auf zwei Zweige auf?

Umgekehrt zum Widerstand: I_1/I_2 = R_2/R_1 – durch den kleineren Widerstand fliesst der grössere Teilstrom, aber alle Zweige führen Strom.
Leite her, warum sich bei der Reihenschaltung die Widerstände addieren.

Maschenregel U_tot = U_1 + U_2; mit U = R ⋅ I und gleichem Strom I: R_tot ⋅ I = R_1 ⋅ I + R_2 ⋅ I → beide Seiten durch I teilen → R_tot = R_1 + R_2.

Mit welcher Formel berechnet man die Leistung eines einzelnen Bauteils in einer Reihenschaltung, und welches Bauteil setzt die grösste Leistung um?

P_k = R_k ⋅ I² (der Strom I ist überall gleich); der grösste Widerstand setzt die grösste Leistung um.

R_1 = 20 Ω und R_2 = 40 Ω liegen in Reihe an U_tot = 12 V. Berechne Strom, Einzelleistungen und Gesamtleistung.

R_tot = 60 Ω, I = 12 V / 60 Ω = 0,20 A; P_1 = 20 Ω ⋅ (0,20 A)² = 0,80 W, P_2 = 40 Ω ⋅ (0,20 A)² = 1,6 W; P_tot = U_tot ⋅ I = 12 V ⋅ 0,20 A = 2,4 W = P_1 + P_2

Auf welche gleichwertigen Arten lässt sich die Gesamtleistung einer Schaltung berechnen?

P_tot = P_1 + P_2 + … (Summe der Einzelleistungen) = U_tot ⋅ I_tot = R_tot ⋅ I² = U² / R_tot
Mit welcher Formel berechnet man die Leistung eines einzelnen Geräts in einer Parallelschaltung, und welches Gerät setzt die grösste Leistung um?

P_k = U² / R_k (die Spannung U ist überall gleich); das Gerät mit dem kleinsten Widerstand setzt die grösste Leistung um.

An einer Steckdose (U = 230 V) hängen parallel eine Lampe (R_1 = 530 Ω) und ein Wasserkocher (R_2 = 26 Ω). Berechne die Einzel- und die Gesamtleistung.

P_1 = (230 V)² / 530 Ω ≈ 1,0 ⋅ 10² W (99,8 W); P_2 = (230 V)² / 26 Ω ≈ 2,0 ⋅ 10³ W; P_tot = P_1 + P_2 ≈ 2,1 ⋅ 10³ W – der kleine Widerstand zieht die grösste Leistung

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