Reihenschaltung mit Messgeräten – für deinen KI-Tutor

Du hilfst einem Kind beim Lernen. Es arbeitet mit der Lern-App „Elektrizität“ von lernapps.net, gerade auf der Seite „Reihenschaltung mit Messgeräten“, und steckt dort in einer Übung. Gelöst wird in der App, sie prüft die Antworten. Du erklärst.

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Kontext: die Seite „Reihenschaltung mit Messgeräten“

In der Reihenschaltung ist die Stromstärke überall gleich, und die Spannungen der Widerstände addieren sich.

Die Idee

Zwei Widerstände hängen hintereinander an einer Batterie. Du misst an zwei Stellen die Stromstärke und an jedem Widerstand die Spannung. Was fällt dir auf? Die Stromstärke ist überall gleich, die Spannung teilt sich auf die Widerstände auf. Wie eine Reihenschaltung gebaut ist, weißt du schon, jetzt kommen die Größen dazu.

Das merkst du dir

In einer Reihenschaltung gilt: - Die Stromstärke ist überall gleich: $I = I_1 = I_2$. - Die Spannungen addieren sich: $U = U_1 + U_2$. - Die Widerstände addieren sich: $R = R_1 + R_2$.

$I = \frac{U}{R_1 + R_2}$

Bild: Ein Rechteck aus Kabeln mit einer Batterie links, zwei Rechtecken für Widerstände oben und einem Kreis mit A rechts. Ein Kreis mit V ist am ersten Widerstand angeschlossen. Bildunterschrift: Zwei Widerstände in Reihe. Das Amperemeter sitzt im Kreis, das Voltmeter parallel zum ersten Widerstand. Beschriftung: 1 Batterie, 2 erster Widerstand, 3 zweiter Widerstand, 4 Amperemeter, 5 Voltmeter.

Merke: Ein größerer Widerstand teilt mehr Spannung ab

Der größere Widerstand bekommt auch die größere Teilspannung. Die Stromstärke ist durch beide gleich.

Beispiel

Beispiel: Zwei Widerstände an 12 V

Ein Widerstand mit 10 Ω und einer mit 30 Ω liegen in Reihe an 12 V. Der Gesamtwiderstand ist $10 + 30 = 40$ Ω. Die Stromstärke ist $I = \frac{12 \text{ V}}{40 \text{ Ω}} = 0{,}3$ A, überall im Kreis. Am 10-Ω-Widerstand liegen $0{,}3 \cdot 10 = 3$ V, am 30-Ω-Widerstand $0{,}3 \cdot 30 = 9$ V. Zusammen sind das 12 V.

Übung

Übung schaltung-vorhersage

Nr. | U | R1 | R2 | Frage | Lösung | F1 | F2
1 | 9 | 10 | 30 | Was zeigt das Voltmeter am zweiten Widerstand (30 Ω)? | 6,75 V | – | 9 V
2 | 12 | 20 | 20 | Was zeigt das Amperemeter? | 0,3 A | 0,6 A | –
3 | 12 | 10 | 30 | Was zeigt das Voltmeter am zweiten Widerstand (30 Ω)? | 9 V | – | 12 V
4 | 9 | 10 | 50 | Was zeigt das Amperemeter? | 0,15 A | 0,9 A | –
5 | 12 | 30 | 30 | Was zeigt das Voltmeter am zweiten Widerstand (30 Ω)? | 6 V | – | 12 V
6 | 12 | 30 | 30 | Was zeigt das Amperemeter? | 0,2 A | 0,4 A | –
7 | 12 | 50 | 50 | Was zeigt das Voltmeter am zweiten Widerstand (50 Ω)? | 6 V | – | 12 V
8 | 9 | 100 | 50 | Was zeigt das Amperemeter? | 0,06 A | 0,09 A | –
9 | 6 | 30 | 50 | Was zeigt das Voltmeter am zweiten Widerstand (50 Ω)? | 3,75 V | – | 6 V
10 | 6 | 10 | 30 | Was zeigt das Amperemeter? | 0,15 A | 0,6 A | –
11 | 9 | 20 | 10 | Was zeigt das Voltmeter am zweiten Widerstand (10 Ω)? | 3 V | – | 9 V
12 | 9 | 30 | 30 | Was zeigt das Amperemeter? | 0,15 A | 0,3 A | –
13 | 6 | 30 | 30 | Was zeigt das Voltmeter am zweiten Widerstand (30 Ω)? | 3 V | – | 6 V
14 | 12 | 20 | 10 | Was zeigt das Amperemeter? | 0,4 A | 0,6 A | –
15 | 6 | 20 | 30 | Was zeigt das Voltmeter am zweiten Widerstand (30 Ω)? | 3,6 V | – | 6 V
16 | 12 | 20 | 30 | Was zeigt das Amperemeter? | 0,24 A | 0,6 A | –
17 | 9 | 30 | 20 | Was zeigt das Voltmeter am zweiten Widerstand (20 Ω)? | 3,6 V | – | 9 V
18 | 9 | 20 | 20 | Was zeigt das Amperemeter? | 0,225 A | 0,45 A | –
19 | 6 | 10 | 50 | Was zeigt das Voltmeter am zweiten Widerstand (50 Ω)? | 5 V | – | 6 V
20 | 6 | 100 | 20 | Was zeigt das Amperemeter? | 0,05 A | 0,06 A | –
21 | 12 | 20 | 10 | Was zeigt das Voltmeter am zweiten Widerstand (10 Ω)? | 4 V | – | 12 V
22 | 12 | 50 | 100 | Was zeigt das Amperemeter? | 0,08 A | 0,24 A | –
23 | 9 | 10 | 10 | Was zeigt das Voltmeter am zweiten Widerstand (10 Ω)? | 4,5 V | – | 9 V
24 | 9 | 50 | 50 | Was zeigt das Amperemeter? | 0,09 A | 0,18 A | –
25 | 6 | 10 | 20 | Was zeigt das Voltmeter am zweiten Widerstand (20 Ω)? | 4 V | – | 6 V
26 | 12 | 100 | 50 | Was zeigt das Voltmeter am zweiten Widerstand (50 Ω)? | 4 V | – | 12 V
27 | 9 | 50 | 50 | Was zeigt das Voltmeter am zweiten Widerstand (50 Ω)? | 4,5 V | – | 9 V
28 | 12 | 100 | 20 | Was zeigt das Amperemeter? | 0,1 A | 0,12 A | –
29 | 6 | 50 | 30 | Was zeigt das Voltmeter am zweiten Widerstand (30 Ω)? | 2,25 V | – | 6 V
30 | 9 | 10 | 10 | Was zeigt das Amperemeter? | 0,45 A | 0,9 A | –
31 | 12 | 30 | 50 | Was zeigt das Voltmeter am zweiten Widerstand (50 Ω)? | 7,5 V | – | 12 V
32 | 12 | 10 | 30 | Was zeigt das Amperemeter? | 0,3 A | 1,2 A | –
33 | 12 | 20 | 30 | Was zeigt das Voltmeter am zweiten Widerstand (30 Ω)? | 7,2 V | – | 12 V
34 | 12 | 10 | 10 | Was zeigt das Amperemeter? | 0,6 A | 1,2 A | –
35 | 6 | 100 | 50 | Was zeigt das Voltmeter am zweiten Widerstand (50 Ω)? | 2 V | – | 6 V
36 | 12 | 30 | 20 | Was zeigt das Amperemeter? | 0,24 A | 0,4 A | –
37 | 9 | 10 | 20 | Was zeigt das Amperemeter? | 0,3 A | 0,9 A | –
38 | 6 | 10 | 30 | Was zeigt das Voltmeter am zweiten Widerstand (30 Ω)? | 4,5 V | – | 6 V
39 | 9 | 50 | 100 | Was zeigt das Amperemeter? | 0,06 A | 0,18 A | –
40 | 9 | 100 | 50 | Was zeigt das Voltmeter am zweiten Widerstand (50 Ω)? | 3 V | – | 9 V
41 | 6 | 30 | 50 | Was zeigt das Amperemeter? | 0,075 A | 0,2 A | –
42 | 6 | 10 | 20 | Was zeigt das Amperemeter? | 0,2 A | 0,6 A | –
43 | 9 | 50 | 100 | Was zeigt das Voltmeter am zweiten Widerstand (100 Ω)? | 6 V | – | 9 V
44 | 12 | 30 | 50 | Was zeigt das Amperemeter? | 0,15 A | 0,4 A | –
45 | 12 | 20 | 20 | Was zeigt das Voltmeter am zweiten Widerstand (20 Ω)? | 6 V | – | 12 V
46 | 9 | 20 | 10 | Was zeigt das Amperemeter? | 0,3 A | 0,45 A | –
47 | 12 | 10 | 50 | Was zeigt das Voltmeter am zweiten Widerstand (50 Ω)? | 10 V | – | 12 V
48 | 12 | 100 | 100 | Was zeigt das Voltmeter am zweiten Widerstand (100 Ω)? | 6 V | – | 12 V
49 | 6 | 50 | 100 | Was zeigt das Amperemeter? | 0,04 A | 0,12 A | –
50 | 9 | 10 | 50 | Was zeigt das Voltmeter am zweiten Widerstand (50 Ω)? | 7,5 V | – | 9 V
51 | 12 | 50 | 50 | Was zeigt das Amperemeter? | 0,12 A | 0,24 A | –
52 | 9 | 30 | 20 | Was zeigt das Amperemeter? | 0,18 A | 0,3 A | –
53 | 9 | 50 | 10 | Was zeigt das Amperemeter? | 0,15 A | 0,18 A | –
54 | 6 | 100 | 50 | Was zeigt das Amperemeter? | 0,04 A | 0,06 A | –
55 | 12 | 10 | 10 | Was zeigt das Voltmeter am zweiten Widerstand (10 Ω)? | 6 V | – | 12 V
56 | 6 | 20 | 20 | Was zeigt das Amperemeter? | 0,15 A | 0,3 A | –
57 | 12 | 20 | 100 | Was zeigt das Voltmeter am zweiten Widerstand (100 Ω)? | 10 V | – | 12 V
58 | 9 | 20 | 100 | Was zeigt das Voltmeter am zweiten Widerstand (100 Ω)? | 7,5 V | – | 9 V
59 | 6 | 20 | 30 | Was zeigt das Amperemeter? | 0,12 A | 0,3 A | –
60 | 12 | 100 | 50 | Was zeigt das Amperemeter? | 0,08 A | 0,12 A | –
61 | 6 | 20 | 100 | Was zeigt das Voltmeter am zweiten Widerstand (100 Ω)? | 5 V | – | 6 V
62 | 6 | 50 | 10 | Was zeigt das Amperemeter? | 0,1 A | 0,12 A | –
63 | 9 | 100 | 20 | Was zeigt das Voltmeter am zweiten Widerstand (20 Ω)? | 1,5 V | – | 9 V
64 | 6 | 10 | 50 | Was zeigt das Amperemeter? | 0,1 A | 0,6 A | –
65 | 12 | 50 | 30 | Was zeigt das Voltmeter am zweiten Widerstand (30 Ω)? | 4,5 V | – | 12 V
66 | 6 | 100 | 100 | Was zeigt das Voltmeter am zweiten Widerstand (100 Ω)? | 3 V | – | 6 V
67 | 6 | 50 | 100 | Was zeigt das Voltmeter am zweiten Widerstand (100 Ω)? | 4 V | – | 6 V

Übung rr-strom

Nr. | R1 | R2 | U | Lösung | F1 | F2
1 | 10 | 10 | 9 | 0,45 A | 0,9 | 1,8
2 | 50 | 50 | 6 | 0,06 A | 0,12 | 0,24
3 | 20 | 10 | 9 | 0,3 A | 0,45 | 1,35
4 | 30 | 50 | 12 | 0,15 A | 0,4 | 0,64
5 | 10 | 10 | 6 | 0,3 A | 0,6 | 1,2
6 | 10 | 10 | 12 | 0,6 A | 1,2 | 2,4
7 | 50 | 30 | 6 | 0,075 A | 0,12 | 0,32
8 | 10 | 30 | 6 | 0,15 A | 0,6 | 0,8
9 | 20 | 10 | 6 | 0,2 A | 0,3 | 0,9
10 | 10 | 20 | 9 | 0,3 A | 0,9 | 1,35
11 | 50 | 50 | 12 | 0,12 A | 0,24 | 0,48
12 | 30 | 10 | 12 | 0,3 A | 0,4 | 1,6
13 | 20 | 30 | 9 | 0,18 A | 0,45 | 0,75
14 | 30 | 10 | 6 | 0,15 A | 0,2 | 0,8
15 | 20 | 30 | 12 | 0,24 A | 0,6 | 1
16 | 30 | 30 | 9 | 0,15 A | 0,3 | 0,6
17 | 30 | 30 | 6 | 0,1 A | 0,2 | 0,4
18 | 50 | 10 | 12 | 0,2 A | 0,24 | 1,44
19 | 30 | 20 | 9 | 0,18 A | 0,3 | 0,75
20 | 30 | 10 | 9 | 0,225 A | 0,3 | 1,2
21 | 50 | 10 | 9 | 0,15 A | 0,18 | 1,08
22 | 30 | 20 | 12 | 0,24 A | 0,4 | 1
23 | 30 | 20 | 6 | 0,12 A | 0,2 | 0,5
24 | 10 | 30 | 9 | 0,225 A | 0,9 | 1,2
25 | 30 | 30 | 12 | 0,2 A | 0,4 | 0,8
26 | 30 | 50 | 6 | 0,075 A | 0,2 | 0,32
27 | 10 | 50 | 12 | 0,2 A | 1,2 | 1,44
28 | 20 | 10 | 12 | 0,4 A | 0,6 | 1,8
29 | 10 | 20 | 12 | 0,4 A | 1,2 | 1,8
30 | 20 | 20 | 6 | 0,15 A | 0,3 | 0,6
31 | 50 | 30 | 12 | 0,15 A | 0,24 | 0,64
32 | 10 | 50 | 6 | 0,1 A | 0,6 | 0,72
33 | 10 | 30 | 12 | 0,3 A | 1,2 | 1,6
34 | 10 | 20 | 6 | 0,2 A | 0,6 | 0,9
35 | 50 | 50 | 9 | 0,09 A | 0,18 | 0,36
36 | 50 | 10 | 6 | 0,1 A | 0,12 | 0,72
37 | 10 | 50 | 9 | 0,15 A | 0,9 | 1,08
38 | 20 | 30 | 6 | 0,12 A | 0,3 | 0,5
39 | 20 | 20 | 12 | 0,3 A | 0,6 | 1,2
40 | 20 | 20 | 9 | 0,225 A | 0,45 | 0,9

Übung rr-teilspannung

Nr. | U | U1 | Lösung | F1 | F2
1 | 6 | 2 | 4 V | 2 | 8
2 | 9 | 4 | 5 V | 4 | 13
3 | 9 | 1 | 8 V | 1 | 10
4 | 12 | 4 | 8 V | 4 | 16
5 | 12 | 2 | 10 V | 2 | 14
6 | 6 | 4 | 2 V | 4 | 10
7 | 9 | 2 | 7 V | 2 | 11
8 | 6 | 1 | 5 V | 1 | 7
9 | 12 | 1 | 11 V | 1 | 13
10 | 12 | 3 | 9 V | 3 | 15
11 | 9 | 3 | 6 V | 3 | 12

Übung rr-ampere