Physik-Übung * Jahrgangsstufe 8 * Aufgaben zu komplizierten Schaltungen
Beachte bei Berechnungen an komplizierten Schaltungen immer folgende drei Regeln.
- An jedem Stromverzweigungspunkt ist die Summe der Stromstärken der hinein fließenden Ströme gleich der Summe der Stromstärken der hinaus fließenden Ströme. ( Knotenregel )
- Auf jedem Weg von einem Pol der Batterie zum anderen Pol ist die Summe der Spannungsabfälle an den Widerständen gleich der Batteriespannung. ( Maschenregel )
- Fließt durch einen Widerstand Ri die Stromstärke Ii , so beträgt der Spannungsabfall an diesem Widerstand Ui = Ri Ii ( und es gilt natürlich auch Ri = Ui / Ii und Ii = Ui / Ri ). ( Definition des elektrischen Widerstands )
Zwei Aufgaben:
- Bestimme in der abgebildeten Schaltung möglichst geschickt die von den vier Messgeräten M1 bis M4 angezeigten Werte und ermittle auch den noch unbekannten Widerstandswert R4 .
- Bestimme die von den Messgeräten angezeigten Stromstärken bzw. Spannungen und die fehlenden Widerstandswerte.
Physik-Übung * Jahrgangsstufe 8 * Aufgaben zu komplizierten Schaltungen
Lösungen
- Durch R1 geht die Stromstärke I1 = Iges = 100 mA = 0,100 A.
M1 zeigt den Spannungsabfall U 1 1 1 R I 50 0,10A 5,0V
Wegen U1 + U2 = 9,0V fällt an R2 die Spannung U2 = 9,0V - 5,0V = 4,0V ab.
M2 zeigt die Stromstärke I2 durch R2 an: I
2
U
4,0V
2
0,080A
80mA
2
R
50
M4 zeigt die Stromstärke I3 = I4 = I5 = I1 - I2 = 100mA - 80mA = 20mA = 0,020A an.
M3 zeigt den Spannungsabfall U3 an R3 an: U 3 3 3 R I 100 0,020A 2,0V
Um R4 zu ermitteln, braucht man noch den Spannungsabfall an R4.
Es gilt U2 = U3 + U4 + U5 und U 5 5 5 R I 50 0,020A 1,0V . Und damit folgt
- M1 zeigt die Stromstärke I2 = I1 = Iges = 0,10A = 100mA an.
Wegen 6,0V = U1 + U2 + U3 = U1 + U2 + U4 und U 1 1 1 R I 24 0,10A 2,4V folgt U4 = U3 = 6,0V - 2,4V - 1,2V = 2,4V. M3 zeigt U4 = 2,4V an.
Die Stromstärke I3 durch R3 beträgt I 3 3 3 U 2,4V 0,060A 60mA R 40
M2 zeigt die Stromstärke I4 = I2 - I3 = 0,10A - 0,060A = 0,040A = 40mA an.