Elektrizitätslehre
Spannung, Stromstärke oder Widerstand gesucht?
Ein Physik-Tutor kann mit dir das Ohmsche Gesetz umstellen, Einheiten prüfen und Stromkreisaufgaben lösen.
Spannung, Stromstärke und Widerstand unterscheiden
Elektrische Ladung ist eine Eigenschaft von Teilchen, die im Stromkreis transportiert wird. Die Stromstärke I sagt, wie viel Ladung pro Zeit durch eine Stelle fließt, und wird in Ampere gemessen. Die Spannung U beschreibt, wie viel Energie pro Ladungsmenge übertragen wird. Ihre Einheit ist Volt. Spannung und Stromstärke sind also verschiedene Größen.
Der Widerstand R beschreibt das Verhältnis von Spannung zu Stromstärke. Seine Einheit ist Ohm, abgekürzt Ω. Bei einem ohmschen Bauteil bleibt dieses Verhältnis unter gleichen Bedingungen, insbesondere bei gleicher Temperatur, konstant. Ein konkretes Paar aus Spannung und Stromstärke nennt man Arbeitspunkt. Bei anderen Bauteilen kann sich der Widerstand mit diesem Arbeitspunkt ändern.
| Größe | Zeichen | Einheit |
|---|---|---|
| Spannung | U | Volt, V |
| Stromstärke | I | Ampere, A |
| Widerstand | R | Ohm, Ω |
Das Gesetz und seine Umstellungen
Wähle die Formel nach der gesuchten Größe. Bei gleichem Widerstand führt doppelte Spannung zu doppelter Stromstärke. Bei gleicher Spannung halbiert ein doppelt so großer Widerstand die Stromstärke.
Für einen ohmschen Widerstand bleibt das Verhältnis von Spannung zu Stromstärke bei unveränderten Bedingungen konstant. Dieser unveränderte Widerstand ermöglicht die proportionalen Vergleiche. Die Umstellung der Formel ändert nur, welche Größe allein steht, nicht den zugrunde liegenden Zusammenhang.
Ein einfacher geschlossener Stromkreis
Eine Spannungsquelle, Leitungen und ein Widerstand bilden einen geschlossenen Stromkreis. Im vereinfachten Modell vernachlässigst du die Widerstände der Leitungen und der Quelle. Nach dem Einschalten betrachten wir den stationären Zustand: Die Stromstärke ändert sich dann nicht mehr mit der Zeit. Eine unterbrochene Leitung verhindert diesen dauerhaften Stromfluss.
Die Ladung fließt durch den gesamten geschlossenen Weg. Sie wird im Widerstand nicht verbraucht. Stattdessen wird dort elektrische Energie beispielsweise in innere Energie übertragen, und das Bauteil kann wärmer werden. Unterscheide deshalb zwischen der weiterfließenden Ladung und der übertragenen Energie.
Das elektrische Potential φ beschreibt Energie pro Ladung relativ zu einem gewählten Bezugspunkt. Die Spannung ist die Differenz zweier Potentiale, nicht das Potential eines einzelnen Anschlusses. Im Bild liegt der Pluspol auf dem höheren Potential. Der Pfeil legt fest, in welcher Richtung du die Spannung als positiv angibst. Er beschreibt keinen Fluss von Spannung.
Die Stromstärke berechnen
An einem ohmschen Widerstand von 300 Ω liegen 12 V an. Wie groß ist die Stromstärke?
Gesucht ist I, gegeben sind U und R. Wähle deshalb die nach I umgestellte Formel und teile die Spannung durch den Widerstand. Die Angaben stehen bereits in Volt und Ohm, deshalb erhältst du den Strom in Ampere. Multipliziere anschließend mit 1000, wenn du Milliampere angeben möchtest.
Die gegebene Spannung muss tatsächlich am betrachteten Widerstand anliegen, nicht lediglich irgendwo an einer größeren Schaltung. Der Widerstand von 300 Ohm legt fest, wie viel Strom bei diesen 12 Volt fließt. Prüfe dein Ergebnis auch gedanklich: Ein größerer Widerstand müsste bei derselben Spannung zu einem kleineren Strom führen.
Durch den Widerstand fließt ein Strom von 0,040 A, also 40 mA.
Einheiten vor dem Einsetzen umrechnen
An einem Bauteil liegen 6 V an und es fließen 20 mA. Wie groß ist sein Widerstand bei diesem Arbeitspunkt?
Gesucht ist R. Teile die Spannung durch die Stromstärke. Rechne aber zuerst die 20 mA in Ampere um, indem du durch 1000 teilst. Setze dann 0,020 A in die Formel ein.
Vorsätze wie milli und kilo verändern die Größenordnung der Einheit. Wer 20 Milliampere als 20 Ampere einsetzt, verwendet einen tausendmal zu großen Strom und erhält einen tausendmal zu kleinen Widerstand. Schreibe den umgerechneten Wert mit Einheit auf, bevor du ihn in die Formel übernimmst.
Der Widerstand beträgt bei diesen Werten 300 Ω.
Kennlinie und Grenzen des Gesetzes
Eine Kennlinie ist ein Graph, der zusammengehörige Messwerte eines Bauteils zeigt. Trage die Spannung U auf der senkrechten und die Stromstärke I auf der waagerechten Achse auf. Für einen ohmschen Widerstand ergibt sich eine Gerade durch den Ursprung, also den Punkt mit null Spannung und null Stromstärke. Ihre Steigung entspricht dem Widerstand.
Diese Gerade zeigt, dass Spannung und Stromstärke proportional sind. Die Bedingungen müssen dabei gleich bleiben. Eine Glühlampe wird bei größerem Strom heißer, wodurch sich ihr Widerstand ändert. Ihre Kennlinie ist deshalb keine solche Gerade. Bei einem Metallleiter ist die unveränderte Temperatur besonders wichtig.
Lies den markierten Punkt zuerst auf beiden Achsen ab: 20 mA gehören zu 6 V. Für den Widerstand rechnest du den Strom in 0,020 A um und teilst 6 V durch 0,020 A. Das ergibt 300 Ω. Wegen der Milliampere-Achse entspricht die grafische Steigung hier 0,3 V pro mA. Erst mit Ampere ergibt derselbe Quotient den Widerstand unmittelbar in Ohm.
R = 300 Ω
R = 150 Ω
Spannung und Stromstärke richtig messen
In Reihe bedeutet: Bauteile liegen nacheinander im selben Stromweg. So setzt du ein Strommessgerät ein, damit der gesuchte Strom durch das Gerät fließt. Parallel bedeutet: Die beiden Anschlüsse liegen an denselben Punkten wie beim untersuchten Bauteil. So schließt du ein Spannungsmessgerät an.
Ein Spannungsmessgerät hat einen sehr großen Innenwiderstand, während ein Strommessgerät den Stromweg möglichst wenig beeinflussen soll. Ein Strommessgerät direkt parallel an die Quelle anzuschließen erzeugt einen Kurzschluss. Übe Messschaltungen im Unterricht mit dafür vorgesehenen Kleinspannungsquellen.
Rechenfehler und Denkfehler im Stromkreis
Notiere vor dem Rechnen zu jeder Angabe ihren Buchstaben und ihre Einheit. Der Einheitenvergleich kann schon zeigen, ob du Spannung durch Stromstärke oder umgekehrt geteilt hast. Ob ein Bauteil ohmsch ist, prüfst du dagegen durch mehrere Messungen unter gleichen Bedingungen und nicht durch eine einzelne passende Rechnung.
- Spannung und Stromstärke vertauschen: Spannung U steht in Volt, Stromstärke I in Ampere. Für R teilst du U durch I, nicht I durch U. Volt pro Ampere ergibt Ohm.
- Milliampere als Ampere einsetzen: 20 Milliampere sind nur 0,02 Ampere. Ohne Umrechnung wird dein eingesetzter Strom tausendmal zu groß und dein berechneter Widerstand tausendmal zu klein.
- Die falsche Spannung verwenden: In einer größeren Schaltung liegt nicht automatisch die gesamte Quellenspannung an einem einzelnen Widerstand an. Verwende die Spannung am untersuchten Bauteil.
- Ohmsches Verhalten aus einem Messpunkt ableiten: Ein Wertepaar liefert einen Widerstandswert für diesen Arbeitspunkt. Erst mehrere Messungen unter gleichen Bedingungen zeigen, ob das Verhältnis konstant bleibt.
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Elektrische und mechanische Zusammenhänge vergleichen
Mit dem Ohmschen Gesetz kannst du auch einzelne Teile einer Reihen- oder Parallelschaltung berechnen. Wie elektrische Energie übertragen wird, vertiefst du beim Energieerhaltungssatz, und passende Einheiten sowie Vorsätze findest du bei den SI-Einheiten.
Häufige Fragen: Ohmsches Gesetz
Kurze Antworten auf häufige Fragen aus dem Unterricht.
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Quellen
- LEIFIphysik: Ohmsches Gesetz, zuletzt abgerufen am 14. Oktober 2026.
- LEIFIphysik: Schaltung von Messgeräten, zuletzt abgerufen am 14. Oktober 2026.
Redaktionell erstellt von der AvisQnect-Redaktion. Zuletzt redaktionell geprüft und aktualisiert am 14. Oktober 2026.