Das URI-Trio (1) 04.12.2008, 17:05
Das ohmsche Gesetz beschreibt den Zusammenhang zwischen Spannung, Widerstand und Strom in elektrischen Schaltungen. Wir überlegen, wie Messungen im Stromkreis durchgeführt werden.
1. Ausbildungsjahr
Das ohmsche Gesetz
Wenn wir im tec.LEHRERFREUND von Elektrik sprechen, dann haben wir zunächst die Gleichstromtechnik im Blick, wie sie in Kraftfahrzeugen üblich ist. Sie bietet im technischen Unterricht zwei unbestreitbare Vorteile:
- Sie arbeitet in der Regel mit kleinen und damit für den Schüler ungefährlichen Spannungen. Die Batterien der Kfz-Elektrik erzeugen in der Regel 12 Volt Spannung.
- Weil in der Praxis meistens hochohmige Widerstände verwendet werden, sind damit auch die fließenden Ströme sehr klein.
Die »andere« Elektrik ist die Wechselstromelektrik. Die übliche Hauselektrik arbeitet mit wesentlich höheren Spannungen (230 Volt), so dass von daher entsprechend größere Gefahren beim Experimentieren drohen. Wann Strom für den Menschen gefährlich wird, lesen Sie am besten in WIKIPEDIA nach.
Das ohmsche Gesetz gilt sowohl für den Gleichstrom als auch für den Wechselstrom.
Das ohmsche Gesetz sagt uns, welcher Strom I durch einen Widerstand R fließt, wenn an den Widerstand die Spannung U angelegt wird. Den Zusammenhang gibt das »URI-Trio« wieder:
U = R • I
(U wird gemessen in Volt [V], R in Ohm [Ω], I in Ampere [A])
Im Kraftfahrzeug können Widerstände sowohl Bauelemente sein als auch Verbraucher wie Lampen, Relais usw.
Aus der einfachen Formel U = R • I entnehmen wir: Bei einer bestimmten am Widerstand anliegenden Spannung fließt umso weniger/mehr Strom, je größer/kleiner der Widerstand ist.
In der Praxis schließt man meist aus einer Spannungsmessung auf die Situation im Stromkreis oder einem Bauelement.
Spannungsmessung: Die elektrische Spannung U wird mit dem Spannungsmesser (Voltmeter) gemessen. Er wird an die Klemmen des Spannungserzeugers oder beim Messen der Verbraucherspannung an die Klemmen des Verbrauchers angeschlossen. Der Spannungsmesser liegt parallel zum Verbraucher.
Strommessung: Die Stärke des elektrischen Stromes I wird mit dem Strommesser (Amperemeter) gemessen. Der Strom muss dabei das Messinstrument durchfließen; deshalb wird der Strommesser in den Stromkreis geschaltet. 
Widerstandsmessung: Wie die Spannungsmessung, aber es darf dabei kein Strom fließen!
Multimessgeräte (hier Bild Thiecom) erlauben alle drei Messungen mit einem und demselben Gerät. Dabei müssen nur jeweils die Stromart und die Messgröße (Volt, Ampere, Ohm) vorgewählt werden.
Praktisches Beispiel
Die folgende, an 12 V liegende Schaltung besteht aus folgenden Bauelementen:
- Druckschalter S1
- Kontrollleuchte H1
- Magnetspulen Y1 und Y2, die Hydraulikventile betätigen können.
Die Leitung 30 (auch +30) kommt vom Batterie-Pluspol, die Leitung 31 (auch -31) vom Batterie-Minuspol.
Wir überlegen, welche konkreten Spannungen angezeigt werden.
S1 geöffnet: 12 V
S1 geschlossen: 0 V. Bei fließendem Strom muss zwischen den Messstellen ein Widerstand (Verbraucher) liegen, wenn man eine Spannung messen will.
Manchmal bildet ein Schalter tatsächlich einen Widerstand, der die Funktion eines Stromkreises beeinträchtigen kann. Dies ist auch bei schlechten Leitungsverbindungen der Fall. Woher rührt dieser Widerstand? Sind etwa Schalterkontakte verschmutzt oder (z. B. durch Funkenbildung) korrodiert, dann verschlechtert sich dadurch der Stromfluss oder wird sogar unterbrochen. Eine solche Kontaktstelle setzt dem Strom einen Widerstand entgegen, der bei der Spannungsmessung einen Spannungsabfall anzeigt.
Oben:
S1 geöffnet: 12 V
S1 geschlossen: 12 V
S1 geöffnet: 0 V
S1 geschlossen: 12 V
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Der nächste Beitrag beschäftigt sich mit der Reihen- und Parallelschaltung von Widerständen
Siehe auch Übungen zum Ohmschen Gesetz