Spannungsabfall längs eines Leiters

Lehrplanbezug

 

Mittelschule		7
Realschule	aktueller Lehrplan	10 (I/II/III)
	LehrplanPlus	9 (I) / 10(I)
		9(II/III)
Gymnasium	aktueller Lehrplan	8
	LehrplanPlus	8

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Hinweise zur Durchführung

Man sollte nur darauf achten, dass der Maßstab ganau mit dem Leiter übereinstimmt. Dann kann man den Spannungsabfall als Funktion der Länge der abgegriffenen Strecke schön  zeigen.

Didaktische Hinweise

Dieser Versuch eignet sich besonders um den Begriff "elektrische Spannung" zu erweitern. In der Unterstufe wird die elektrische Spannung meist als "Vermögen einer Stromquelle in einem geschlossenen Stromkreis einen Strom hervorzurufen" definiert. Die Spannung ist demnach eine Eigenschaft der Stromquelle. Den Schülerinnen und Schülern fällt es demnach schwer Spannung zwischen zwei Punkten einer Schaltung zu verstehen. Oberstufenschüler lernen mit Hilfe der Flammensonde "Spannung als Potentialdifferenz" kennen, ob diese Differenz nun von einer Spannungsquelle oder durch das Feld einer geladenen Kugel hervorgerufen wird, ist für die Schülerinnen und Schüler letztlich einerlei. Lässt man eine Leuchtstoffröhre mittels Tesla-Generator ohne Zuleitungen leuchten, erkennen die Schülerinnen und Schüler schnell, dass die Spannung leicht als Potentialunterschied zweier Punkt im Raum erklärt werden kann.
In der Unterstufe ist dieser Versuch aber nicht sinnvoll in den Unterricht zu integrieren. Hier hilft dieser Versuch, in dem sich Potentialdifferenzen mit Strecken assozieren lassen. Ein Leiter kann dann als Reihenschaltung einzelner Teilleiter verstanden werden.
Nach diesem Versuch sollte den Schülerinnen und Schülern klar gemacht werden, dass Zuleitungen eigentlich auch einen Spannungsabfall verursachen und somit nicht so leicht zu vernachlässigen sind.
Fließt ein nicht zu vernachlässigender Strom so ist auch der Innenwiderstand der Spannungquelle als Spannungsabfall zu berücksichtigen; schaltet man mit einem Schalter einen Stromkreis ein, so fällt an der Spannungsquelle am Innenwiderstand eine entsprechende Spannung ab und man muss die an der Schaltung anliegende Spannung nochmals nachregeln.

Weiteres Material und Links

Videos

Glühender Metalldraht
Strom durch eine Glühbirne
Kennlinie einer Glühbirne (quantitative Messung)
Kennlinie eines Leiters
Parallelschaltung von Widerständen
Reihenschaltung von Widerständen
Ohmsches Gesetz

Links

 

Leifi	Innenwiderstand
Wikipedia	Spannungsabfall
LED	Spannungsabfall im Kabel
	Spannungsabfall im Kabel
PheT	Bauskasten Stromkreis