Schaltkreise
Geschaltete Lampe
Schalter umlegen — die Lampe leuchtet, Helligkeit ∝ Leistung.
Geschaltete Lampe — interaktive Schaltkreise-Simulation. Schalter umlegen — die Lampe leuchtet, Helligkeit ∝ Leistung. Kostenloses browserbasiertes virtuelles Physiklabor mit Live-SI-Messwerten und geführtem Tutorial.
Schaltersteuerung
Ein Reihenschalter steuert, ob Strom die Glühlampe erreicht. Geschlossen leuchtet sie; die Helligkeit hängt von der Leistung ab.
Öffnet der Schalter den Kreis, stoppt der Strom. Schließt er, ist der Pfad komplett und Leistung P = I·V wird an den Glühdraht abgegeben.
- P = I·V
- Offener Schalter → I ≈ 0
Untersuchungsbericht
Planen Sie die Frage, bevor Sie das Labor öffnen
Das Briefing entspricht der vorgerenderten Seite: Leitfrage, konkurrierende Vorhersagen, Variablenrollen, maßgebliche Gesetze, Aufbau sowie Analyse- und Erweiterungsaufgaben bleiben sichtbar und in dieser Reihenfolge.
Leitfrage
Eine 9 V-Batterie bringt eine Glühbirne über einen geschlossenen Schalter zum Leuchten. Wenn Sie eine Glühbirne mit geringerem Widerstand einsetzen, leuchtet diese dann heller oder schwächer?
Vorhersagen zum Abwägen
- Eine Glühbirne mit geringerem Widerstand leuchtet schwächer.
- Eine Glühbirne mit geringerem Widerstand zieht mehr Strom und verbraucht mehr Leistung – sie leuchtet heller.
- Die Helligkeit hängt nicht vom Widerstand der Glühbirne ab.
Variable Rollen
Was Sie eingestellt haben:
- Lampenwiderstand R (Ω)
Was Sie messen:
- Strom I (mA)
- Verlustleistung P (W)
Wie die Untersuchung abläuft
- Öffnen Sie die Preset für geschaltete Lampen und drücken Sie „Zurücksetzen“. Der Schalter beginnt geschlossen, sodass die 9 V-Batterie die Lampe zum Leuchten bringt.
- Aktivieren Sie die Leistungsanzeige an der Lampe.
- Stellen Sie den Widerstand der Lampe für jeden Versuch ein und notieren Sie die Verlustleistung.
Maßgebende Gleichung
Elektrische Leistung (von I und R) — P = I²·R
Die als Wärme und Licht abgegebene Leistung in einer ohmschen Last beträgt P = I²R, was bei fester Spannung dasselbe wie P = V²/R ist. Eine Last mit geringerem Widerstand zieht mehr Strom und gibt mehr Leistung ab, aber Leistung und Strom skalieren beim Ändern des Widerstands mit demselben Faktor — Halbierung von R verdoppelt beide, vervierfacht nicht die Leistung, weil R selbst schrumpft, während I wächst.
Was die Schüler auf dem druckbaren Arbeitsblatt erarbeiten müssen
- Berechnen Sie für einen Versuch I = E/R mit E = 9 V, dann P = I²R (oder äquivalent E²/R). Vergleichen Sie mit der Tabelle.
- Erklären Sie, warum eine Glühbirne mit geringerem Widerstand, die bei gleicher Spannung mehr Strom zieht, letztendlich mehr Leistung verbraucht – die Helligkeit einer echten Glühbirne skaliert mit der Leistung.
Wo dies außerhalb des Labors sichtbar wird
- Eine „100 W“-Glühbirne bei 120 V nimmt etwa 0.83 A auf und hat im heißen Zustand einen Widerstand von etwa 144 Ω.
- Glühfäden versagen oft direkt beim Einschalten, wenn sie kalt sind und ihr Widerstand am geringsten ist. Erklären Sie anhand Ihres Leistungsverhältnisses, warum der Strom- (und Leistungs-) Anstieg in diesem Moment am höchsten ist.
- AP Physics 2 — Unit 11: Electric Circuits
- AP Physics C: Electricity and Magnetism — Unit 11: Electric Circuits
- IB Physics — B.5 Current and circuits
- General High School Physics — Electricity & DC circuits
- NGSS High School Physics — Electric current and magnetic fields
- Willkommen bei der geschalteten Lampe
- Glühlampe auswählen
- Abspielen drücken
- Schalter umlegen
- Eigenschaften-Panel öffnen
- Geschafft!
Öffnen Sie die interaktive Simulation, um die Szene aufzubauen, drücken Sie auf Play und erkunden Sie sie mit Live-Messungen und einem geführten Tutorial.