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.
Fahrfrage
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 (A)
- 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. Bei fester Spannung zieht eine Last mit geringerem Widerstand mehr Strom, und die Leistung wächst sogar noch schneller, da sie vom Quadrat des Stroms abhängt.
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 verbraucht etwa 0.83 A und hat im heißen Zustand einen Widerstand von etwa 144 Ω. Erklären Sie anhand von P = E²/R, warum eine Glühbirne mit „höherer Wattzahl“, die für die gleiche Spannung ausgelegt ist, einen NIEDRIGEREN Widerstand haben muss, nicht einen höheren.
- 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
- Inspektor 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.