Stromkreise verstehen: Quiz für die Physik

Grundlagen elektrischer Stromkreise

Ein elektrischer Stromkreis besteht aus einer Spannungsquelle, Leitungen und Verbrauchern wie Lampen oder Widerständen. Die Spannungsquelle treibt elektrische Ladungsträger an; die Stromstärke gibt an, wie viel Ladung pro Zeit durch einen Leiterquerschnitt fließt, gemessen in Ampere. Widerstände behindern den Stromfluss und werden in Ohm angegeben. Diese drei Größen sind über das Ohmsche Gesetz verknüpft: U = R · I. Wichtig ist ein geschlossener Kreis – unterbricht man ihn an einer Stelle, etwa durch einen offenen Schalter, fließt nirgendwo Strom.

Beim Reihenschalten liegen alle Verbraucher hintereinander im selben Stromweg. Die Stromstärke ist dadurch an jeder Stelle gleich groß, während sich die Gesamtspannung auf die Verbraucher aufteilt. Die Einzelwiderstände addieren sich zum Gesamtwiderstand. Bei der Parallelschaltung liegen die Verbraucher dagegen zwischen denselben zwei Knoten: An jedem Zweig liegt die gleiche Spannung an, der Gesamtstrom verzweigt sich. Der Gesamtwiderstand wird kleiner als der kleinste Einzelwiderstand und berechnet sich über 1/R = 1/R1 + 1/R2. Die Kirchhoff'schen Regeln fassen das zusammen: An einem Knoten ist die Summe der zufließenden Ströme gleich der Summe der abfließenden, und in jeder Masche heben sich Spannungen und Spannungsabfälle auf.

Häufige Missverständnisse führen zu Fehlern in Klausuren. Viele glauben, Strom werde im Verbraucher verbraucht – tatsächlich fließt genauso viel Strom hinein wie heraus; verbraucht wird elektrische Energie, die in Licht und Wärme umgewandelt wird. Ein weiterer Irrtum: In einer Reihenschaltung mit zwei gleichen Lampen halbiere sich der Strom. Richtig ist, dass der Gesamtwiderstand steigt und daher der Strom im ganzen Kreis kleiner wird, aber an beiden Lampen gleich groß bleibt. Auch die Vorstellung, Spannung fließe durch den Draht, ist falsch – Spannung ist ein Potentialunterschied zwischen zwei Punkten, nur der Strom fließt. Wer diese Begriffe sauber trennt, löst Schaltkreisaufgaben deutlich zuverlässiger.