Theorie:

• Begriff Gleichstrom Das Verhältnis ΔQ/Δt ist konstant. Die Flussrichtung bleibt gleich.
• elektrischer WiderstandDer elektrische Widerstand R behindert den Stromfluss. Seine Einheit ist Ω (Ohm).  R und LeitwertDer Leitwert G ist ein Maß für die Stromdurchlässigkeit eines Leiters. Die Einheit ist S (Siemens). G
   
  Der Widerstand R ist abhängig von der Länge eines Leiters, vom Leiterquerschnitt A und vom spezifischen elektrischen Widerstand ρ (grch. Kleinbuchstabe Rho) des Leiterwerkstoffs. Der Kehrwert von ρ wird als Leitfähigkeit κ (grch. Kleinbuchstabe Kappa) bezeichnet.
• TemperaturkoeffizientEr ist ein Maß für die Änderung des elektrischen Widerstandes bei einer Temperaturänderung. α (grch. Kleinbuchstabe Alpha)
   
  Ein negativer Wert zeigt an, dass sich der elektrische Widerstand R bei einer Temperaturerhöhung verringert (NTC).
• Begriffe linearerDas Verhältnis von ΔU/ΔI bleibt gleich. und nichtlinearerDas Verhältnis von ΔU/ΔI ändert sich ständig. Widerstand
   
  Ist der elektrische Widerstand R unabhängig von der angelegten elektrischen Spannung immer gleich, so bezeichnet man ihn als ohmschen Widerstand. Sein Widerstandswert wird durch andere physikalische Größen kaum beeinflusst. Er besitzt eine lineare Kennlinie.
  Ändert sich der elektrische Widerstand durch den Einfluss anderer physikalischer Größen, dann ist die U-I-Kennlinie keine Gerade. Man unterscheidet dann zwischen einem statischen Widerstand R bei einem bestimmten Punkt der Kennlinie (Arbeitspunkt). und einem dynamischen Widerstand.
• Bauelemente Varistor Der Widerstand R nimmt mit zunehmender Spannung ab. (VDR), NTC-WiderstandDer Widerstand R nimmt mit zunehmender Temperatur ab., PTC-WiderstandDer Widerstand R nimmt bei steigender Temperatur zu., lichtabhängiger Widerstand (LDR), Diode
   
  Die Bauelemente werden durch ihre Kennlinie charakerisiert. Sie sollten das Ermitteln von Werten aus Diagrammen mit logarithmischer oder linearer Achsenskalierung beherrschen.
• Anwendungsbeispiel "Glühlampe"
   
  Die Glühwendel wird durch den Stromfluss aufgrund hoher Temperaturen zum Glühen gebracht. Sie erzeugen aus der zugeführten elektrischen Leistung nur etwa 5 Prozent Licht. Der Rest wird in Wärmeenergie umgewandelt. Ihre Kennlinie ist nicht linear.
• Schaltungen mit linearen und nichlinearen Widerständen
   
  Befinden sich in einer Schaltung lineare und nichtlineare Widerstände, so ermittelt man die Stromstärke bzw. die Spannung grafisch mit Hilfe von Kennlinien.
  VDR, NTC und PTC werden in Schaltungen auch zum Schutz anderer Bauelemente eingesetzt. Die entsprechenden Schaltungen finden Sie in der Materialsammlung.
• KondensatorZwei Elektroden (Platten) sind durch ein Dielektrikum gegeneinander isoliert.
   
  Im Grundkurs Physik (Klasse 12) wird das Bauelement Kondensator behandelt. Wichtige Begriffe im elektrischen Feld sind Influenz Freibewegliche Ladungsträger in Leitern werden durch den Einfluss eines äußeren elektrischen Feldes verschoben. und Polarisation Die Atome/Moleküle von Nichtleitern werden durch den Einfluss eines äußeren elektrischen Feldes verformt. Es entstehen Dipole..
  Im Gleichstromkreis lädt sich der Kondensator auf und sperrt dann den Stromfluss. Existiert in der Schaltung nach dem Abschalten der Spannungsquelle für den Kondensator ein geschlossener Stromkreis, so wird die gespeicherte Ladung abgegeben und der Kondensator entlädt sich. Lade- und Entladekurve verlaufen nicht linear. Eine wichtige Kenngröße ist die Zeitkonstante τ (grch. Kleinbuchstabe Tau).
• SpuleDrahtwicklung auf einem Spulenkörper (Träger) mit (oder auch ohne) einem Kern aus magnetischen Material.
   
  Im Grundkurs Physik (Klasse 12) werden die Grundlagen zu elektrischen und magnetischen Feldern sowie die Zusammenhänge behandelt.
  Das Bauelement Spule verhält sich im Gleichstromkreis wie ein ohmscher Widerstand. Besonderheiten ergeben sich aufgrund der Selbstinduktion Die Lorentzkraft bewirkt eine Ladungstrennung. Damit entsteht eine elektrische Spannung. und dem Auf- bzw. Abbau des Magnetfeldes im Moment des Schließens bzw. Öffnens des Stromkreises. Der Stromfluss ändert sich in dieser Phase mit einer nichtlinearen Kennlinie und der Zeitkonstante τ.
• reale Spannungsquellen
   
  Eine elektrische Spannung kann auf verschiedene Arten erzeugt werden. Die verschiedenen Möglichkeiten zur Spannungserzeugung finden Sie im Buch ² auf der Seite 44.
  Reale Spannungsquellen besitzen selbst einen ohmschen Widerstand und es tritt ein Spannungsabfall auf, der dem Verbraucher nicht zur Verfügung steht. In diesem Zusammenhang sollten Sie die Begriffe Quellenspannung, Leerlaufspannung, Klemmenspannung und Kurzschlussstrom kennen. In Abhängigkeit von der Größe des Innenwiderstandes der Spannungsquelle im Vergleich zum Lastwiderstand (Verbraucher) kann eine Strom- Spannungs- oder Leistungsanpassung erfolgen. Eine ausführliche Beschreibung finden Sie im Buch ² ab Seite 45.
  Beispiele für reale Spannungsquellen finden Sie in der Materialsammlung.

Zu allen Themen gibt es Aufgaben im Buch ³. Im Materialbereich finden Sie die im Unterricht bearbeiteten Aufgaben als Arbeitsblätter und eine ausführliche Lösung.

Laborversuche:

• ET1-1: Kennlinienaufnahme für verschiedene Festwiderstände
• ET1-2: Varistor
• ET1-3: NTC-Widerstand
• ET1-4: PTC-Widerstand
• ET1-5: LDR
• ET1-6: Glühlampe
• ET1-7: Kondensator
• ET1-8: Spule
• ET1-9: Batterie