Ohm's Law Lab — 3D Experiment
Dies ist der Lehrbuchversuch zum Ohmschen Gesetz, nachgebaut als präzises 3D-Labor. Schalter, Regelwiderstand, ideales Amperemeter und Widerstand bilden einen einzigen Reihenpfad, während das ideale Voltmeter allein am Widerstand liegt. Jede aufgenommene Einstellung fügt dem Diagramm ein zusammengehöriges V–I-Wertepaar hinzu.
So benutzt du diese Simulation
- Schließen oder öffnen Sie den Schalter und verstellen Sie den Regelwiderstand, um den Strom zu ändern
- Wählen Sie einen Widerstand von 10 Ω, 15 Ω oder 20 Ω und verändern Sie die ideale Gleichspannungsquelle
- Nehmen Sie einzelne Messwerte auf oder lassen Sie den automatischen Versuch mit sechs Einstellungen laufen
- Umkreisen und zoomen Sie die 3D-Schaltung, um jede Messgeräteverbindung zu prüfen
Worauf du achten solltest
- Das Amperemeter liegt in Reihe und misst genau den Strom, der durch den Widerstand fließt
- Der blaue Zweig des Voltmeters liegt parallel zum Widerstand und nimmt keinen Strom auf
- Jeder aufgenommene Punkt liegt auf einer geraden I–V-Linie durch den Ursprung
- V/I bleibt bei jeder Stellung des Regelwiderstands gleich dem gewählten Widerstand
- Der Kehrwert der Diagrammsteigung stimmt mit dem im Labor gewählten Widerstandswert überein
Die Physik dahinter
Bei vernachlässigbarem Quellenwiderstand, idealem Amperemeter und idealem Voltmeter beträgt der Reihenstrom I = ε/(R + Rₕ). Das Voltmeter misst nur den Abfall am geprüften Widerstand, V = IR. Diesen Widerstand auf 25 °C zu halten hält R konstant, sodass I direkt proportional zu V ist. Trägt man I senkrecht über V waagerecht auf, ergibt sich eine Gerade durch den Ursprung mit der Steigung ΔI/ΔV = 1/R; der Kehrwert der angepassten Steigung liefert somit den Widerstandswert.