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Fearless Engineers – Rätselhafter Strom I_R = f(U_R)

Einfache Schaltung mit einem ohmschen Widerstand

Eine einfache elektrische Schaltung besteht aus einem ohmschen Widerstand R unbekannter Größe, sodass dessen Widerstandswert nicht bekannt ist.

Zu dem ohmschen Widerstand R gibt es aber eine Wertetabelle mit I_R = f(U_R), sprich „I_R ist eine Funktion von U_R“ als sogenannte lineare Widerstandsgerade im Sinne einer Kennlinie:

UR [V]	-3	-2	-1	0	1	2	3
IR [mA]	L	-5	L	L	10	L	L

Leider ist das Aufgabenblatt mit der obenstehenden Wertetabelle durch versehentliches Verschütten von etwas Wasser aus der Trinkflasche teilweise unleserlich geworden, sodass sich nur noch zwei Stromstärkewerte I_R erkennen und ablesen lassen.

Aufgabe

a) Zeichne den Graphen der Funktion I_R = f(U_R) zur obenstehenden Wertetabelle mit dem Maßstab 1 V " 2 cm
und 5 mA " 2 cm.

b) Welche Stromstärke I₀ lässt sich am Schnittpunkt der Widerstandsgeraden mit der Stromachse (= Senkrechte) ablesen?

c) Interpretiere den Wert der Stromstärke I₀ > 0 am Schnittpunkt mit der Spannung U₀ = 0.

d) Wende die mathematische Geradengleichung auf die elektrotechnische Widerstandsgerade an!

e) Berechne den Konstantstrom I₀ an der Stelle I₀ = f(U₀) mit U₀ = 0 V (siehe Wertetabelle).

f) Wird bei der elektrischen Schaltung mit dem linearen, d.h. rein ohmschen Widerstand die Stromstärke durch den Widerstand durch eine Spannungs- oder Stromquelle aufgebracht?

g) Wie groß muss die Klemmenspannung U_kl einer linearen Spannungsquelle sein, damit durch den Innenwiderstand R_i ein Strom I_Ri der Stromstärke I_Ri = 20 mA fließt?

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