Ohmsches Gesetz Rechner (Spannung, Stromstärke, Widerstand und Leistung)
Geben Sie die zwei bekannten Werte von Spannung V, Stromstärke I, Widerstand R und Leistung P ein. Die anderen beiden werden berechnet. Die Einheit wählen Sie in jedem Feld (unterschiedliche Einheiten werden automatisch umgerechnet).
Füllen Sie genau zwei Felder aus (die anderen beiden bleiben leer). Alle Werte müssen Zahlen größer als 0 sein. Das Ergebnis zeigt auch den Graphen von Spannung und Stromstärke (die Kennlinie), dessen Steigung der Widerstand ist.
Ergebnis und Graph
Geben Sie links in zwei Felder Werte ein und klicken Sie auf „Berechnen“. Ergebnis und Graph erscheinen dann hier.
Geben Sie zwei der vier Größen Spannung \(V\), Stromstärke \(I\), Widerstand \(R\) und Leistung \(P\) ein – die anderen beiden werden zusammen berechnet (z. B. Widerstand und Leistung aus Spannung und Stromstärke)
Jedes Feld hat eine eigene Einheit (Spannung: V, mV, kV; Stromstärke: A, mA; Widerstand: Ω, kΩ, MΩ; Leistung: W, kW, MW). Unterschiedliche Einheiten werden automatisch umgerechnet
Zusammen mit dem Ergebnis sehen Sie den Graphen von Spannung und Stromstärke (die Kennlinie). So erkennen Sie, dass die Steigung der Ursprungsgeraden der Widerstand \(R\) ist
Nützlich vom Physikunterricht (ohmsches Gesetz und elektrische Leistung) über die Wahl von Vorwiderständen in der Elektronik bis zur Vorbereitung auf die Elektroniker-Prüfung
Außerdem auf dieser Seite: eine leicht verständliche Erklärung der Formeln und Formeln zum Kopieren für Excel, Google Tabellen und Python
Der Rechner gilt für rein ohmsche Stromkreise, in denen das ohmsche Gesetz direkt gilt (Gleichstromkreise oder Wechselstromkreise mit ohmscher Last wie Heizgeräten). Bei Geräten, bei denen der Leistungsfaktor eine Rolle spielt, etwa Motoren oder Klimageräten, stimmt die angegebene Leistung (W) nicht immer mit Spannung × Stromstärke überein.
Wofür braucht man diese Berechnung?
Steckdosenleisten und Verlängerungskabel prüfen (Strom im Haushalt)
Ein Föhn mit 2.000 W an 230 V nimmt \(I = P \div V = 2000 \div 230 \approx 8{,}7\) A auf. Kommt ein Heizlüfter mit ebenfalls 2.000 W an dieselbe Steckdosenleiste, sind es zusammen etwa 17,4 A – mehr als die übliche Höchstbelastung von 16 A (meist als „max. 3500 W“ aufgedruckt). Das ist gefährlich. Watt vom Typenschild in Ampere umrechnen und mit der Angabe auf Leiste oder Kabel vergleichen – dieser kleine Schritt schützt vor überhitzten Kabeln und Bränden.
Vorwiderstand für eine LED berechnen (Elektronik)
Schließt man eine LED direkt an eine Batterie oder ein 5-V-Netzteil an, fließt zu viel Strom und sie geht kaputt. Deshalb schaltet man einen Vorwiderstand in Reihe, der den Strom begrenzt. Bei 5 V Versorgung, 2 V an der LED und gewünschten 20 mA (0,02 A) liegen am Widerstand \(5 - 2 = 3\) V an; nötig ist also \(R = V \div I = 3 \div 0{,}02 = 150\) Ω. Das ist die erste praktische Rechnung in der Elektronik und steht in jedem Einsteigerbuch zu Arduino und Raspberry Pi.
Strom berechnen in der Elektroinstallation (Beruf)
Elektrikerinnen und Elektriker berechnen, wie viel Strom in Steckdosen- und Lichtstromkreisen fließt, um Leitungsquerschnitt und Absicherung festzulegen. Ein Heizlüfter mit 3.000 W an 230 V zieht \(I = 3000 \div 230 \approx 13{,}0\) A – ein üblicher Haushaltsstromkreis mit 16-A-Sicherungsautomat (B16) ist damit schon zu großen Teilen ausgelastet. Das ohmsche Gesetz und die Leistungsformel gehören zu den wichtigsten Formeln in der Ausbildung und der Gesellenprüfung zum Elektroniker.
Warum Stromtrassen mit Höchstspannung arbeiten (Stromnetz)
Auch Freileitungen haben einen Widerstand, und wenn Strom fließt, geht die Leistung \(P = I^2 \times R\) als Wärme verloren. Weil der Verlust mit dem Quadrat der Stromstärke wächst, sinkt er stark, wenn man dieselbe Leistung mit höherer Spannung und kleinerem Strom überträgt: doppelte Spannung, halber Strom, nur noch ein Viertel des Verlusts. Deshalb arbeitet das deutsche Übertragungsnetz mit Höchstspannung von 220.000 V und 380.000 V.
Was im Wasserkocher steckt (wie Elektrogeräte funktionieren)
Bei einem Wasserkocher mit 2.000 W an 230 V lässt sich der Widerstand des Heizelements zurückrechnen: \(R = V^2 \div P = 230 \times 230 \div 2000 \approx 26{,}5\) Ω. Der Strom beträgt \(2000 \div 230 \approx 8{,}7\) A. Die Formel zeigt auch etwas Überraschendes: Bei gleicher Spannung hat ein Gerät umso weniger Widerstand, je mehr Leistung es hat.
①Multiplizieren Sie die\(I\): Stromstärke (A)mit dem
②\(R\): Widerstand (Ω)– so erhalten Sie die
③\(V\): Spannung (V).
Einfaches Beispiel
Die Spannung an einem Widerstand von 50 Ω, durch den 2 A fließen, ist
\(V\): Spannung
\(=\)
Stromstärke (2 A)
\(\times\)
Widerstand (50 Ω)
\(2 \times 50 = 100\)
Der Grundgedanke
Das ist das ohmsche Gesetz selbst, wie es im Physikunterricht vorkommt. In deutschen Schulbüchern heißt die Spannung meist \(U\) statt \(V\) – also \(U = R \cdot I\), die bekannte „URI“-Formel. Bleibt der Widerstand gleich, sind Spannung und Stromstärke proportional: doppelte Spannung, doppelter Strom.
Stellen Sie sich Wasser in einem Rohr vor. Die Spannung ist der Druck der Pumpe, die Stromstärke die Wassermenge, die fließt, und der Widerstand entspricht einem engen Rohr. Je stärker der Druck (je höher die Spannung), desto mehr fließt; je enger das Rohr (je größer der Widerstand), desto weniger.
Der Widerstand eines Geräts, durch das bei 110 V ein Strom von 0,2 A fließt, ist
\(R\): Widerstand
\(=\)
Spannung (110 V)
\(\div\)
Stromstärke (0,2 A)
\(110 \div 0{,}2 = 550\)
Der Grundgedanke
In der Kennlinie (Stromstärke auf der waagerechten, Spannung auf der senkrechten Achse) ist \(R = V \div I\) die Steigung der Ursprungsgeraden. Im Graphen dieses Rechners können Sie das nachprüfen.
Die Leistung eines Heizgeräts, das an einer Spannungsquelle mit 100 V einen Strom von 12 A aufnimmt, ist
\(P\): Leistung
\(=\)
Spannung (100 V)
\(\times\)
Stromstärke (12 A)
\(100 \times 12 = 1200\)
Der Grundgedanke
Die Leistung \(P\) (W, Watt) ist die elektrische Energie, die pro Sekunde umgesetzt wird – das W in „2000 W“ auf dem Typenschild eines Föhns.
Zusammen mit dem ohmschen Gesetz (\(V = I \times R\)) hängen die vier Größen Spannung, Stromstärke, Widerstand und Leistung so zusammen, dass zwei davon die anderen beiden festlegen. Der Rechner erkennt, welche der 6 möglichen Kombinationen Sie eingegeben haben, und berechnet den Rest.
Hier wird in \(P = V \times I\) für \(I\) der Ausdruck \(I = V \div R\) (Formel 2) eingesetzt. So berechnen Sie die Leistung allein aus Spannung und Widerstand, ohne die Stromstärke zu kennen.
Hier wird in \(P = V \times I\) für \(V\) der Ausdruck \(V = I \times R\) (Formel 1) eingesetzt. Diese Leistung wird im Widerstand in Wärme umgewandelt (Stromwärme). Wegen dieser Formel wachsen die Verluste in Stromleitungen mit dem Quadrat der Stromstärke – deshalb wird Strom über weite Strecken mit Hochspannung übertragen (siehe auch „Wofür braucht man diese Berechnung?“).
Das ohmsche Gesetz \(V = I \times R\) (im Schulbuch \(U = R \cdot I\)) verbindet Spannung, Stromstärke und Widerstand. Zusammen mit der Leistungsformel \(P = V \times I\) legen zwei der vier Größen die anderen beiden fest. In der Kennlinie ist die Steigung der Geraden der Widerstand.
Symbole und Begriffe
Symbole
\(V\)
V
Die Spannung – wie stark der Strom durch den Stromkreis getrieben wird. Das Zeichen kommt vom englischen „voltage“. In deutschen Schulbüchern und Normen ist das Formelzeichen \(U\); dieser Rechner nutzt das international verbreitete \(V\), das zugleich die Einheit Volt ist (z. B. \(V = 230\) V).
\(I\)
I
Die Stromstärke – wie viel Elektrizität durch den Stromkreis fließt. Das Zeichen stammt vom französischen „intensité du courant“ und ist auch im Deutschen üblich. Die Einheit ist A (Ampere).
\(R\)
R
Der Widerstand (elektrischer Widerstand) – wie stark der Stromfluss gehemmt wird. Das Zeichen kommt von „Resistenz“ (lateinisch resistere, sich widersetzen). Die Einheit ist Ω (Ohm).
\(P\)
P
Die elektrische Leistung – die Energie, die pro Sekunde umgesetzt wird. Das Zeichen kommt vom englischen „power“. Die Einheit ist W (Watt).
V
Volt
Die Einheit der Spannung. Eine Mignon-Batterie (AA) hat 1,5 V, eine Haushaltssteckdose in Deutschland 230 V. Häufig sind auch mV (Millivolt, ein Tausendstel) und kV (Kilovolt, das Tausendfache).
A
Ampere
Die Einheit der Stromstärke. Die „16 A“ auf einem Sicherungsautomaten im Sicherungskasten sind diese Einheit. In der Elektronik ist mA (Milliampere, ein Tausendstel) üblich.
Ω
Ohm
Die Einheit des Widerstands: das große griechische Omega, benannt nach Georg Simon Ohm, dem deutschen Physiker, der das ohmsche Gesetz entdeckte. Häufig sind auch kΩ (Kiloohm, das Tausendfache) und MΩ (Megaohm, das Millionenfache).
W
Watt
Die Einheit der Leistung. 1 W bedeutet 1 Joule Energie pro Sekunde. Bekannt vom Typenschild von Elektrogeräten (z. B. Föhn mit 2.000 W). Dazu gibt es kW (Kilowatt, das Tausendfache) und MW (Megawatt, das Millionenfache).
Begriffe
Spannung
Wie stark der Strom durch einen Stromkreis getrieben wird (Formelzeichen im Schulbuch U). Im Wasserbild ist sie der Druck der Pumpe. Zwei Batterien in Reihe verdoppeln die Spannung und treiben den Strom stärker an.
Stromstärke
Wie viel Elektrizität durch einen Stromkreis fließt, umgangssprachlich einfach „Strom“. Im Wasserbild ist sie die Wassermenge pro Sekunde. Was tatsächlich fließt, sind Elektronen.
Widerstand
Wie stark etwas den Stromfluss hemmt (elektrischer Widerstand). Im Wasserbild ist er ein enges Rohr. Bei gleicher Spannung gilt – je größer der Widerstand, desto kleiner der Strom. Fließt Strom durch einen Widerstand, entsteht Wärme, wie im Heizdraht eines Heizlüfters.
Leistung
Die elektrische Energie, die pro Sekunde verbraucht (oder geliefert) wird, in W (Watt). Auf dem Typenschild steht sie als Nennleistung. Leistung × Nutzungsdauer ergibt die Energie (z. B. in kWh) – danach richtet sich die Stromrechnung.
ohmsches Gesetz
Das Gesetz „Spannung = Widerstand × Stromstärke“ (im Schulbuch \(U = R \cdot I\), hier \(V = I \times R\)): Spannung und Stromstärke sind proportional. Der deutsche Physiker Georg Simon Ohm veröffentlichte es 1827. Es ist das wichtigste Grundgesetz der Elektrizitätslehre im Physikunterricht.
Stromwärme
Die Wärme, die entsteht, wenn Strom durch einen Widerstand fließt (auch joulesche Wärme). Die Wärmeleistung ist \(P = I^2 \times R\) (W) – das joulesche Gesetz. Heizlüfter, Föhn und Wasserkocher nutzen diese Wärme.
Kennlinie
Der Graph, der den Zusammenhang von Spannung und Stromstärke zeigt (U-I-Kennlinie; oft auch mit vertauschten Achsen als I-U-Kennlinie). Bei einem Widerstand, für den das ohmsche Gesetz gilt, ist sie eine Ursprungsgerade, und ihre Steigung ist der Widerstand. Diesen Graphen zeigt der Rechner mit dem Ergebnis.
Leistungsfaktor
Im Wechselstromkreis der Anteil der Scheinleistung (Spannung × Stromstärke), der tatsächlich als Wirkleistung umgesetzt wird (cos φ). Bei Motoren, Klimageräten usw. ist er kleiner als 1, dann gilt Leistung (W) = Spannung × Stromstärke nicht mehr. Bei rein ohmschen Geräten wie Heizgeräten und Glühlampen ist er fast 1, und die Formeln dieses Rechners gelten direkt.
Das sollten Sie vorher wissen
Damit Sie die Rechnung auf dieser Seite nicht nur per Knopfdruck, sondern mit echtem Verständnis nutzen, hilft Ihnen dieses Vorwissen.
Stromkreise, Stromstärke und Spannung (Physik, Klasse 7–8, 12–14 Jahre)
Wissen, dass man die Stromstärke in A (Ampere) und die Spannung in V (Volt) misst
Wissen, wo Strom und Spannung in Reihen- und Parallelschaltungen gleich bleiben und wo sie sich aufteilen
Ohmsches Gesetz (Physik, Klasse 8–9, 13–15 Jahre)
Wissen, dass Spannung und Stromstärke bei konstantem Widerstand proportional sind (\(U = R \cdot I\), hier \(V = I \times R\))
Die Formel umstellen können, um Stromstärke oder Widerstand zu berechnen
Wissen, dass die Leistung (W) die pro Sekunde umgesetzte elektrische Energie ist und mit \(P = V \times I\) berechnet wird
Proportionale Zuordnungen und Graphen (Klasse 7–8, 12–14 Jahre)
Wissen, dass bei einer proportionalen Zuordnung wie \(y = mx\) der Graph eine Ursprungsgerade mit der Steigung \(m\) ist
Dezimalzahlen multiplizieren und dividieren (Klasse 5–6, 10–12 Jahre)
Divisionen mit Dezimalzahlen wie \(110 \div 0{,}2\) rechnen können
Einheiten mit dem Faktor 1.000 umrechnen können, etwa 1 kΩ = 1000 Ω und 1 mA = 0,001 A
So berechnen Sie es in Excel
Kopieren Sie die ganze Tabelle und fügen Sie sie in Zelle A1 von Excel ein – dann funktioniert sie direkt.
Tabelle für die Spannung (V = I × R)
Stromstärke I (A)
0,2
Widerstand R (Ω)
550
Spannung V (V)
=B1*B2
Tabelle für die Stromstärke (I = V ÷ R)
Spannung V (V)
110
Widerstand R (Ω)
550
Stromstärke I (A)
=B1/B2
Tabelle für den Widerstand (R = V ÷ I)
Spannung V (V)
110
Stromstärke I (A)
0,2
Widerstand R (Ω)
=B1/B2
Tabelle für die Leistung (P = V × I)
Spannung V (V)
110
Stromstärke I (A)
0,2
Leistung P (W)
=B1*B2
Tabelle für die Leistung (P = V² ÷ R)
Spannung V (V)
110
Widerstand R (Ω)
550
Leistung P (W)
=B1^2/B2
Tabelle für die Leistung (P = I² × R)
Stromstärke I (A)
0,2
Widerstand R (Ω)
550
Leistung P (W)
=B1^2*B2
Nach dem Einfügen sind B1 und B2 Ihre Eingaben, B3 wird automatisch berechnet. „*“ ist das Malzeichen, „/“ das Geteiltzeichen und „^“ steht für die Potenz. „=B1^2/B2“ bedeutet „B1 zum Quadrat, geteilt durch B2“. In B3 steht zum Beispiel in der ersten Tabelle 110 (V), in der zweiten 0,2 (A), in der dritten 550 (Ω) und in der vierten bis sechsten jeweils 22 (W). Ersetzen Sie einfach B1 und B2 durch Ihre eigenen Zahlen. Geben Sie die Werte in V, A, Ω und W ein (Werte in mA oder kΩ vorher umrechnen: 1 A = 1.000 mA, 1 kΩ = 1.000 Ω).
So berechnen Sie es in Google Tabellen
Kopieren Sie die ganze Tabelle und fügen Sie sie in Zelle A1 von Google Tabellen ein – dann funktioniert sie direkt.
Tabelle für die Spannung (V = I × R)
Stromstärke I (A)
0,2
Widerstand R (Ω)
550
Spannung V (V)
=B1*B2
Tabelle für die Stromstärke (I = V ÷ R)
Spannung V (V)
110
Widerstand R (Ω)
550
Stromstärke I (A)
=B1/B2
Tabelle für den Widerstand (R = V ÷ I)
Spannung V (V)
110
Stromstärke I (A)
0,2
Widerstand R (Ω)
=B1/B2
Tabelle für die Leistung (P = V × I)
Spannung V (V)
110
Stromstärke I (A)
0,2
Leistung P (W)
=B1*B2
Tabelle für die Leistung (P = V² ÷ R)
Spannung V (V)
110
Widerstand R (Ω)
550
Leistung P (W)
=B1^2/B2
Tabelle für die Leistung (P = I² × R)
Stromstärke I (A)
0,2
Widerstand R (Ω)
550
Leistung P (W)
=B1^2*B2
Dieselben Formeln wie in Excel funktionieren unverändert. Kopieren Sie die ganze Tabelle, fügen Sie sie in Zelle A1 ein und ersetzen Sie B1 und B2 durch Ihre eigenen Zahlen.
So berechnen Sie es in Python
voltage = 110.0 # Spannung V (V)
current = 0.2 # Stromstärke I (A)
resistance = voltage / current # Widerstand R = V ÷ I (Ω)
power = voltage * current # Leistung P = V × I (W)
print(f"Widerstand: {resistance} Ω")
print(f"Leistung: {power} W")
# Probe: V = I × R, P = V² ÷ R, P = I² × R (alle drei ergeben dasselbe)
voltage_check = current * resistance
power_from_v_r = voltage ** 2 / resistance
power_from_i_r = current ** 2 * resistance
print(f"Probe (Spannung): {voltage_check} V")
print(f"Probe (Leistung, V²÷R): {power_from_v_r} W")
print(f"Probe (Leistung, I²×R): {power_from_i_r} W")
Läuft nur mit der Standardbibliothek. In diesem Beispiel ergibt sich ein Widerstand von 550 Ω und eine Leistung von 22 W; die Probe liefert 110 V und für beide Leistungsformeln 22 W. (Nur die Probe mit I²×R zeigt wegen der Gleitkommarechnung des Computers eine winzige Abweichung in der 15. Nachkommastelle – das bedeutet trotzdem 22 W.) „**“ steht für die Potenz. Ändern Sie Spannung und Stromstärke oben und führen Sie den Code erneut aus. Geben Sie die Werte in V, A, Ω und W ein; Python schreibt Dezimalzahlen mit Punkt statt Komma.
So schreiben Sie die Formel in LaTeX und anderen Formelsprachen (zum Kopieren)
Sie sind ein Rechenassistent für das ohmsche Gesetz. Führen Sie die folgende Berechnung unbedingt durch, indem Sie tatsächlich Python-Code ausführen, und stützen Sie Ihre Antwort nur auf die Zahlen aus dem Ausführungsergebnis (nicht im Kopf rechnen und nicht schätzen).
Legt man an ein Gerät eine Spannung von 110 V an, fließt ein Strom von 0,2 A.
Berechnen Sie mit dem ohmschen Gesetz V = I × R und der Leistungsformel P = V × I:
1. Den Widerstand des Geräts (Ω)
2. Die Leistung des Geräts (W)
3. Die Stromstärke (A) und die Leistung (W), wenn an denselben Widerstand 230 V angelegt werden
Zeigen Sie die verwendeten Formeln und die Zahlen aus dem Ausführungsergebnis.
Anleitung
1
Werte eingeben
Tragen Sie die Zahlen, mit denen Sie rechnen möchten, in die Eingabefelder ein
2
Berechnen
Klicken Sie auf die Schaltfläche „Berechnen“
3
Ergebnis ansehen
Das Ergebnis erscheint sofort. Auf derselben Seite finden Sie auch den Rechenweg und die Erklärung der Formel
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