1. Gemäß dem Ohmschen Gesetz

Formel des Ohmschen Gesetzes

Wenn der Widerstand (R) konstant ist, kann gemäß dem Ohmschen Gesetz (I = U/R) umgestellt werden zu U = IR. Daher, wenn man die Änderung des Stroms (I) und den Wert des Widerstands (R) kennt, kann man die Spannung (U) mit dieser Formel berechnen. Zum Beispiel, gegeben sei ein Widerstand R = 5Ω, und der Strom ändert sich von 1A auf 2A. Wenn der Strom I = 1A ist, beträgt die Spannung U1 = IR = 1A × 5Ω = 5V; wenn der Strom I = 2A ist, beträgt die Spannung U2 = 2A × 5Ω = 10V.

Experimentelle Erforschungssituation

Im Experiment zur Erforschung des "Zusammenhangs zwischen Strom und Spannung" wird der Strom durch Verändern des Widerstands eines an den Schaltkreis angeschlossenen Schiebewiderstands geändert, während gleichzeitig die entsprechenden Spannungswerte gemessen werden. Wenn man Daten über die zeitliche oder andere Veränderungen des Stroms hat und den Widerstandswert im Schaltkreis kennt (z.B. den Widerstand eines festen Widerstands), kann man U=IR verwenden, um die entsprechenden Spannungswerte zu berechnen. Darüber hinaus wird in solchen Experimenten oft zunächst eine Reihe von verschiedenen Spannungswerten eingestellt, die entsprechenden Ströme gemessen und dann ein I−U-Diagramm basierend auf den Messergebnissen erstellt. Wenn hingegen die Änderung des Stroms bekannt ist, kann der Spannungswert auch mithilfe der Steigung dieses Diagramms (die Steigung entspricht 1/R) und dem Stromwert berechnet werden. Zum Beispiel, wenn der Strom zu einem bestimmten Zeitpunkt I aus dem Diagramm abgelesen wird und der Widerstand R = k1 (k ist die Steigung des Diagramms), dann beträgt die Spannung U=IR.

II. Analyse im Schaltkreis

Reihenschaltung

In einer Reihenschaltung ist die Quellenspannung Utotal gleich der Summe der Spannungen über jedem Teil, d.h., Utotal=U1+U2+⋯+Un. Wenn man die Spannungsänderungen der anderen Bauteile (mit Ausnahme des Bauteils, dessen Spannung untersucht wird) im Schaltkreis und die Quellenspannung kennt, kann man die Spannung des gewünschten Bauteils ermitteln. Zum Beispiel, in einer Reihenschaltung mit Widerständen R1 und R2 und einer Quellenspannung Utotal=10V, wenn die Spannung U1 über R1 von 3V auf 4V ändert, gemäß U2=Utotal−U1, wenn U1=3V, beträgt U2=10V−3V=7V; wenn U1=4V, beträgt U2=10V−4V=6V.

Parallelschaltung

In einer Parallelschaltung ist die Spannung an beiden Enden jeder Zweigleitung gleich und gleich der Versorgungsspannung, d.h., U=U1=U2=⋯=Un. Wenn die Versorgungsspannung oder die Spannung einer bestimmten Zweigleitung bekannt ist, dann sind unabhängig von der Stromänderung die Spannungen der anderen Zweigleitungen gleich diesem Wert. Zum Beispiel, in einer Parallelschaltung mit einer Versorgungsspannung von 6V, unabhängig davon, wie sich der Strom in den Zweigleitungen ändert, bleibt die Spannung über jeder Zweigleitung 6V.