Elektrische Schaltungen?
Warum liegen in einer Reihenschaltung an jedem widerstand unterschiedliche Spannungen an? Als Beispiel U=10V R=10 Ohm. Dann fließt ein Strom von 1 ampere und an dem widerstand fällt die ganze Spannung ab. Schließe ich nun einen zweiten gleich großen widerstand an dann liegen nur noch je 5 V an beiden an. Aber woher weiß die Spannung wie viele widerstände in der Schaltung drin sind?
7 Antworten
Nehmen wir einen mechanischen vergleich: Wenn Du in ein Blasrohr einen Luftwiderstand (z.B. eine Düse) steckst, dann fällt an an diesem Widerstand allein der gesamte Luftdruck ab. Wenn Du 2 gleichartige Widerstände in Reihe in das Blasrohr steckst, dann liegt an jedem der beiden Widerstände der halbe Luftdruck an, und der Luftstrom halbiert sich. Mit jedem weiteren in Reihe positionierten Widerstand wächst der Gesamtwiderstand, während der Luftstrom kleiner wird bei gleichbleibendem Gesamtdruck.
Das machen die Widerstände unter sich aus.
Jeder Widerstand sorgt für sich dafür, dass an ihm das Ohmsche Gesetz erfüllt ist. (Kunststück -- so ist ja die Größe des Widerstandes definiert.)
Dadurch ergeben sich die Regeln der Schaltungslehre ( https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/komplexere-schaltkreise/kirchhoffsche-gesetze , https://de.wikipedia.org/wiki/Kirchhoffsche_Regeln ) von ganz allein.
(Die Regeln gelten übrigens auch für variable/"nichtlineare" Widerstände.)
Die Spannung weiß gar nichts. Stichwort: Energieerhaltung. Du schiebst 10 Watt in die Schaltung. Solange du am Strom und an der Spannung nichts änderst, muss es bei den 10 Watt bleiben.
Hast du nur einen Widerstand, setzt der die 10 Watt in Wärme um. Hast du 2 gleiche (bei gleichen Parametern Spannung und Strom), dann verteilt sich die Energie gleichmäßig auf die beiden Widerstände. Macht jeweils 5 Watt, Strom ist bekannt. Daraus resultiert der Spannungsabfall.
Ansonsten wären da die Kirchhoffschen Gesetze wichtig.
Ersten spricht das nicht gegen die Energieerhaltung, denn auch die muss in diesem Falle gelten.
Aber ich habe gerade gesehen, da habe ich was überlesen. Dann bestimmt der Innenwiderstand der Schaltung den Strom. Danke für die Korrektur.
Die in Reihe geschalteten Widerstände bilden einen Gesamtwiderstand, den man mit der Summe aller berechnen kann. Nur diesen "erkennt"die Spannungsquelle, um einen dementsprechenden Strom zu erzeugen. Die Teilspannungen an den Widerständen ergeben sich aus dem Strom I mit der Formel U = I * R
die Spannung am Widerstand ergibt sich durch den Stromfluss. In Serie rinnt der gleiche Strom durch jeden Widerstand. Der Gesamtwiderstand bestimmt wie viel Strom bei dieser Spannung rinnt. Am einzelnen Widerstand ergibt sich dann wie viel Spannung abfällt, bzw notwendig ist, um genau diesen Stromfluss zu haben. Wären es Wasserrohre würde auch bei jedem Teilstück unterschiedlich viel Druck abfallen.
Oder anderer Gedankengang: bei einem Widerstandsdraht in einheitlicher Stärke fällt die Spannung auch gleichmäßig ab. Teilst ihn in Stücke an Punkten mit bestimmten Spannungen erhältst dann auch die passenden Drahtteile mit den passenden Widerständen und vermutlich unterschiedlichen Längen wenn die Spannungswerte nicht immer gleich gewählt wurden.
Nee. Der Widerstand bestimmt den fliessenden Strom. Also bei einer bestimmten Spannung fliesst ein bestimmter Strom durch den Widerstand. Schaltest Du nun einen zweiten gleichgroßen Widerstand in Reihe zum ersten, ist der Egsamtwiderstand doppelt so gross, es fliesst ein halb so großer Strom durch beide Widerstände, und an jedem der Widerstände fällt die halbe Spannung ab.