Glühbirnen Bei Schaltungen Physik?
Was passiert wenn man bei Der Parallelschaltung und Reihenschaltung eine Glühbirne rausdreht eirdUnd was passiert wenn man eineGlühbirne durch ein Kabel ersetzt
(es gibt zwei Glühbirnen eine wird nur Raus gedreht)
2 Antworten
- Grundlage: Eine Glühbirne ist elektrisch gesehen ein Widerstand
- Grundlage: Eine ideale Drahtbrücke hat den Widerstand 0, also ein Stück Draht hat nahezu keinen (oder vereinfacht für die Rechnung keinen) Widerstand.
- Grundlage: Eine Unterbrechung hat den Widerstand Unendlich. Hier fließt kein Strom durch.
- Grundlage: Bei der Reihenschaltung mehrerer Widerstände summieren sich die Widerstände auf (Rgesamt=R1+R2+...) und für die Spannung, die über einen Widerstand abfällt, gilt die Spannungsteilerregel
- Grundlage: Bei der Parallelschaltung mehrerer Widerstände reduziert sich der Gesamtwiderstand, die Formel hierfür ist 1/Rgesamt=1/R1+1/R2+... und es gilt die Stromteilerregel
- Wichtigste Formel ist R=U/I, die du beliebig umstellen kannst
Fangen wir an mit der Reihenschaltung:
Du hast zwei Glühbirnen hintereinander geschaltet. Die Glühbirnen sind gleich und haben daher den gleichen Widerstand. Der Gesamtwiderstand der Reihenschaltung ist daher R+R, also 2*R. Für den Strom I bedeutet das, wenn wir R=U/I zu I umstellen (I=U/R), dass der Strom, der fließt, bei gleicher Spannung niedriger wird. Die Glühbirnen werden zudem dunkler, da die Spannungsteilerregel gilt, nämlich U1=Ugesamt*R1/(R1+R2). Da R1 und R2 gleich sind, hast du Ugesamt*1/2 und somit nur die halbe Spannung pro Glühbirne, sie leuchtet also nur halb so hell.
Jetzt nimmst du die zweite Glühbirne raus. Der Stromkreis ist nicht mehr geschlossen. Es fließt kein Strom mehr und alles ist dunkel. Dann baust du statt der zweiten Glühbirne eine Drahtbrücke ein. Der Stromkreis ist wieder geschlossen und da R2 nun 0 ist, also der nicht vorhandene Widerstand der Drahtbrücke, fällt über die Glühbirne 1 wieder Ugesamt ab, was heißt, dass sie auch mit voller Leuchtkraft strahlen kann.
Im Gegensatz dazu die Parallelschaltung:
Hier ist der Spannungsabfall immer U, es gibt keinen Spannungsteiler. Alle Glühbirnen sind gleich hell, außer du überlastest die Spannungsquelle und sie bricht zusammen.
Hier rechnest du für den Widerstand des Gesamtsystems 1/Rgesamt=1/R1+1/R2. R1 und R2 sind gleich. 1/Rgesamt ist also 1/R+1/R, also 2/R. Den Bruch kann man umkehren und somit ist Rgesamt=R/2 und der Strom I ist bei gleicher Spannung U doppelt so hoch wie mit nur einer Glühbirne.
Das interessiert dich aber nicht, solang deine Quelle genug Leistung hat, wovon ich in diesem einfachen Beispiel ausgehe.
Jetzt schraubst du Glühbirne 2 raus und es ändert sich für Glühbirne 1 genau nix. Nur die Spannungsquelle muss weniger arbeiten. Der zweite parallele Weg ist unterbrochen und das ganze Konstrukt entspricht der Reihenschaltung von einer Glühbirne und einer Drahtbrücke.
Jetzt setzt du dort eine Drahtbrücke statt Glühbirne 2 ein und hoffst, dass deine Spannungsquelle eine Sicherung hat, die jetzt auslöst und die Spannungsquelle abschaltet. Weil was passiert?
Die Drahtbrücke hat ja Widerstand 0. Der Strom ist I=U/R und wenn R 0 ist, hast du eine Division durch 0, also einen unendlich hohen Strom, einen Kurzschluss. Strom ist eine faule Sau und geht immer den leichtesten Weg, also durch den Kurzschluss. Für die Glühbirne bleibt da nix mehr.
Der Kurzschluss, also ein unendlich hoher Strom, lässt allerdings (und deshalb sage ich, hoffentlich ist eine Sicherung drin) die Spannugsquelle und Kabel extrem heiß werden, selbst wenn wir nur über wenige Volt reden.
Stell dir vor, du wärest ein Elektron am -Pol der Stromquelle und ganz wild drauf, zum Pluspol zu kommen...