Frage von zodiamc, 105

Grundsätzliches Verfahren: Widerstand so wählen, dass ein Strom I = 0?

Ich habe ein Problem im Bereich Elektrotechnik. Wie wähle ich (siehe Bild) einen Widerstand Rx, so dass der Strom I = 0 wird? Theoretisch denke ich, dass der Widerstand ja unendlich sein müsste, das funktioniert aber auf Grund der Aufgabenstellung nicht. Jemand eine Idee?

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von realistir, Community-Experte für Elektronik, 28

In dem Bild ist aber von I2 = 0 die Rede, oben in der Frage ist von I die Rede, aber welcher I? Folglich gehe ich davon aus, es ist nur auf den Strom I2 bezogen.

So, nun überlegen wir mal wie es mit den Grundlagen der E-Technik bestellt ist.

Grundlage Nummer 1 lautet, Strom fließt nur, wenn ein Spannungsgefälle als treibende Kraft vorhanden ist.

Im Schaltbild gibt es zwei Spannungsquellen, links eine mit 10 Volt EMK, rechts eine mit nur 4 Volt EMK.

In jedem Zweig der Spannungsquelle gibt es einen Vorwiderstand, R1 und R2. Vom Schnittpunkt dieser zwei Vorwiderstände geht ein Rx zum gemeinsamen Minuspol der Spannungsquellen.

Dieser Rx ist der Dreh- und Angelpunkt weil dieser auf den Strom jeder Spannungsquelle einen Einfluss hat. Da aber der Fall untersucht werden sollte, was wäre zu tun, damit kein Strom I2 mehr fließt.

Erinnern wir uns an die Grundlage vom Stromfluss nochmals? Strom fließt nur, wenn ......

Tja was wenn ......?
Die Lösung liegt so nahe, wenn ich neben dir sitzen würde, könnte ich dich mit der Nase drauf stupsen ;-) Wenn am Schnitpunkt der drei Widerstände ein Spannungspotential von exakt 4 Volt ist, gibt es dann noch eine treibende Kraft für die 4 Volt Zelle? Na?

Rx muss also so gewählt werden, dass an seinem Oberen Punkt eine Spannung ansteht, die exakt der Spannung der rechten Zelle entspricht.
Dann kann die 4 V Zelle keinen Strom mehr liefern, weil es keine Spannungsdifferenz mehr gibt.

Unklar in der Aufgabenstellung ist, wie lange kein I2 fließen sollte. Denn wenn R1 und Rx die linke 10 V Zelle leer zieht, gibt es doch eine anfänglich kleine Spannungsdifferenz von U2 zu Urx, die umso größer wird, je leerer U1 wird.

Ich vermute deswegen stark, solche Aufgabe wurde extra gestellt um zu prüfen ob jemand gewisse Grundlagen verstanden hat. Spannungsdifferenz -in dem Fall als treibende Kraft für den Strom I2. 

Kommentar von zodiamc ,

Also : Spannung Rx = Spannung Quelle rechts

In der linken Seite wäre das dann nach Kirchhoff 10V-4V-6V=0.

Somit U/R=I --> 6V/100Ohm = 0,06A

Ux/I = 66,6 Ohm für Rx.

Auf der rechten Seite, zur Kontrolle, wären dann ja die Spannungen 4V - 4V + 0V. 0V bedeutet bei U/R=I, dass am Widerstand 1k Ohm wegen 0/1000=0 kein Strom fließt.

Hab ich das soweit richtig verstanden? :)

Kommentar von realistir ,

Ja hast du zu 90% richtig verstanden.

Lass deine 4 V minus 4 V weg, es gibt da kein echtes rechnerisches Minus. Es gibt wie oben bemerkt kein Spannungsunterschied zwischen R2, deswegen kann über R2 kein Strom fließen.

Du musst also korrekt die Spannungsdifferenz an R2 betrachten um einen Strom durch R2 bewirken zu können. Wenn auf beiden Seiten von R2 4 Volt existieren, gibt es keine Spannungsdifferenz die einen Strom fließen lassen könnte.

Am linken R1 gibt es eine Spannungsdifferenz über seinen Anschlüssen von 6 V, deswegen fließt dort der zu errechnete Strom 60 mA.

Deine Bezugsspannung an R2 müsste richtiger lauten 4 V = 4 V, Differenz = 0 V, folglich kein Strom durch R2.

Nun sicherer verstanden?

**** interessant sind die anderen Antworten, die haben es nicht verstanden, obwohl es ein einfaches Grundprinzip ist. ****

Kommentar von zodiamc ,

Vielen vielen (wirklich!) vielen Dank. :) Verstehe nun das Ganze. Hab bestimmt etliche Stunden daran verschwendet, weil ich es einfach nicht verstanden habe (oder wollte). 

Antwort
von strol, 60

Du hast links und rechts eine Spannungsquelle. Dadurch hast du links vom 100Ohm 10 Volt anliegen und rechts von 1kOhm  4Volt.

Grundprinzip zur Lösung:

Denke dir eine Spannungsquelle kurzgeschlossen (z.B. die 10V-Spannungsquelle).
Dann hast du eine Parallelschaltung von 100Ohm und Rx. Diese ist in Reihe zu 100kOhm.
Dadurch lässt sich z.B. der rechnerische Strom in der Richtung bestimmen.
Diesen Vorgang mit der anderen Spannungsquelle wiederholen.
Das ist das Grundwissen, um die Aufgabe zu lösen.

Ein mögliche weitere Vorgehensweise:

Dann kannst du über Formel umstellen der ersten Schaltung den Strom, der rechnerisch gesehen in die eine Richtung durch 1kOhm fließt, berechnen. (In Abhängigkeit von Rx natürlich) und anschließend durch Umstellen der anderen Schaltung, den Strom, der in der anderen Richtung durch 1kOhm fließt, berechnen. (Auch in Abhängikeit von Rx)
Dann muss Strom(1kOhm) linksrum nur noch gleich Strom(1kOhm) rechtsrum sein und und dann kannst du Rx ausrechnen.

Kommentar von zodiamc ,

Ok, hab jetzt bisschen herumgerechnet. Komme auf komische Werte wie minus 9, was im Prinzip nicht sein kann. Wärst du so nett, falls du Zeit hast, mir vielleicht einen Rechenweg anzugeben?

Kommentar von strol ,

Ich hab auch mal kurz angefangen zu rechnen, aber das wird ziemlich schnell so viel Algebra, dass man sich da fast schon sicher irgendwo verrechnet. Da bietet der Weg von realistir weniger Fehlerpotential und geht schneller.

Expertenantwort
von SlowPhil, Community-Experte für Physik, 42

R_ₓ = ∞ würde den Strom nicht zu Null setzen, sondern die Schaltung in einen einfachen Stromkreis verwandeln (nur außenrum). Da die linke Spannungsquelle eine höhere Spannung liefert, würde der Strom linksherum laufen und sollte sich auf 6V/1,1kΩ ≈ 5,5 mA belaufen, da dann die Widerstände in Reihe sind.
Damit I_2 =0 wird, muss die obere Seite der rechten Spannungsquelle mit dem 1kΩ-Widerstand oder dem oberen Verzweigungspunkt auf dem selben elektrischen Potential liegen.

Kommentar von zodiamc ,

Habe bisschen herumgerechnet und komme auf kein richtiges Ergebnis. Könntest du einen Rechenweg liefern, falls du Zeit hast :) ?

Antwort
von Modem1, 36

In der abgeglichen Widerstands-brücke fließt kein Strom. Siehe dir das Thema an.

Antwort
von weckmannu, 6

Es gibt eine einfache Antwort:

Wenn Rx  mit den 100Ohm einen Spannungsteiler für die 10V derart bildet, daß an Rx 4Volt entstehen, fließt kein Strom nach rechts.

Antwort
von gh7401, 4

ANtwort haeb ich gelöscht, nachdem ich das bIld genau lesen konnte.

Keine passende Antwort gefunden?

Fragen Sie die Community