Spannung über Widerstände?

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4 Antworten

Bildlich lässt sich die Spannung sehr schön mit dem Höhenunterschied eines Gewässers vergleichen.

Insgesamt legt das Wasser 9 m Höhendifferenz zurück (entspricht den 9 V), jeder Widerstand entspricht einem "Wasserfall" von 4,5 m.

Physikalisch passiert folgendes:
Im Stromkreis stellt sich ein Strom ein von U/2R [A].
Der Strom der die Widerstände durchfließt, ist durch jeden Widerstand gleich. (Das muss so sein, da es keine Abzweigung gibt, kann der Strom nirgendwo aus. Aus obiger Analogie: die Wassermenge, die über den ersten Wasserfall fließt, muss auch über den unteren fließen, da es sonst keinen Weg für das Wasser gibt.)
An jedem Widerstand stellt sich deshalb eine Spannung von I*R =U*R/2*R ein, was eben genau U/2 entspricht.

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Kommentar von Usedefault
27.07.2016, 19:41

Die Vorstellung mit dem Höhenunterschied von Gewässern und dem Ausgleich durch das G-Feld habe ich nun schon paar mal aufgeschnappt.

Ich denke mein Verständnisproblem liegt in der Konsequenz des Höhenunterschieds an sich: Sobald das E-Feld an "Höhe" verliert, wird irgendwo auch eine Konsequenz erwirkt: Ein Widerstand wird warm oder eine Lampe leuchtet. 

Und bei der idealen Spannungsquelle geschieht dieser Zyklus des Spannungsabfall in sehr hoher Frequenz. Weshalb diese Lampe permanent leuchtet, weil das E-Feld immer wieder durch chemische Energie aufgebaut wird. Es wäre als ob man einen Stein (oder Wasser) immer wieder in die Höhe wirft.

Wenn nun Elektronen nicht durch den Kreislauf fließen können, bleibt dann dieser Anteil der Spannung erhalten. Sind sie beim anderen Pol angelangt, ist die Spannung 0.

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Wenn Du das Voltmeter an die Spannungsquelle anlegst, dann gilt nicht

"Wäre ....., würde ....  9V Spannung einwirken!",

sondern "Es wirkt auf das Voltmeter die Spannung von 9V ein". Ohne Wenn und aber!

Und wenn Du das Messgerät an einem der beiden Widerstände anlegst, dann wirken 4,5 V auf das Messgerät!

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Kommentar von dompfeifer
28.07.2016, 08:42

Nun zur Bebilderung des Stromkreises:

Stellen wir uns einen geschlossenen Wasserkreislauf vor in einem Rohr (entspricht Leiter) mit laufender Pumpe (entspricht Spannungsquelle). In das Rohr sind zwei gleichartige enge Drosseln (Widerstände) der Reihe nach eingebaut. Nun messen wir die Druckdifferenz (Gesamtspannung) zwischen Eingang und Ausgang der Pumpe (Pole der Spannungsquelle), die Druckdifferenz zwischen Eingang und Ausgang der ersten Drossel (erste Teilspannung) und schließlich die Druckdifferenz an der zweiten Drossel (zweite Teilspannung). Nun ist die Summe der Druckdifferenzen an den beiden Drosseln gleich der Druckdifferenz an der Pumpe. 

Das bedeutet in der Übersetzung: Die Gesamtspannung ist gleich der Summe aller Teilspannungen an den in Reihe liegenden Widerständen. Das gilt auch bei ungleichen Widerständen. Da teilt sich die Spannung nach Maßgabe der Widerstandswerte: Am größten Widerstand liegt die größte Teilspannung an. Ohne Stromfluss (Schalter aus) ergeben sich keine Teilspannungen. 

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Kommentar von dompfeifer
28.07.2016, 09:16

Wie ich aus weiteren Dialogen hier sehe, versperrst Du Dich dem Verständnis des einfachen Stromkreises, weil Du mit außerordentlicher Beharrlichkeit zwei grundverschiedene Dinge verwechselst:

Elektrische Feldstärke und elektrische Spannung

Zum Verständnis des Stromkreises solltest Du das elektrische Feld, dessen Stärke an einem Punkt im Raum bestimmbar ist, samt Elektrostatik erst einmal gedanklich zum Teufel jagen, das blockiert Dich völlig!

Stattdessen solltest Du endlich beginnen, bei Deinen Angaben von elektrischen Spannungen immer die beiden Punkte A und B anzugeben, zwischen denen Du die Potentialdifferenz messen willst. Zur Spannungsangabe gehören grundsätzlich zwei Punkte (wovon man in der alltäglichen Praxis vereinbarungsgemäß oft einen der beiden vernachlässigen kann, weil der bekannt ist). Bei meiner Bebilderung des Stromkreises setzte ich für die elektrische Potentialdifferenz (streng genommen deren Linienintegral) Druckdifferenzen ein.

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Kommentar von Usedefault
28.07.2016, 11:04

Danke, ich glaube das Schlagwort "Druckdifferenz" hat meinen geistigen Stau gelöst:

Wenn über die zwei Widerstände eine Spannung eines C mit 9V anliegt, dann fließt sehr kurz viel Strom bis der erste R erreicht ist, dann wird der zweite R von der "Druckwelle" erreicht, bis die Elektronen schlussendlich am Pluspol angelangen.

Und während diesem Fluss, kann man feststellen, dass zwar über im Stromkreis die Elektronenanzahl gleich ist, da diese nicht auskönnen, jedoch ist der Druck in der Schaltung überall anders. Und zwar wird der Druck nach jedem R um 4,5V weniger, bis an der Kathode die Elektronen sanft eintrödeln.

Jedoch: Wenn der C auf 5V entladen wurde, DANN wirken nur mehr 5V auf die Bauteile, wodurch die Kraft durch den Spannungsabfall am C linear sinkt, da das E-Feld beim Ausgleich mit jedem transportierten Ladungsträger weniger Arbeit verrichten kann.

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U1 :U2 =R1 : R2  Das ist die Ableitung von den Ohmschen Gesetz.Weiter ist dazu nichts zu sagen

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Hi,

bei Reihenschaltung von Widerständen ist es so, das sich die Gesamtspannung auf die Einzelwiderstände aufteilt.

Das bedeutet die Spannung: Uges = U1 + U2 ( 9V = 4,5V + 4,5V)

Beim Strom ist es so: Iges = I1 = I2

Bei Parallelschaltungen ist es genau umgekehrt:

U ges = U1 = U2

I ges = I1 + I2

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Kommentar von Usedefault
27.07.2016, 19:32

Heißt das auf Deutsch, dass jeder der zwei Widerstände die Hälfte der Spannung abbekommt? Wie wenn man Wasser in einem Gartenschlauch durch ein Sieb schickt, um durch räumliche (elektromagnetische) Kräfteverteilung keine Blumen funktional zu zerstören?

Wirkt pro Widerstand nur die halbe "unsichtbare" Kraft des E-Feldes ein (was sich z. B. als Hitze oder Licht manifestiert), wohingegen bei der idealen Spannungsquelle U konstant bleibt?

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