Stromkreis ?
Kann mir jemand bei dieser Aufgabe helfen?
Eine Glühlampe ( 6V | 0,4 A ) soll an eine Quelle von 9V angeschlossen werden.
a) Entwirf einen Schaltplan und berechne die Bauteile.
b) Welchen Nachteil hat diese Schaltung?
3 Antworten
Naja. Die Glühlampe braucht eine Spannung von 6 V. Die Quelle liefert allerdings eine Spannung von 9 V. Wenn man die Glühlampe direkt mit der Quelle verbinden würde, wäre die Lampe aufgrund der zu hohen Spannung schnell kaputt.
Man muss also dafür sorgen, dass die Lampe nur 6 V abbekommt und die 3 V woanders anliegen.
Was für ein Bauteil käme dafür in Frage, welches die Differenz von 3 V aufnehmen könnte, und wie muss dieses zur Lampe geschaltet werden (parallel oder in Reihe)?
Genau, da kann man einen Widerstand verwenden.
Und wie muss dieser Widerstand zur Lampe geschaltet werden? (Parallel oder in Reihe?) (Bedenke, wie sich Spannungen bei Parallelschaltung und bei Reihenschaltung verhalten.)
Genau. (Denn bei einer Parallelschaltung würde ja an beiden Teilen... Lampe und Widerstand... jeweils die Gesamtspannung 9 V anliegen. In einer Reihenschaltung teilt sich die Spannung jedoch entsprechend der Widerstände in Einzelspannungen auf, welche zusammenaddiert gleich der Gesamtspannung sind.)
Nun muss man noch berechnen, wie groß der Widerstand sein muss.
Man muss dafür sorgen, dass an der Lampe 6 V anliegen und an dem zusätzlichen Widerstand die restliche Spannung 9 V - 6 V = 3 V. Die Spannung teilt sich bei einer Reihenschaltung entsprechend der Widerstände auf. D.h. wenn man den zusätzlichen Widerstandswert mit R bezeichnet und den Widerstand der Lampe mit R[Lampe] bezeichnet, erhält man...
R/R[Lampe] = (3 V)/(6 V)
Aufgelöst nach R, indem man mit R[Lampe] multipliziert...
R = (3 V)/(6 V) * R[Lampe]
Bzw. wenn man das Verhältnis (3 V)/(6 V) kürzt...
R = 1/2 * R[Lampe]
Der Vorwiderstand muss also halb so groß sein, wie der Widerstand der Lampe. D.h. du musst noch herausfinden, wie groß der Widerstand der Lampe ist. Kannst du den Widerstand mit Hilfe der Kennwerte der Lampe (6 V | 0,4 A) berechnen?
Für den Widerstand der Lampe? Ja, das stimmt.
R[Lampe] = U[Lampe]/I[Lampe] = (6 V)/(0,4 A) = 15 Ω
Wie groß ist dann nun der benötigte Vorwiderstand?
Genau. Damit hast du den Vorwiderstand berechnet.
Wenn du nun noch einen entsprechenden Schaltplan der Schaltung zeichnest (mit der Baterrie und mit der Reihenschaltung aus Vorwiderstand und Lampe), bist du mit Teilaufgabe a) fertig.
Bei Teilaufgabe b) ist noch nach einem Nachteil der entsprechenden Schaltung mit Vorwiderstand gefragt. Dazu kannst du dir überlegen: Wo geht denn die Energie hin, welche die Batterie liefert?
Ich habe dir jetzt mal einen Lösungsvorschlag für die Aufgabe aufgeschrieben. Dabei ist mir auch ein etwas einfacherer/direkterer Rechenweg für den 7,5 Ω großen Vorwiderstand aufgefallen.
Den Lösungsvorschlag findest du hier: https://www.dropbox.com/s/9y4u2uxhoi4ix1h/StromkreisLampe.pdf
Wenn bei 6 V ein Strom von 0,4 A fließt, ist der Widerstand der Lampe 15 Ohm (6 V / 0,4 A). Bei einer Quelle mit 9 V müssen 3 V zusätzlich durch einen Vorwiderstand abgebaut werden, also die Hälfte der Lampenspannung. Somit muss der Vorwiderstand halb so gross sein wie der Lampenwiderstand, also 7,5 Ohm.
Der Nachteil ist, dass du mit dem zusätzlichen Widerstand unnötig Energie verschwendest.
Kann mir jemand bei dieser Aufgabe helfen?
Eine Glühlampe ( 6V | 0,4 A ) soll an eine Quelle von 9V angeschlossen werden.
a) Entwirf einen Schaltplan und berechne die Bauteile.
b) Welchen Nachteil hat diese Schaltung?
Ja gerne.
An welcher Stelle kommst Du nicht weiter?
Also ich weiß nicht wie ich die Bauteile Berechnen soll
Ja. Und was macht sie dann, da sie nur für 6 Volt ausgelegt ist?
Und nun ist es Deine Aufgabe, diesen zu berechnen und den Nachteil zu erläutern.
ein Widerstand?