HILFE ICH VERSTEHE PHYSIK NICHT!?
Hallo Leute, ich hab eine Frage zu Physik mein momentanes Thema sind Stromstärke oder Spannung im verzweigten Stromkreis und ich bin echt verzweifelt wegen diesen beiden Stromeck Greisen. Ich habe schon probiert eine ki diese zu geben aber sie gibt mir teilweise wirklich sinnlose Antworten. Bitte falls ihr wisst, welche werte dies sich ergeben mit Begründung schreiben, ich hab übermorgen eine Physik Arbeit und angst.
4 Antworten
Obere Aufgabe:
Einzige Information: I1 = 3A
Spannung und Widerstand sind nicht bekannt. Das ohmsche Gesetz kannst du daher nicht verwenden. Brauchst du auch nicht.
Da muss ich jetzt raten, wie ihr die Aufgaben im Unterricht angegangen seid.
Strenggenommen ist die Aufgabe unlösbar, denn Glühlampen haben einen stark temperaturabhängigen Widerstand und über die technischen Parameter dieser Lampen schweigt die Aufgabenstellung gänzlich. Da die Lampen nicht alle denselben Spannungsabfall haben, verschieben sich dadurch die Widerstandsverhältnisse auf unvorhersehbare Weise, was es eben unmöglich macht, die Aufgabe mit nur dem Gesamtstrom allein zu lösen.
Wenn wir das jedoch unterschlagen (und ich nehme mal an, das ist auch OK in diesem Fall), gibt es einen Lösungsweg:
- Wir bilden die Schaltung zunächst mathematisch ab:
I4 bis I6 sind eine Parallelschaltung, die einen Gesamtstom I456 ergibt:
I456 = I4 + I5 + I6
I2 und I3 sind ein bisschen tricky, weil jeweils zwei Lämpchen sind (die ich mal jeweils a und b nenne). Aber auch machbar: In der Reihenschaltung sind alle Ströme gleich:
I2 = I2a = I2b
I3 = I3a = I3b
Dabei stellen wir fest: Eigentlich interessiert uns gar nicht, dass da jeweils zwei Lämpchen drin sind. Also ignorieren wir das einfach :)
Aber diese beiden Stränge bilden zusammen eine Parallelschaltung:
I23 = I2 + I3
Nun die beiden Schaltungsteile I23 und I456 zusammenfügen zu einem ganzen:
Sie sind in Reihe mit I1.
In einer Reihenschaltung ist der Strom gleich.
Das heißt:
I1 = I23 = I456 <-- Das ist die Gleichung der gesamten Schaltung. Man kann die beiden Teilgleichungen jetzt natürlich einsetzen, aber das hilft uns nicht weiter. Deshalb machen wir das auch nicht.
Aber wir können ohne weiteres Überlegen in den beiden Teilgleichungen I23 und I456 durch I1 ersetzen, um diese Zwischengrößen los zu werden, was das weitere Rechnen erheblich vereinfacht:
Oben: I1 = I4 + I5 + I6
Unten: I1 = I2 + I3
Es gilt immer noch: Alle Lämpchen sind gleich.
also gilt zusätzlich:
I4 = I5 = I6 (durchfließen jeweils eine Lampe selben Typs, daher gleich)
I1 = I2 (durchfließen jeweils zwei Lampen selben Typs, daher gleich)
Daher können wir diese Größen untereinander austauschen, weil sie gleich sind. Das nutzen wir aus, um die Anzahl unbekannter Größen pro Gleichung auf ein Minimum zu reduzieren:
I1 = I4 + I4 + I4
I1 = I2 + I2
Je Gleichung jeweils nur noch eine unbekannte Größe drin. Das macht sie jeweils lösbar. Wir sind daher auf gutem Wege zur finalen Lösung. Daher vereinfachen und umstellen auf die jeweils eine unbekannte:
I1 = 3*I4 >>> I4 = I1 / 3
I1 = 2*I2 >>> I2 = I1 / 2
Schließlich I1 einsetzen und rechnen:
I4 = 3A / 3 = 1A
I2 = 3A / 2 = 1,5A
Nun sind zwei der gesuchten errechnet. Für die noch fehlenden nehmen wir diese Gleichungen aus einem vorherigen Rechenschritt her:
I4 = I5 = I6 >>> I5 = 1A, I6 = 1A
I2 = I3 >>> I3 = 1,5A
Schließlich alle Rechenergebnisse in eine Wertetabelle fassen.
Aufgabe gelöst! :)
Nicht ganz: Du musst noch dabei schreiben, wie du auf die Lösung gekommen bist.
Bei der unteren Aufgabe weiß ich auch nicht, weil die Aufgabenstellung fehlt.
Es gilt die Knotenregel (erster Kirchhoff'scher Satz). Die musst du nicht im Detail verstehen, nur dass
- sie für den Strom (in Ampere) gilt
- sich der Strom relativ zu den Widerständen aufteilt am Knoten
Von dem Knoten wo I5 liegt (nur zur Orientierung, I5 ist nicht der Knotenpunkt) gehen drei Äste ab. Alle drei Äste haben den selben Widerstand jeweils.
Dementsprechend teilt sich der Strom am Knoten vor I5 in 3 Mal je 1 Ampere auf. Denn 3A/3 = 1A.
Die Messgeräte A4, A5 und A6 zeigen also alle 1 Ampere.
Danach fließt der Strom wieder zusammen in 3A, wo der nächste Knoten die Äste vereinigt.
Beim nächsten Knotenpunkt verläuft es genau so, es sind aber zwei Äste mit jeweils dem gleichen Gesamtwiderstand. Widerstände in Reihe addieren sich eigentlich aber da hier eh alle Widerstände gleich groß sind, und die Anzahl bei jedem Ast gleich, ist das egal. Also 3A/2 = 1,5 A
A2 und A3 zeigen also je 1,5 Ampere.
Falls du übrigens mal sowas mit KI lösen willst, meiner Erfahrung in einem technischen Studiengang nach ist für mathematische und physikalische Aufgaben, auch mit Bildern, Google Gemini am besten, und zwar spezifisch die neuesten Pro Modelle. Kannst du auf aistudio.google.com verwenden, kostenlos. Oben rechts muss du (derzeit) Gemini 2.5 Pro Preview auswählen, die werden aber ständig verbessert.
danke! Aber wieso sind alle dann beim ersten 1 ampere? Ich dachte, das seien drei oder 1,5… ich habe dies mit der knotenregel tatsächlich nicht gelernt
A2
Der Gesamtstrom von 3 Apere Teilt sich zunächst in 2 gleiche Ströme, und nachdem die zusammengeführt sind, in gleiche auf.
Schau mal hier... http://www.elektronik-kompendium.de/sites/grd/0608011.htm
...und hier, da sind auch Aufgaben mit Lösungen: https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/komplexere-schaltkreise/grundwissen/kirchhoffsche-gesetze