Warum bleibt die Stromstärke in unverzweigten Stromkreisen gleich?
Das mag jetzt eine elementare Frage sein, aber wieso ist das so? Dass die Anzahl der Elektronen sich nicht verringern kann ist mir klar, aber wenn man rechnerisch herangeht verstehe ich das nicht.
Ganz am Anfang des Stromkreises ist die Spannung ja am höchsten und der Leiterwiderstand am geringsten. Mir ist klar dass es einen Kurzschluss geben würde wenn beide Pole mit nur einem Draht verbunden werden, aber darum geht es hier nicht.
Am Ende des Stromkreises ist der Widerstand am höchsten wegen der Kabellänge und die Spannung am geringsten wegen Spannungsabfall.
I=U/R
Wie kann I dann also konstant an jeder Stelle des Kabels sein?
10 Antworten
Am besten erklärt es sich an einem Beispiel:
Beispiel:
1. Stromkreis. 10V und Lampe mit 10 Ohm
Es fliessen 1 Ampere Strom.
2. Strom Kreis: 10V 2 Lampen. Gesamtwiderstand 10 Ohm (5ohm je Lampe)
1 Ampere Strom und 5V je Lampe.
Da jede Lampe nur 5Ohm Widerstand hat. Fliessen bei 5V auch der eine Ampere Strom.
Da sich die Spannung in Reihe verteilt je nach Wiederstand bleibt der Strom am Verbraucher gleich.
Die Position der Verbraucher im Stromkreis ist egal. Es zählt Alleineder Widerstand.
Beispiel 3 das eventuell der Grund für die Verwirrung ist:
Wir nehmen den Stromkreis aus dem erste Beispiel und tüddeln eine weitere Lampe Ran. Mit weiteren 10 Ohm Wiederstand.
Nun haben beide Verbraucher 10ohm Widerstand und bekommen jeweils 5V
Nun ist auch der Stromfluss geringer weil beide Verbraucher den gesamtwiderstand erhöhen. Dennoch bei beiden Verbrauchern wieder gleich.
Nun noch ein letztes Beispiel.
Wir nehmen die Kabel dazu.
Wenn die Kabel einen signifikanten Widerstand haben. Dann muss man sie in der Berechnung gleichwertig mit einem verbraucher sehen.
Beispiel: 2 Kabelstücke mit einem Widerstand von 10 Ohm. Und eine Lampe mit 10 Ohm.
Und 9V Spannung.
Messe ich von Quelle bis vor der Lampe die Spannung habe ich 3V
Messe ich an der Lampe die Spannung habe ich weitere 3V und messe ich hinter der Lampe bis zur Quelle wieder. Habe ich auch 3V
Strom bleibt bei allen wieder gleich. Weil Resamt ist 30 Ohm und 9/30 sind 0,3A dienfliessen können.
Und 3V an der Lampe die 10ohm hat. Ziehen auch 0,3A
Auch hier wieder: da die Spannung sich aufteilt bleibt der Stromfluss gleich. Weil da Verhältnis von Spannung zu Widerstand sich nicht ändert.
Ich glaube ich habe übersehen dass zb zwar 10V anliegen, es danach aber mit 5V weitergeht, dh die Potentialdifferenz ist 5, es haben zwar nicht alle Verbraucher die selbe Spannung anliegen, aber die selbe Potentialdifferenz.
Wo sollte der Strom dann hin?
Bei einer unverzweigten Reihenschaltung muss der Strom mit gleicher Stärke durch alle in Reihe geschalteten Elemente hindurch. Egal wo du diese Reihe auftrennst, um da ein Strommmessgerät dazwischen zu schalten, wirst du den gleichen Strom messen, der eben durch die Summe aller Widerstände gebremst wird.
Das ist das gleiche, alswenn du in eine Hydraulikleitung ein mehr oder minder zugedrehtes Ventil (=Poti in elektrischer Schaltung) dann eine lange und enge Rohrleitung (=Festwiderstand) dann eine Rückschlagklappe, deren Feder einen bestimmten Druck benötigt, um zu öffnen (=Diode) und einen Hydralikmotor (der eigentliche Verbraucher) hintereinander schaltest, muss das Öl in überall gleicher Menge durch alle Komponenten der hier hydraulischen Reihenschaltung hindurchfließen, wobei der Druck vor dem jeweiligen Schaltungsglied eben dadurch jeweils für alle weniger wird, je mehr Widerstände ich da ein baue. Hierdurch ist aber der Druck in der Leitung an der Hydraulikpumpe (=Spannungsquelle) am höchsten - das Öl hat so eine hohe Spannung, könnte man sagen, und eben am Ende, wo es in den Öltank zurück läuft an niedrigsten - Der Tank ist dann so zu sagen der Masseanschluss.
Denkfehler.
Im Leiter sind überall Elektronen. Wird Spannung angelegt, werden diese ALLE in Bewegung versetzt. Es fließt eine Stromstärke, die du mit dem sog. Ohm'schen Gesetz ausrechnen kannst mit dem Widerstand des gesamten Leiters! Es wirkt also der ganze Leiter. Du kannst nicht abschnittsweise vorgehen.
Wenn du den Gesamtwiderstand misst dann fällt Gesamtspannung daran ab, wenn du dazwischen misst dann fällt je nach Widerstand des Teilstückes daran die Teilspannung ab.
Es ist völlig falsch zu sagen dass am Ende die Spannung eine kleinere ist. Du darfst dabei nie die Spannung von einem Abgriff zum Ende messen sondern immer vom Beginn bis zum Ende des Teilwiderstandes. Auch wenn es eine Durchgehende Leitung ist so musst du die Teilabschnitte die dich interessieren wie Serienwiderstände betrachten.
Ist wie beim Wasserrohr: so viel Wasser vorn rein kommt so viel kommt hinten raus egal ob das Rohr überall gleich dick ist oder unterschiedlich ist
Das Ohmsche Gesetz gilt in alle Richtungen. Wenn du an einen Widerstand von 10 Ω 10 V anlegst, fließt 1 A. Wenn duch einen Widerstand von 10 Ω 1 A fließen lässt, baut sich eine Spannung von 10 V auf.
Und wenn durch 3 Widerstände in Reihe, z.B. 2 Ω, 3 Ω und 5 Ω 1 A fließt, baut sich an den Widerständen eine Spannung von 2, 3 und 5 V auf.
So ist insgesamt und auch für jeden einzelnen Widerstand das Ohmsche Gesetz erfüllt.