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2b Einfache Stromkreise

Es gibt grundsätzlich zwei Möglichkeiten, wie man elektrische Bauelemente miteinander zusammenschließen kann: Mit der Reihenschaltung (auch Serienschaltung genannt) oder mit der Parallelschaltung. Im Folgenden sind die Schaltungen am Beispiel von elektrischen Widerständen einmal aufgezeichnet.
Erinnern Sie sich daran, dass Stromstärke die Anzahl der Ladungsträger pro Zeit beschreibt, die durch einen Leiterquerschnitt fließt und die Spannung ist so etwas wie der Druck, mit dem die Elektronen durch die Leitung "geschoben" werden.
Man kann bezüglich der Schaltungsarten einige grundsätzliche Regeln für die Spannung und die Stromstärke finden:

Reihenschaltung

Wenn man sich so eine elektrische Leitung mit einem Wasserrohr vergleicht, dann könnte ein Widerstand eine Verengung des Rohres sein. Da wo der Rohrquerschnitt kleiner ist, da herrscht ein größerer Druck als dort wo er der Rohrquerschnitt größer ist. Die Batterie muss so viel Druck aufbauen, dass das Wasser gut durch alle Verengungen hindurchkommt. Analog addieren sich die elektrischen Spannungen in einer Reihenschaltung:

Dabei sind U1, U2 u.s.w. die Spannungen (der Druck), die an den jeweiligen WIderständen R1, R2 u.s.w. gemessen werden.
Wenn der Strom gleichmäßig fließt, dann muss an jeder Stelle des Stromkreislaufes die selbe Anzahl an Ladungsträgern pro Sekunde hindurchfließen.
Für die Stromstärke gilt daher in einer Reihenschaltung, dass sie überall gleich ist. Egal wie groß die elektrischen Widerstände sind und wie viel es davon gibt, die Stromstärke ist in Reihenschaltung überall gleich.

Parallelschaltung


Sind die Bauelemente "parallel geschaltet", dann können sich die Ladungsträger, die vom Minuspol der Batterie zum Pluspol fließen, in der Abbildung oben auf drei Wege aufteilen. Ein Teil der Ladungsträger fließt durch den WIderstand R1, ein Teil durch den WIderstand R2 u.s.w. .
Daher addieren sich die Stromstärken in Parallelschaltungen:

Der "Druck" in den Leitungen, kann sich in der oben abgebildeten Schaltung gleichmäßig und ungestört auf alle Leitungen verteilen.
Daher sind Spannungen in Parallelschaltungen überall gleich:

Mischungen aus Serien und Parallelschaltungen

Natürlich kann man Reiehn und Parallelschaltungen auchbeliebig miteinander kombinieren:

Hier sind der Phantasie keine Grenzen gesetzt.

Schaltungen mit Widerständen

Für Widerstände gilt das ohm'sche Gesetz:

Reihenschaltungen

Hier addieren sich die Spannungen der Gesamtschaltung:
Bei einer Reihenschaltung ist die Stromstärke I überall gleich.
Dann gilt auch
und damit gilt für Widerstände bei Reihenschaltungen:

Parallelschaltungen

Hier addieren sich die Stromstärken der Gesamtschaltung:
Bei einer Parallelschaltung ist die Spannung über all die Gleiche.
Dann gilt auch mit folgt daraus für
Widerstände bei Parallelschaltungen:

Es ist eine gute "Fingerübung" für die Bruchrechnung und das Umstellen von Gleichungen, diese Gleichung nach umzustellen.
Für zwei Widerstände lautet die Gleichung:
Wie lautet sie für drei Widerstände?



Backlinks:
2 Physikbücher:BGPhysik12-1:5 Der Kondensator:5.3 Kapazität bei Schaltungen