Reihenschaltung und Parallelschaltung
Lichterketten, Steckdosenleisten, Schaltungen im Auto – fast immer sind mehrere Bauteile zusammengeschaltet. Es gibt zwei Grundformen: Bauteile hintereinander (Reihenschaltung) oder nebeneinander (Parallelschaltung). Strom, Spannung und Widerstand verhalten sich dabei ganz unterschiedlich.
Reihenschaltung
Bei der Reihenschaltung gibt es nur einen einzigen Weg für den Strom. Er fließt nacheinander durch alle Bauteile.
| Stromstärke | überall gleich: I = I1 = I2 |
|---|---|
| Spannung | teilt sich auf: U = U1 + U2 |
| Gesamtwiderstand | Summe: R = R1 + R2 |
Am größeren Widerstand liegt die größere Teilspannung (Spannungsteiler): U1 / U2 = R1 / R2.
Beispiel: Reihenschaltung
R1 = 100 Ω und R2 = 200 Ω an 12 V.
R = 100 Ω + 200 Ω = 300 Ω; I = 12 V / 300 Ω = 0,04 A = 40 mA.
U1 = 100 Ω · 0,04 A = 4 V, U2 = 200 Ω · 0,04 A = 8 V. Probe: 4 V + 8 V = 12 V ✓
Nachteil: Fällt ein Bauteil aus, ist der ganze Stromkreis unterbrochen – wie bei alten Lichterketten, bei denen eine kaputte Birne alle anderen ausgehen ließ.
Parallelschaltung
Bei der Parallelschaltung verzweigt sich der Strom. Jedes Bauteil liegt direkt an der Quelle.
| Spannung | überall gleich: U = U1 = U2 |
|---|---|
| Stromstärke | teilt sich auf: I = I1 + I2 |
| Gesamtwiderstand | 1/R = 1/R1 + 1/R2 |
Durch den kleineren Widerstand fließt der größere Strom. Der Gesamtwiderstand ist immer kleiner als der kleinste Einzelwiderstand – jeder zusätzliche Zweig öffnet einen weiteren Weg. Für genau zwei Widerstände gibt es die Abkürzung R = R1 · R2 / (R1 + R2).
Beispiel: Parallelschaltung
R1 = 100 Ω und R2 = 200 Ω parallel an 12 V.
I1 = 12 V / 100 Ω = 0,12 A, I2 = 12 V / 200 Ω = 0,06 A, I = 0,18 A.
R = 12 V / 0,18 A ≈ 66,7 Ω – oder direkt: 100 · 200 / 300 Ω ≈ 66,7 Ω.
Vorteil: Jedes Gerät bekommt die volle Spannung und lässt sich einzeln schalten. Deshalb sind alle Steckdosen und Lampen im Haus parallel geschaltet.
Die Kirchhoffschen Regeln
- Knotenregel: An jeder Verzweigung fließt so viel Strom hinein wie heraus.
- Maschenregel: In jedem geschlossenen Umlauf ist die Summe der Teilspannungen gleich der Quellenspannung.
Typischer Fehler
Bei der Parallelschaltung die Kehrwerte addieren und dann vergessen, am Ende wieder den Kehrwert zu bilden: 1/100 + 1/200 = 0,015 – das ist 1/R in 1/Ω. R = 1 / 0,015 Ω ≈ 66,7 Ω.
Mit dem Widerstands-Rechner kannst Du den Ersatzwiderstand für bis zu sechs Widerstände ausrechnen.
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