3. Verschaltung von Bauteilen

Transkript

1 3. Die eihenschaltung n einer eihenschaltung sind alle Bauteile hintereinander (in einer eihe) geschaltet. Das heißt der Strom fließt von einem Bauteil zum Nächsten. Beispiel einer eihenschaltung: m Versuch und hatten wir bereits für zwei in eihe geschaltete lühlampen festgestellt, dass der Strom durch alle lühlampen gleich groß ist und die Betriebsspannung sich auf die beiden lühlampen aufteilt. n einer eihenschaltung gilt also: und Merksatz: n der eihenschaltung sind alle Ströme gleich groß. Die esamtspannung ist gleich der Summe der Teilspannungen. Dieser Merksatz gilt übrigens auch, wenn mehr als zwei Verbraucher in eihe geschaltet sind. Claude Loullingen

2 esamtwiderstand einer eihenschaltung: Der esamtwiderstand ist der Widerstand durch den man die gesamte Schaltung ersetzen könnte und trotzdem der gleiche esamtstrom fließen würde. Für den esamtwiderstand gilt: Merksatz: n der eihenschaltung ist der esamtwiderstand gleich der Summe der Teilwiderstände. Dieser Merksatz gilt übrigens auch, wenn mehr als zwei Widerstände in eihe geschaltet sind. Claude Loullingen

3 Anwendungen der eihenschaltung: Lichterkette Strommessung Vorwiderstand Spannungsteiler (siehe Versuch 6) Defekte Bauteile in einer eihenschaltung: Erzeugt ein defektes Bauteil in einer eihenschaltung eine nterbrechung, so wird der Strom durch alle Bauteile unterbrochen. Dies führt einerseits zur Abschaltung aller Bauteile und macht des weiteren die Fehlersuche nach dem defekten Bauteil schwierig (siehe Lichterkette). Führt der Defekt in einem Bauteil allerdings zu einer direkten Verbindung der beiden Anschlüsse, so löst dies in der eihenschaltung nicht direkt einem Kurzschluss aus, da der Strom immer noch durch die anderen Bauteile gebremst wird. Claude Loullingen 3

4 Aufgaben zur eihenschaltung:. Wie verändert sich der esamtwiderstand in einer eihenschaltung, wenn man erhöht.. Wie verändert sich der esamtstrom in einer eihenschaltung, wenn man erhöht. 3. Wie verändert sich die Spannung, wenn man die Spannung erhöht ohne zu verändern. 4. Auf den lühlampen einer Lichterkette in eihenschaltung steht V/0,5A. Die Lichterkette wird an 30V angeschlossen. a. Wie viele lühlampen befinden sich wahrscheinlich in der Lichterkette? b. Bestimme ungefähr den esamtstrom. c. Berechne die tatsächliche Spannung an einer lühlampe, wenn 0 lühlampen eingebaut sind. d. Der Defekt in einem lühlampensockel führt zur Überbrückung und dem Ausfall einer lühlampe. Berechne um wie viel sich dadurch die Spannung an den anderen lühlampen erhöht. Lösung: 0,6057V 5. Du möchtest eine LED (V/0,0A) über einen Vorwiderstand am V-Bordnetz eines Autos in Betrieb nehmen. a. Zeichne die Schaltung. Trage alle unterschiedlichen Spannungen und Ströme ein. Schaltzeichen einer LED: b. Berechne den Widerstandswert und die Verlustleistung des Vorwiderstands. Lösung: 500, P0,W Claude Loullingen 4

5 Aufgaben zum unbelasteten Spannungsteiler:. An einen Spannungsteiler mit 50 und 70 wird eine Spannung von V angelegt. Berechne die Teilspannungen.. An einen Spannungsteiler mit 0k und 30k wird eine Spannung von V angelegt. Welchen Bruchteilen der esamtspannung entsprechen die Teilspannungen? Du benötigst keinen Taschenrechner für diese Aufgabe. 3. Ein Spannungsteiler soll 0V am Eingang auf 4V am Ausgang herunterteilen. a. Berechne. b. Welchen Bruchteilen entsprechen die beiden Teilspannungen? c. ib ein mögliches Widerstandspaar an, das die Eingangsspannung wie gewünscht auf 4V herunterteilt. 4. Dimensioniere einen Spannungsteiler der 30V am Eingang auf 3V am Ausgang herunterteilt. Claude Loullingen 5

6 3. Die Parallelschaltung n einer Parallelschaltung sind alle Bauteile nebeneinander (parallel) geschaltet. Das heißt sowohl die Plusanschlüsse als auch die Minusanschlüsse aller Bauteile sind miteinander verbunden. Beispiel einer Parallelschaltung: m Versuch und hatten wir bereits für zwei parallelgeschaltete lühlampen festgestellt, dass die Spannungen an allen lühlampen gleich groß sind und der esamtstrom sich auf die beiden lühlampen aufteilt. n einer Parallelschaltung gilt also: und Merksatz: n der Parallelschaltung sind alle Spannungen gleich groß. Der esamtstrom ist gleich der Summe der Teilströme. Dieser Merksatz gilt übrigens auch, wenn mehr als zwei Verbraucher parallelgeschaltet sind. Claude Loullingen 6

7 Claude Loullingen 7 esamtwiderstand einer Parallelschaltung: Für den esamtwiderstand gilt: Aufgabe: egeben ist die Parallelschaltung eines 00- und eines 300-Widerstands. Berechne den esamtwiderstand und vergleiche ihn mit den Teilwiderständen. 75, 0,033 0,033 0, , Der esamtwiderstand ist kleiner als die beide Teilwiderstände.

8 Merksatz: n der Parallelschaltung ist der esamtwiderstand kleiner als der kleinste Teilwiderstand. Dieser Merksatz gilt übrigens auch, wenn mehr als zwei Widerstände parallelgeschaltet sind. Anwendungen der Parallelschaltung: Lichterkette Spannungsmessung Elektroinstallation Defekte Bauteile in einer Parallelschaltung: Erzeugt ein defektes Bauteil in einer Parallelschaltung eine nterbrechung, so wird nur der Strom durch dieses Bauteil unterbrochen. Führt der Defekt in einem Bauteil allerdings zu einer direkten Verbindung der beiden Anschlüsse, so löst dies in der Parallelschaltung einen Kurzschluss aus. Claude Loullingen 8

9 Aufgaben zur Parallelschaltung:. Wie verändert sich der esamtstrom in einer Parallelschaltung, wenn man verringert?. Wie verändert sich der esamtwiderstand einer Parallelschaltung, wenn man verringert? 3. Wie verändert sich der esamtstrom in einer Parallelschaltung, wenn man zu zwei parallel geschalteten Verbrauchern noch einen dritten Verbraucher parallel schaltet? 4. Wie verändert sich der esamtwiderstand einer Parallelschaltung, wenn man zu zwei parallel geschalteten Verbrauchern noch einen dritten Verbraucher parallel schaltet? 5. egeben ist eine Parallelschaltung von zwei Widerständen à 0. a. Berechne den esamtwiderstand. b. ib eine vereinfachte Formel an, mit der man den esamtwiderstand einer Parallelschaltung von parallel geschalteten Widerständen mit gleichem Widerstandswert berechnen kann. 6. egeben ist eine Parallelschaltung von drei Widerständen à 0. c. Berechne den esamtwiderstand. d. ib eine vereinfachte Formel an, mit der man den esamtwiderstand einer Parallelschaltung von 3 parallel geschalteten Widerständen mit gleichem Widerstandswert berechnen kann. 7. ib eine vereinfachte Formel an, mit der man den esamtwiderstand einer Parallelschaltung von x parallel geschalteten Widerständen mit gleichem Widerstandswert berechnen kann. 8. Zwei Widerstände von 00 und 300 sind parallel geschaltet und werden an V angeschlossen. Berechne alle fehlenden rößen. 9. Du benötigst für eine Schaltung einen 00-Widerstand mit einer maximalen Verlustleistung von 0,5W. Dir stehen aber nur alle möglichen Widerstände mit einer maximalen Verlustleistung von 0,5W zur Verfügung. ib zwei Lösungen an wie du aus einem oder mehreren Widerständen à 0,5W den benötigten Widerstand zusammenbauen kannst. Claude Loullingen 9

10 0. Wie sind folgende Widerstände miteinander verschaltet? Tipp: Färbe alle Leitungen rot die mit dem Pluspol und alle Leitungen blau die mit dem Minuspol der Spannungsquelle verbunden sind. Claude Loullingen 0