Was ist Spannung in Reihenschaltung: Detaillierte Fakten

Dieser Artikel gibt einen Überblick über Spannung in Reihenschaltungen, ihre Definition und Berechnung. Die Reihenschaltung erfolgt, indem zwei oder mehr Widerstände nebeneinander in einer Linie platziert werden oder einige Drähte dazwischen liegen.

Spannung ist die Schubkraft von Elektronen. Je höher die Spannung, desto höher der Elektronenfluss. In einer Schaltung mit einem Widerstand und einer Batterie ist die Potentialdifferenz über dem Widerstand die Batteriespannung. Wenn wir jedoch weitere Widerstände in Reihe schalten, ändern sich die Spannungen an ihnen entsprechend dem äquivalenten Widerstand.

Wie würdest du Spannung definieren?

Spannung kann als Differenz der elektrischen potentiellen Energie pro Ladungseinheit zwischen zwei Punkten definiert werden. Volt drängen Elektronen, um sich zu bewegen, wodurch Strom durch einen elektrischen Stromkreis geleitet wird.  

Im Inneren einer Batterie findet eine chemische Reaktion statt, die die Spannung erzeugt. Die Spannung wird zwischen zwei Punkten gemessen und normalerweise als „Spannungsdifferenz“ bezeichnet. Es ist das Maß für die Stärke der treibenden Kraft, die Elektrizität von einem Punkt zum anderen schiebt oder wie sehr ein Elektron an einen Ort gehen möchte.

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Was ist Spannung in Reihenschaltung - Glühbirnen in Reihe
Zwei Glühbirnen in Reihe; Bildnachweis: suche

Was ist Spannung in Reihenschaltung - FAQs

Spannung in Reihenformel:

Gesamt Spannung in einer Reihenschaltung ist das Produkt aus Stromstärke und Ersatzwiderstand (erhältlich aus der Summierung der Widerstände der Widerstandselemente im Stromkreis). Alleinige Spannungen werden aus dem Stromkreis und dem Einzelwiderstand berechnet.

Wir können auch die Einzelspannungen der Widerstände addieren, um die Gesamtspannung zu erhalten.

VNetto- = I.Req = V1 + V2 + V3+……Vn

Vn = I.Rn

Wo VNetto- ist die Netzspannung

V1, V2, V3….Vn sind Spannungen über einzelne Widerstände

Rn ist der Widerstand des n-ten Widerstands

Req ist der äquivalente Widerstand (Summation aller Widerstandswerte)

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Bleibt die Spannung in der Reihenschaltung gleich?

Die Spannung in einer Reihenschaltung unterscheidet sich von einem Widerstand zum anderen. Immer wenn Strom im Stromkreis fließt, „fällt“ die Nettospannung durch die Widerstände. Wir haben bereits den Prozess zum Erhalten der individuellen Spannung gekannt.

Stellen wir uns einen Stromkreis vor, der an eine 28-V-Batterie angeschlossen ist. Die in der Schaltung vorhandenen Widerstände sind 4 Ohm, 8 Ohm bzw. 16 Ohm. Daher Req= 4+8+16= 28 Ohm.

Also Strom i = VNetto-/Req = 1 Ampere

Nun, V.1 = 4 x 1 = 4 V, V2 = 8 x 1 = 8 V, V3 = 16 x 1 = 16 V. Wir können also deutlich sehen, dass die Spannungsabfallwerte unterschiedlich sind.

Wie ist die Spannungsregel in einer Reihenschaltung?

Wir wissen, Spannung in einer Reihenschaltung ist die Addition aller einzelnen Spannungsabfälle durch die Widerstände. Die Spannungsabfälle können wir auswerten, indem wir den jeweiligen Widerstandswert mit dem Gesamtstrom im Stromkreis multiplizieren.

Die allgemeinen Regeln für die Spannung in einer Reihenschaltung sind:

  • Durch alle Widerstände fließt der gleiche Strom. Daher nur bei gleichen Widerstandswerten Spannungsabfälle über ihnen wird gleich sein. 
  • Die Spannungsabfälle addieren sich zu einem Nettospannungswert.
  • Die Versorgungsspannung ist größer als die einzelnen Spannungsabfälle.
RLC-Reihenschaltung
RLC-Reihenschaltung mit Wechselspannung; „Datei: Rajz RLC soros.svg“ by Zátonyi Sándor, (ifj.) Fizped wird darunter genehmigt CC BY 3.0

Lesen Sie mehr auf……Beispiele für Reihenschaltungen: Vollständige Einblicke und häufig gestellte Fragen

Warum wird Spannung in Reihenschaltungen verwendet?

Spannung ist eines der Hauptelemente einer Reihenschaltung. Es wirkt als treibende Kraft für den Strom. Wenn einer Reihenschaltung keine Spannung zugeführt wird, gibt es keinen Stromfluss und keine Nutzbarkeit der Schaltung.

Die Spannung in einem Kreislauf kann mit dem Druck in einem Wassertank verglichen werden. Strom ist analog zum Wasserfluss. Das im Tank vorhandene Wasser entspricht der Ladung. Wenn wir den Hahn öffnen, beginnt Wasser zu fließen. So wie Druck das Wasser drückt, treibt Spannung die Elektronen dazu, in einem Stromkreis zu fließen.

Strom Spannungsfestigkeit Wasser Analogie; Bildnachweis: Wikimedia

Warum wird die Spannung in Reihenschaltungen aufgeteilt?

In einer Reihenschaltung fließt Strom durch jeden Widerstand, der dem Stromfluss um unterschiedliche Beträge entgegenwirkt (abhängig vom Wert des Widerstands). Dabei geht pro Coulomb Ladung Energie in Form von Wärme verloren.

Die Energie pro Ladungseinheit Coulomb wird als bezeichnet Spannungsabfall. Nach dem Energieerhaltungssatz gilt

Gesamtenergieversorgung = Gesamtenergieverbrauch 

Somit wird die gesamte Energie, die pro Einheit Coulomb von der Batterie geliefert wird (gelieferte Joule/Coulomb = EMF in Volt), durch jeden Widerstand verbraucht, was einen Energieverlust jedes Coulombs erzeugt.

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