Inhalt

• Schreiten
• Teil 1 von 4: Grundlegende Terminologie verstehen
• Teil 2 von 4: Bestimmen Sie den Gesamtstrom einer Reihenschaltung
• Teil 3 von 4: Berechnung des Gesamtstroms in Parallelschaltungen
• Teil 4 von 4: Ein Beispiel mit Parallelschaltungen lösen
• Tipps
• Bedingungen

Der einfachste Weg, sich eine Reihenschaltung vorzustellen, ist eine Kette von Komponenten. Die Komponenten werden nacheinander hinzugefügt und ausgerichtet. Es gibt nur einen Weg, über den die Elektronen und Landungen fließen können. Sobald Sie eine grundlegende Vorstellung davon haben, was eine Reihenschaltung beinhaltet, können Sie lernen, wie Sie den Gesamtstrom berechnen.

Schreiten

Teil 1 von 4: Grundlegende Terminologie verstehen

1. Machen Sie sich mit dem Fluss vertraut. Strom ist die Bewegung elektrisch geladener Ladungsträger wie Elektronen, der Strom der Ladung pro Zeiteinheit. Aber was ist Ladung und was ist ein Elektron? Ein Elektron ist ein negativ geladenes Teilchen. Eine Ladung ist eine Eigenschaft der Materie, die verwendet wird, um anzuzeigen, ob etwas positiv oder negativ geladen ist. Wie Magnete stoßen sich gleiche Ladungen gegenseitig ab und unterschiedliche Ladungen ziehen sich gegenseitig an.
   • Wir können dies mit Wasser veranschaulichen. Wasser besteht aus dem Molekül H2O - das für eine Bindung von 2 Wasserstoffatomen und 1 Sauerstoffatom steht. Wir wissen, dass das Sauerstoffatom und zwei Wasserstoffatome zusammen ein Wassermolekül (H2O) bilden.
   • Fließendes Wasser besteht aus Millionen und Abermillionen dieses Moleküls. Wir können die fließende Wassermenge mit elektrischem Strom vergleichen; das Molekül mit einem Elektron; und die Ladung mit den Atomen.
2. Verstehen Sie, worauf sich Spannung bezieht. Die Spannung ist die "Kraft", die den Strom antreibt. Um die Spannung am besten zu veranschaulichen, verwenden wir die Batterie als Beispiel. In einer Batterie gibt es eine Reihe chemischer Reaktionen, die dazu führen, dass sich Elektronen im positiven Pol der Batterie ansammeln.
   • Wenn wir nun den positiven Verbindungspunkt eines Mediums (z. B. eines Drahtes) an den negativen Anschluss der Batterie anschließen, bewegen sich die Elektronen, um sich voneinander zu entfernen, da sich, wie bereits erwähnt, gleiche Ladungen gegenseitig abstoßen.
   • Aufgrund des Ladungserhaltungsgesetzes (das besagt, dass die Nettoladung eines isolierten Systems gleich bleiben muss) versuchen die Elektronen außerdem, die Ladungen auszugleichen, indem sie sich von der höheren Elektronenkonzentration zur niedrigeren Konzentration bewegen vom positiven zum negativen Pol.
   • Diese Bewegung erzeugt an jedem Ende eine Potentialdifferenz, die wir jetzt als Spannung bezeichnen können.
3. Wissen, was Widerstand ist. Widerstand ist andererseits der Widerstand bestimmter Elemente gegen den Ladungsfluss.
   • Widerstände sind Elemente mit erheblichem Widerstand. Sie befinden sich an bestimmten Stellen innerhalb eines Schaltkreises oder einer Schaltung, um den Fluss der Ladung oder der Elektronen zu regulieren.
   • Wenn keine Widerstände vorhanden sind, werden die Elektronen nicht reguliert und das Gerät kann überladen und beschädigt werden oder durch Überhitzung in Brand geraten.

Teil 2 von 4: Bestimmen Sie den Gesamtstrom einer Reihenschaltung

1. Bestimmt den Gesamtwiderstand der Schaltung. Stellen Sie sich einen Strohhalm vor, der Sie zum Trinken bringt. Drücken Sie es mit mehreren Fingern zusammen. Was fällt ihnen auf? Der Wasserfluss nimmt ab. Das Zusammendrücken bildet einen Widerstand. Ihre Finger blockieren das Wasser (das den Fluss darstellt). Da das Zusammendrücken in einer geraden Linie erfolgt, erfolgt es in Reihe. Aus diesem Beispiel folgt der Gesamtwiderstand der Widerstände in Reihe:
   • R (gesamt) = R1 + R2 + R3
2. Bestimmen Sie die Gesamtspannung des Widerstands. Normalerweise wird die Gesamtspannung bereits angegeben, aber in den Fällen, in denen einzelne Spannungen angegeben sind, können wir die folgende Gleichung verwenden:
   • V (gesamt) = V1 + V2 + V3
   • Aber warum ist das so? Was erwarten Sie wieder unter Verwendung der Strohanalogie, wenn Sie den Strohhalm zusammendrücken? Dann braucht es mehr Mühe, um Wasser durch den Strohhalm zu bekommen. Die Gesamtanstrengung, die Sie machen müssen, ergibt sich aus der individuellen Kraft, die für die einzelnen Nips erforderlich ist.
   • Die "Kraft", die es braucht, wird Spannung genannt, weil es den Wasserfluss antreibt. Daher ist es nur natürlich, dass die Gesamtspannung aus der Addition der einzelnen Spannungen an jedem Widerstand resultiert.
3. Berechnen Sie den Gesamtstrom über das System. Wieder mit der Stroh-Analogie: Hat sich etwas an der Wassermenge geändert, obwohl Sie den Strohhalm gedrückt haben? Nein. Obwohl sich die Rate, mit der Sie das Wasser aufgenommen haben, geändert hat, blieb die Menge an Wasser, die Sie trinken konnten, gleich. Und wenn Sie sich die Menge des ein- und austretenden Wassers genauer ansehen, sind die Quetschungen gleich, da die Geschwindigkeit des Wassers konstant ist. Wir können also sagen:
   • I1 = I2 = I3 = I (gesamt)
4. Erinnere dich an das Ohmsche Gesetz. Aber du bist noch nicht da! Denken Sie daran, wir haben keine dieser Daten, aber wir können das Ohmsche Gesetz verwenden, das Verhältnis von Spannung, Strom und Widerstand:
   • V = IR
5. Versuchen Sie ein Beispiel zu erarbeiten. Drei Widerstände, R1 = 10Ω, R2 = 2Ω und R3 = 9Ω, sind in Reihe geschaltet. Eine Spannung von 2,5 V liegt an der Schaltung an. Berechnen Sie den Gesamtstrom im Stromkreis. Berechnen wir zunächst den Gesamtwiderstand:
   • R (gesamt) = 10 Ω R2 + 2 Ω R3 + 9 Ω
   • So R (gesamt) = 21 Ω
6. Verwenden Sie das Ohmsche Gesetz, um den Gesamtstrom zu berechnen:
   • V (gesamt) = I (gesamt) x R (gesamt)
   • I (gesamt) = V (gesamt) / R (gesamt)
   • I (gesamt) = 2,5 V / 21 Ω
   • I (gesamt) = 0,1190 A.

Teil 3 von 4: Berechnung des Gesamtstroms in Parallelschaltungen

1. Verstehe, was eine Parallelschaltung ist. Wie der Name schon sagt, besteht eine Parallelschaltung aus parallel angeordneten Komponenten. Dies verwendet mehrere Verkabelungen, wodurch Pfade zum Leiten von Strom erstellt werden.
2. Berechnen Sie die Gesamtspannung. Da wir die verschiedenen Begriffe bereits im vorherigen Abschnitt behandelt haben, können wir jetzt direkt mit den Berechnungen fortfahren. Nehmen Sie zum Beispiel ein Rohr mit zwei Abzweigungen mit jeweils unterschiedlichem Durchmesser. Müssen Sie in jedem der Rohre ungleiche Kräfte anwenden, damit das Wasser in beiden Rohren fließt? Nein. Sie brauchen nur genug Strom, um das Wasser zum Fließen zu bringen. Unter Verwendung der Analogie, dass das Wasser der Strom und die Kraft die Spannung ist, können wir daher sagen:
   • V (gesamt) = V1 + V2 + V3
3. Berechnen Sie den Gesamtwiderstand. Angenommen, Sie möchten das durch beide Rohre fließende Wasser regulieren. Wie blockieren Sie die Rohre? Platzieren Sie einfach einen Block in jedem Zweig oder platzieren Sie mehrere Blöcke nacheinander, um den Wasserfluss steuern zu können? Letzteres müssen Sie tun. Die gleiche Analogie gilt für Widerstände. In Reihe geschaltete Widerstände regeln den Strom viel besser als parallel angeordnete. Die Gleichung für den Gesamtwiderstand in einer Parallelschaltung lautet:
   • 1 / R (gesamt) = (1 / R1) + (1 / R2) + (1 / R3)
4. Berechnen Sie den Gesamtdurchfluss. Zurück zu unserem Beispiel: Das Wasser, das von der Quelle zur Gabel fließt, wird geteilt. Gleiches gilt für elektrische Energie. Da es mehrere Wege gibt, über die Ladung fließen kann, kann man sagen, dass sie aufgeteilt wurde. Die Pfade erhalten nicht unbedingt die gleichen Ladungsbeträge. Dies hängt von den Widerständen und Materialien der Komponenten in jedem Zweig ab. Daher ist die Gesamtstromgleichung einfach die Summe des gesamten Stroms in allen Pfaden:
   • I (gesamt) = I1 + I2 + I3
   • Natürlich können wir dies noch nicht verwenden, da wir die einzelnen Ströme noch nicht kennen. In diesem Fall kann auch das Ohmsche Gesetz angewendet werden.

Teil 4 von 4: Ein Beispiel mit Parallelschaltungen lösen

1. Versuchen Sie ein Beispiel. 4 Widerstände sind in zwei parallel geschaltete Zweige oder Pfade unterteilt. In Zweig 1 finden wir R1 = 1 Ω und R2 = 2 Ω, und in Zweig zwei finden wir R3 = 0,5 Ω und R4 = 1,5 Ω. Die Widerstände in jedem Pad sind in Reihe geschaltet. Die an Zweig 1 angelegte Spannung beträgt 3 V. Bestimmt den Gesamtstrom.
2. Bestimmen Sie zuerst den Gesamtwiderstand. Da die Widerstände in jedem Zweig in Reihe geschaltet sind, werden wir zuerst den Gesamtwiderstand über jeden Zweig bestimmen.
   • R (insgesamt 1 & 2) = R1 + R2
   • R (insgesamt 1 & 2) = 1 Ω + 2 Ω
   • R (insgesamt 1 & 2) = 3 Ω
   • R (insgesamt 3 & 4) = R3 + R4
   • R (insgesamt 3 & 4) = 0,5 Ω + 1,5 Ω
   • R (insgesamt 3 & 4) = 2 Ω
3. Geben Sie dies in die Gleichung für die Parallelschaltung ein. Da nun die Zweige parallel geschaltet sind, werden wir die Gleichung für eine parallele Verbindung verwenden
   • (1 / R (gesamt)) = (1 / R (gesamt 1 & 2)) + (1 / R (gesamt 3 & 4))
   • (1 / R (gesamt)) = (1/3 Ω) + (1/2 Ω)
   • (1 / R (gesamt)) = ⅚
   • R (gesamt) = 1,2 Ω
4. Bestimmen Sie die Gesamtspannung. Berechnen Sie nun die Gesamtspannung. Da die Gesamtspannung jeder einzelnen Spannung entspricht:
   • V (gesamt) = V1 = 3 V.
5. Verwenden Sie das Ohmsche Gesetz, um den Gesamtstrom zu bestimmen. Jetzt können wir den Gesamtstrom nach dem Ohmschen Gesetz berechnen.
   • V (gesamt) = I (gesamt) x R (gesamt)
   • I (gesamt) = V (gesamt) / R (gesamt)
   • I (gesamt) = 3 V / 1,2 Ω
   • I (gesamt) = 2,5 A.

Tipps

• Der Gesamtwiderstand einer Parallelschaltung ist immer kleiner als JEDER einzelne Widerstand.

Bedingungen

• Schaltung - bestehend aus Komponenten (wie Widerständen, Kondensatoren und Spulen), die durch Drähte verbunden sind, durch die Strom fließen kann.
• Widerstände - Komponenten, die den Strom reduzieren oder widerstehen können
• Strom - der Ladungsfluss durch die Drähte; Einheit Ampere (A)
• Spannung - Arbeit pro Ladeeinheit; Einheitsspannung (V)
• Widerstand - Maß für den Widerstand eines Bauteils gegen elektrischen Strom; Einheit Ohm (Ω)