55 Elektrizität und Magnetismus Wie verwenden wir die Reihenschaltung? Nael verwendet für seinen Christbaum eine Lichterkette (Abb. 55.1). Leider leuchtet sie nicht. „Wahrscheinlich ist eine Lampe locker.“, denkt er sich. Er schraubt alle Lampen fester ins Gewinde. Jetzt leuchtet die Lichterkette wieder. Eine lockere Lampe hat den Stromkreis unterbrochen. Lampen in Reihe (Abb. 55.2) Schließe 1, 2, 3 … gleiche Lampen hintereinander („in Reihe“) an die Spannungsquelle. Miss jeweils die Stromstärke im Stromkreis. Gib einen Zusammenhang zwischen der Anzahl der Lampen und der Helligkeit an. Was passiert, wenn du eine Lampe kurz herausschraubst? Miss die Spannung an jeder Lampe. Halte deine Messergebnisse schriftlich fest. Was fällt dir auf? Versuche, deine Beobachtung zu erklären. Bei der Reihenschaltung ist die elektrische Stromstärke überall im Stromkreis gleich groß. Der elektrische Druckunterschied der Spannungsquelle wird an jeder Lampe geringer. Bei einer Spannung von 6V kannst du an drei gleichen Lampen 2V Spannung feststellen (Abb. 55.3). Die Widerstände der einzelnen Lampen werden zusammengezählt. Deshalb leuchten drei gleiche Lampen „in Reihe“ nicht so hell wie zwei dieser Lampen. Du kennst die Reihenschaltung vom Einsetzen mehrerer galvanischer Zellen mit 1,5V in zB Taschenlampen. In jeder Zelle ist der elektrische Druck am Minuspol höher als am Pluspol (durch Farbverläufe dargestellt). Auch Solarzellen sind zB in Solarmodulen (Abb. 55.5) in Reihe geschaltet. Die Reihenschaltung wird zB verwendet, um LED-Lampen vor zu hohen Spannungen und Stromstärken zu schützen, damit sie nicht kaputt werden. Dazu wird ein „Festwiderstand“ mit festem Widerstandswert in Reihe mit der LED gesetzt (Abb. 55.6). Der Widerstandswert wird mit einem Farbcode angegeben ( Seite 94). Betrachte die Stromkreise A und B in Abb. 55.4. Markiere die elektrischen Drücke. Wie erkennst du eine Parallelschaltung oder eine Reihenschaltung? 55.1 Die Lampen von Lichterketten sind manchmal „in Reihe“ geschaltet. V2 55.2 Lampen in Reihe L1 L2 L3 U A A3a A3b Bei der Reihenschaltung ist die Stromstärke überall im Stromkreis gleich groß. Die Widerstände (zB Elektrogeräte) teilen sich die Spannung der Spannungsquelle auf. Der Gesamtwiderstand im Stromkreis erhöht sich mit jedem zusätzlichen Widerstand: Rges = R1 + R2 + R3 + … M + – + – + – + – 6 V 1,5 V 1,5 V 1,5 V 1,5 V 6 V Gesamt 6 V / 30 Ω 2 V / 10 Ω 2 V / 10 Ω 2 V / 10 Ω + – 0,2 A 0,2 A 0,2 A 0,2 A A 55.3 Reihenschaltung von drei gleichen Lampen: Die rosa und violett markierten Leiter stellen einen geringeren elektrischen Druckunterschied dar. Bei der Reihenschaltung wird die Spannung jeder Spannungsquelle zu einer Gesamtspannung zusammengezählt: Uges = U1 + U2 + U3 + … M Infobox: Leuchtdioden (LEDs) benötigen eine Spannung von 1,6V (rot) bis 2,9V (blau, weiß) und einen Strom von 15 mA. In ihnen leuchtet ein Kristall. A4 + – + – A B 55.4 Parallel oder in Reihe? 55.5 Solarmodule enthalten in Reihe geschaltete Solarzellen. 55.6 LEDs (Leuchtdioden) sind durch Festwiderstände vor hohen Spannungen und Stromstärken geschützt. Farbcode: R-S-S-S-S = 200 Ω Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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