Spannung bei mehreren Verbrauchern

Definitionsgemäß ist die (elektrische) Spannung eine Größe, die angibt, wie viel Arbeit oder Energie nötig ist, um ein Ladungsträger mit einer bestimmten elektrischen Ladung innerhalb eines elektrischen Feldes zu bewegen. In einem einfachen Stromkreis mit nur einem Verbraucher gilt (näherungsweise): Die Spannung an der Spannungsquelle ist gleich der Spannung am Verbraucher UV  = US
Nun stellt sich die Frage, wie ändert sich die Spannung, wenn mehrere Verbraucher hintereinander im Stromkreis eingebaut sind (in der Elektronik spricht man in diesem Fall von einer Reihenschaltung)

Spannung bei mehreren Verbrauchern

 

Spannung bei mehreren Verbrauchern

Spannung bei mehreren Verbrauchern

Um die Spannung an den einzelnen Verbrauchern zu bestimmen, hilft die 2. Kirchhoff Regel, die auch oft als Maschenregel bezeichnet wird.

Die 2. Kirchhoff Regel

Mit dieser Regel lassen sich Angaben zur Spannung in einer Reihenschaltung (Masche) machen. Die sog. Maschenregel besagt, dass die Spannung an der Spannungsquelle US genauso groß ist, wie die Spannung, die an den beiden Verbrauchern abfällt. Somit gilt in den oben gezeigten Fall:  US = U1 +U2

Allgemein gilt:
Die Summe der Teilspannungen an hintereinander geschalteten Verbrauchern ist gleich der Spannung der Quelle:
U1+ U2 + …  = US .


Spannung bei mehreren Verbrauchern – Testfragen/-aufgaben

1. Wie berechnet man die Gesamtspannung bei Reihenschaltung mehrerer Verbraucher?

Die Gesamtspannung bei Reihenschaltung mehrerer Verbraucher berechnet sich durch die Addition der Einzelspannungen der Verbraucher. D.h., wenn bei drei Verbrauchern an jedem 2 Volt anliegen, beträgt die Gesamtspannung 2V + 2V + 2V = 6V.

2. Wie berechnet man die Gesamtspannung bei Parallelschaltung mehrerer Verbraucher?

Bei einer Parallelschaltung von Verbrauchern ist die Gesamtspannung gleich der Spannung jedes einzelnen Verbrauchers.

3. Was versteht man unter der Spannungsfallregel bei Reihenschaltungen?

Die Spannungsfallregel besagt, dass die Summe der Spannungsabfälle über jeder einzelnen Komponente in einer Reihenschaltung gleich der Gesamtspannung ist.

4. Was ist die Kirchhoffsche Maschenregel beim Thema Spannung?

Die Kirchhoffsche Maschenregel besagt, dass die Summe aller Spannungen in einer Masche (geschlossener Weg in einem Schaltkreis) null ist. Dies gilt für jede mögliche Masche innerhalb der Schaltung.

5. Was passiert mit der Spannung in einem unbelasteten Transformator?

In einem unbelasteten Transformator bleibt die Spannung konstant. Daher ist die Eingangsspannung gleich der Ausgangsspannung.

6. Definiere den Begriff “Spannungsteiler”.

Ein Spannungsteiler ist eine elektrische Schaltung, die dazu dient, eine höhere Spannung in eine kleinere Spannung umzuwandeln. Dies geschieht durch zwei in Reihe geschaltete Widerstände.

7. Wie berechnet man die Spannung an einem Widerstand in einer Reihenschaltung?

Die Spannung an einem Widerstand in einer Reihenschaltung berechnet man mit dem Ohmschen Gesetz: U = R * I, wobei R der Widerstand und I der Strom ist.

8. Wie berechnet man die Spannung über einen Kondensator nach einer bestimmten Zeit?

Die Spannung über einem Kondensator berechnet man mit der Formel U = U0 * (1 – e^(-t/RC)), wobei U0 die Anfangsspannung, e die Eulersche Zahl, t die Zeit, R der Widerstand und C die Kapazität des Kondensators ist.

9. Was passiert mit der Spannung in einer Parallelschaltung, wenn ein weiterer Verbraucher hinzugefügt wird?

In einer Parallelschaltung bleibt die Gesamtspannung unverändert, wenn ein weiterer Verbraucher hinzugefügt wird.

10. Was ist der Unterschied zwischen Gleichspannung und Wechselspannung?

Bei der Gleichspannung bleibt die Polarität konstant, während bei der Wechselspannung die Polarität periodisch wechselt. In einem Stromnetz wird typischerweise Wechselspannung verwendet.

Autor: , Letzte Aktualisierung: 19. Januar 2024