Reihenschaltung von ohmschen Widerständen

Die Reihenschaltung ist eine der zwei Grundschaltungen der Elektrotechnik. Als Reihenschaltung bezeichnet man eine Schaltung, in der alle Verbraucher hintereinander, oder eben in Reihe, geschalten sind. Diese Schaltung besteht also aus mindestens zwei Verbrauchern. Das können zwei oder mehr Glühbirnen, ein Widerstand und eine LED oder ähnliches sein. Fällt einer dieser Verbraucher aus ist der Stromkreis unterbrochen. Es kann kein Strom mehr fließen und alle Verbraucher sind ausgeschalten.

Folgende vier grundlegende Gesetzmäßigkeiten treffen auf eine Reihenschaltung zu.

Gesetz 1:

In einer Reihenschaltung fließt überall der gleiche Strom. Die Stromstärke ist überall gleich groß.

Iges = I1 = I2 = I3 = … = IN

Gesetz 2:

In einer Reihenschaltung ist der Gesamtwiderstand (Ersatzwiderstand) gleich der Summe aller Einzelwiderstände.

Rges = R1 + R2 + R3 + … + Rn

Warum ist das so?

In einem geschlossenen Stromkreis wird der Strom immer durch einen ohmschen Widerstand begrenzt. Sind mehrere Widerstände oder Verbraucher hintereinander geschalten, addieren sich die Widerstände zu einem Gesamtwiderstand. Die Summe dieser Widerstände, der Gesamtwiderstand also, wirkt sich auf die gesamte Stromstärke im Stromkreis aus.

Häufig stellt sich in vielen gängigen Foren folgende Frage: Wenn bei zwei Widerständen der erste bereits größer als der nachfolgende ist, warum begrenzt dieser nicht den Strom? Der folgende ist doch eh geringer.

Das Problem ist das sich viele den elektrischen Strom als fließendes Wasser vorstellen. Wenn Wasser zuerst auf einen großen Widerstand fließt wirkt sich der kleine danach nicht wirklich auf die Geschwindigkeit aus. Dies ist im Prinzip auch richtig. Man muss dabei aber beachten ob das Rohr in dem das Wasser fließt bereits komplett gefüllt ist oder nicht. Letzteres ist der verbreitete Fehler. Richtig ist dass das komplette Rohr bereits gefüllt ist. Wie in einem elektrischen Leiter eben der bis oben hin mit Atomen „befüllt“ ist. Betrachtet man jetzt nochmals das System stellt man fest das beide Widerstände einen Einfluss auf die Geschwindigkeit des Wassers, also der Stromstärke, haben.
Ähnlich wie beim Tauziehen. Dort wirken auch alle Gegenkräfte. Es ist schließlich egal ob der stärkste ganz hinten oder ganz vorne steht und an dem Seil zieht.

Gesetz 3:

In einer Reihenschaltung ist die Summe der Teilspannungen gleich der angelegten Spannung.

Uges = U1 + U2 + U3 + … + Un

Gesetz 4:

In einer Reihenschaltung fällt am größeren Widerstand auch die größere Teilspannung ab.

Warum ist das so?

In einem einfachen elektrischen Stromkreis mit einem Verbraucher (ohmscher Widerstand) fällt die gesamte elektrische Spannung über diesen ab. Grund dafür ist der Zusammenhang zwischen Strom, Spannung und dem Widerstand (Ohmsches Gesetz). Der Spannungsabfall am Widerstand ist umso größer, je größer der Strom durch ihn ist und umgekehrt. Der Spannungsabfall ist also direkt abhängig vom Strom der durch ihn fließt. Genau wie beim einfachen Stromkreis, fließt auch in der Reihenschaltung der gleiche Strom nicht nur durch einen, sondern durch mindestens zwei Verbraucher. Schließlich gibt es keine Abzweigung oder ähnliches.
Wenn also ein gleich großer Strom durch zwei unterschiedlich große Widerstände fließt fällt an jedem Widerstand eine unterschiedlich große Spannung ab. Denn laut ohmschen Gesetz gilt:

U = R * I

Errechnet man für alle Widerstände den entsprechenden Spannungsabfall und bildet die Summe daraus stellt man fest das der Wert der gesamten angelegten Spannung entspricht.


Quellen:

Fachkunde Elektrotechnik, Europa Verlag, 24. Auflage (Amazon)


Lob? Kritik oder Anregungen? Ich freue mich auf eure Kommentare und Verbesserungsvorschläge.

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3 Kommentare

  1. Hallo,
    in einer Reihenschaltung fließt überall der gleiche Strom. Die Stromstärke ist überall gleich groß.
    Iges = I1 = I2 = I3 = …. = In und nicht Iges = I1 + I2 + I3 + … + IN

    Antwort

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