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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 17:40 Sa 13.10.2012 | | Autor: | rubi |
Hallo zusammen,
ich beschäftige mich erst seit kurzem mit der Berechnung von elektrischen Schaltungen und habe eine Verständnisfrage.
Es geht um die Aufgabe unter dem Link http://www.leifiphysik.de/web_ph08_g8/musteraufgaben/07schaltungen/schalterstellungen/schalterstellungen.htm
In der Aufgabe ist vorgegeben, dass jede Lampe eine Spannung von 6V besitzt.
Diese Spannungszahl wird auch benutzt, um den Widerstand je Lampe und auch den Gesamtwiderstand der Schaltung
zu berechnen - das ist mir klar.
Was ich nicht verstehe ist Aufgabe c).
Dort ist nach der Spannung U2 der Lampe L2 gefragt.
Ich kann zwar die Rechnung in den Lösungen nachvollziehen, dass U2 = 2V ist, aber mir ist trotzdem nicht klar, warum man bei einer Vorgabe von 6V pro Lampe plötzlich bei U2 nur noch 2V hat.
Vielleicht ist das so zu verstehen, dass es sich bei den 6V um die maximale Spannung handelt, mit der die Lampe betrieben werden kann, allerdings wird ja mit den 6V auch konkret gerechnet und stellt nicht nur eine (theoretische) maximale Spannung dar.
Eine Zusatzfrage:
Wäre dann die Stromstärke bei L1 0,2A und
U1 = 0,2A*20Ohm = 4 V ?
Und wäre dann die gesamte Spannung der Schaltung U = 4 V + 2 V = 6 Volt ? Würde dann eine 6V-Batterie reichen, um die Lampen zum leuchten zu bringen ?
Auch hier hätte ich (vielleicht ganz naiv) zunächst gedacht, dass sich bei L1 ein Potenzialunterschied von 6V und bei L2/L3 ebenfalls ein Potenzialunterschied von 6V ergibt, also hätte ich eine Gesamtspannung von 12V.
Kann mir jemand helfen, das verständlich zu machen ?
Danke und Grüße
Rubi
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 19:10 Sa 13.10.2012 | | Autor: | mmhkt |
Guten Abend,
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> Was ich nicht verstehe ist Aufgabe c).
> Dort ist nach der Spannung U2 der Lampe L2 gefragt.
> Ich kann zwar die Rechnung in den Lösungen nachvollziehen,
> dass U2 = 2V ist, aber mir ist trotzdem nicht klar, warum
> man bei einer Vorgabe von 6V pro Lampe plötzlich bei U2
> nur noch 2V hat.
Du hast bei der Schalterstellung 3 eine Reihenschaltung bestehend aus der Parallelschaltung von L2 und L3 und der "einsamen" L1.
Die Parallelschaltung von L2 und L3 ergibt den halben Einzelwiderstand einer Lampe, weil die beiden den gleichen Widerstandswert haben.
Die Widerstände der Reihenschaltung teilen sich also auf im Verhältnis 1:2 wobei 1 für die Parallelschaltung aus L2 und L3 steht und die 2 für L1.
In einer Reihenschaltung teilen sich die Spannungen im gleichen Verhältnis wie die Widerstände auf.
Das heißt: am hohen Widerstand fällt viel Spannung ab, am niedrigen Widerstand entsprechend nur eine geringe Spannung.
Teilst Du nun deine 6V entsprechend auf, so ergibt sich eben 2V zu 4V.
> Vielleicht ist das so zu verstehen, dass es sich bei den 6V
> um die maximale Spannung handelt, mit der die Lampe
> betrieben werden kann, allerdings wird ja mit den 6V auch
> konkret gerechnet und stellt nicht nur eine (theoretische)
> maximale Spannung dar.
Die Spannung von 6V gibt zum einen die Nennspannung an, mit der die Glühlampen betrieben werden können/sollen und zum anderen ist das hier auch die Batteriespannung.
So ist es ja auch in der Lösung angegeben.
>
> Eine Zusatzfrage:
> Wäre dann die Stromstärke bei L1 0,2A und
> U1 = 0,2A*20Ohm = 4 V ?
> Und wäre dann die gesamte Spannung der Schaltung U = 4 V +
> 2 V = 6 Volt ? Würde dann eine 6V-Batterie reichen, um die
> Lampen zum leuchten zu bringen ?
So sieht es aus - der Strom ist in einer Reihenschaltung überall gleich groß.
> Auch hier hätte ich (vielleicht ganz naiv) zunächst
> gedacht, dass sich bei L1 ein Potenzialunterschied von 6V
> und bei L2/L3 ebenfalls ein Potenzialunterschied von 6V
> ergibt, also hätte ich eine Gesamtspannung von 12V.
Ich hoffe, diese Frage mit der obigen Erklärung verständlich beantwortet zu haben.
Falls noch Fragen auftauchen sollten, melde dich nochmal.
Schönen Abend
mmhkt
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 22:03 Sa 13.10.2012 | | Autor: | rubi |
Hallo mmhkt,
vielen Dank für deine Antwort, das habe ich soweit verstanden.
Nun ist mir zu der Aufgabe aber noch eine Frage gekommen, und zwar bei a).
Wenn der Schalter in Stellung 1 ist, steht in der Lösung, dass nur L2 leuchtet.
Das verstehe nicht, da doch auch L1 in einem geschlossenen STromkreis enthalten ist.
Mir wäre als Antwort logischer, dass L1 und L2 leuchten, L2 jedoch heller, da vor L1 der STromkreis verzweigt und somit ein Teil der Elektronen durch die parallele Leitung von fließen. Vor L2 treffen die Elektronen wieder aus beiden Leitungen zusammen und daher fließen mehr Elektronen durch L2, was ein helleres Leuchten bewirkt.
Wenn der Schalter in Stellung 2 ist, erwarte ich ebenfalls, dass L1 und L2 leuchtet, dieses Mal jedoch L1 heller als L2, da kurz vor L2 die Elektronen verzweigen.
Laut Lösung leuchtet aber nur L1.
Welchen Denkfehler mache ich ?
Viele Grüße
Rubi
Welchen
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Hallo Rubi,
da liegen wohl noch ein paar Missverständnisse vor.
> Nun ist mir zu der Aufgabe aber noch eine Frage gekommen,
> und zwar bei a).
>
> Wenn der Schalter in Stellung 1 ist, steht in der Lösung,
> dass nur L2 leuchtet.
> Das verstehe nicht, da doch auch L1 in einem geschlossenen
> STromkreis enthalten ist.
> Mir wäre als Antwort logischer, dass L1 und L2 leuchten,
> L2 jedoch heller, da vor L1 der STromkreis verzweigt und
> somit ein Teil der Elektronen durch die parallele Leitung
> von fließen.
In einem solchen Schaltkreis werden Leitungen ohne Verbraucher als widerstandslos angenommen. Da eine solche Leitung vor L1 verzweigt und danach wieder auf den gemeinsamen Weg zurückführt, fließt der gesamte Strom durch die Leitung, nicht durch L1. Das nennt man "Kurzschluss" - ein Begriff, den Du bestimmt kennst.
> Vor L2 treffen die Elektronen wieder aus
> beiden Leitungen zusammen und daher fließen mehr
> Elektronen durch L2, was ein helleres Leuchten bewirkt.
Mehr als durch L1 - meinst Du das?
Durch L1 fließen überhaupt keine Elektronen.
> Wenn der Schalter in Stellung 2 ist, erwarte ich ebenfalls,
> dass L1 und L2 leuchtet, dieses Mal jedoch L1 heller als
> L2, da kurz vor L2 die Elektronen verzweigen.
> Laut Lösung leuchtet aber nur L1.
Eben. Hier wird dann L2 kurzgeschlossen, alle Elektronen fließen dann durch die Leitung mit dem Schalter und damit an L2 vorbei.
> Welchen Denkfehler mache ich ?
Ich hoffe, den findest Du jetzt selbst. 
Herzliche Grüße
reverend
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 00:03 So 14.10.2012 | | Autor: | rubi |
Hallo Reverend,
danke für deine Antwort, ich glaube die hilft mir weiter.
Heißt das, wenn ein Weg ohne Verbraucher für die Elektronen möglich ist, dann läuft durch einen alternativen Weg, in dem ein Verbraucher liegt, kein einziges Elektron (weil es quasi auf einen Widerstand stößt ?).
Bzgl. des Kurzschlusses:
Da die Elektronen bei Stellung nicht durch L1 fließen, dürfte es doch keinen Kurzschluss geben, oder ?
Wenn bei Stellung 1 jedoch L1 nicht da wäre, gäbe es einen Kurzschluss (dann würden die anderen Lampen aber auch nicht mehr brennen). Stimmt das ?
Viele Grüße
Rubi
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Hallo rubi,
> danke für deine Antwort, ich glaube die hilft mir weiter.
Da gibt es noch ein sprachliches Problem, siehe unten.
> Heißt das, wenn ein Weg ohne Verbraucher für die
> Elektronen möglich ist, dann läuft durch einen
> alternativen Weg, in dem ein Verbraucher liegt, kein
> einziges Elektron (weil es quasi auf einen Widerstand
> stößt ?).
Ja, das kann man so sagen.
> Bzgl. des Kurzschlusses:
> Da die Elektronen bei Stellung
Hier fehlt eine Zahl. Ich nehme an, Du meinst Stellung 1?
> nicht durch L1 fließen,
> dürfte es doch keinen Kurzschluss geben, oder ?
Ah, das Thema Kurzschluss ist missverständlich. Dazu gleich mehr.
> Wenn bei Stellung 1 jedoch L1 nicht da wäre, gäbe es
> einen Kurzschluss (dann würden die anderen Lampen aber
> auch nicht mehr brennen). Stimmt das ?
Nein, in Stellung 1 ist es vollkommen egal, ob L1 da ist oder nicht, das Ergebnis ist das gleiche, auch alle Ströme und Spannungen im Rest des Schaltkreises werden davon nicht beeinflusst.
Das Thema Kurzschluss:
Im Alltag spricht man von Kurzschluss, wenn die beiden Pole einer Spannungsquelle eine direkte elektrische Verbindung haben.
In der Elektrotechnik sagt man, ein Bauteil werde kurzgeschlossen, wenn es sozusagen einen "Bypass" gibt, also eine Leitung, die das Bauteil umgeht bzw. einen Punkt direkt vor dem Bauteil und einen direkt dahinter unmittelbar miteinander verbindet.
In Deiner Schaltung liegt darum in Stellung 1 kein Kurzschluss vor, sondern es wird nur L1 umgangen, eben: kurzgeschlossen. L1 kann damit behandelt werden, als wäre sie (die Lampe L1) gar nicht vorhanden. Der Strom fließt aber noch durch L2, insgesamt liegt also kein Kurzschluss vor.
In Schalterstellung 2 wird dagegen eben die Lampe L2 kurzgeschlossen. Der Strom fließt aber dennoch duch L1, insgesamt liegt also auch dann kein Kurzschluss vor.
In Stellung 3 gibt es dann übrigens kein Bauteil, das kurzgeschlossen wird.
Grüße
reverend
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