Eine der Hauptaufgaben der Elektrotechnik besteht darin, die Stromstärke an jedem der Widerstände in einer elektrischen Schaltung zu berechnen. Es ist ein integraler Bestandteil der Analyse und Konstruktion elektrischer Systeme und ermöglicht es Ihnen zu bestimmen, wie viel elektrische Ladung durch jeden Widerstand fließt.
Um die Stromstärke an jedem Widerstand zu berechnen, gibt es eine Formel, die die Beziehung zwischen der Stromstärke und der elektrischen Spannung am Widerstand ausdrückt. Diese Formel wurde als ohmsches Gesetz bezeichnet und ist wie folgt formuliert: Die Stromstärke (I) ist gleich dem Verhältnis der Spannung am Widerstand (U) zu seinem Widerstand (R).
Mathematisch wird das ohmsche Gesetz wie folgt geschrieben: I = U / R wobei I die Stromstärke in Ampere ist, U die Widerstandsspannung in Volt ist, R der Widerstand des Widerstands in Ohm ist.
Ein Beispiel: Lassen Sie den Widerstand 12 Volt Spannung haben und sein Widerstand beträgt 4 Ohm. Dann wird der Strom an diesem Widerstand gleich sein: I = 12 V / 4 Ohm = 3 A.
Wenn Sie die Formel für die Berechnung der Stromstärke an jedem Widerstand kennen, können Sie die elektrischen Stromkreise zuverlässig analysieren und entwerfen sowie die optimalen Parameter der Widerstände bestimmen, um den gewünschten Stromwert zu erhalten. Dies ist ein wichtiges Wissen für jeden Elektrotechniker und hilft, die Effizienz und Zuverlässigkeit von elektrischen Systemen zu verbessern.
Wie berechnet man die Stromstärke an jedem Widerstand
Um die Stromstärke an jedem Widerstand in einem elektrischen Stromkreis zu berechnen, müssen Sie den Wert des Gesamtwiderstands und die Spannung des Stromkreises kennen.
1. Bestimmen Sie den Gesamtwiderstand der Schaltung. Der Gesamtwiderstand der Schaltung kann berechnet werden, indem die Widerstandswerte aller Widerstände in der Schaltung addiert werden. Wenn die Widerstände der Widerstände in Reihe geschaltet sind, ist der Gesamtwiderstand gleich der Summe ihrer Werte. Im Falle einer parallelen Verbindung von Widerständen entspricht der umgekehrte Wert des Gesamtwiderstands der Summe der umgekehrten Widerstandswerte der Widerstände.
2. Notieren Sie den Spannungswert am Stromkreis. Die Stromkreisspannung kann mit einem Voltmeter gemessen werden.
3. Berechnen Sie die Stromstärke an jedem Widerstand. Sie können dazu die Formel verwenden: Stromstärke = Spannung / Widerstand. Ersetzen Sie die Spannungs- und Widerstandswerte für jeden Widerstand und berechnen Sie die Stromstärke.
4. Zeigen Sie die Ergebnisse an. Stellen Sie die resultierenden Stromstärkenwerte an jedem Widerstand in einer praktischen Form dar, z. B. mit einer Liste oder einer Tabelle. Dies hilft Ihnen, Werte leicht zu visualisieren und zu vergleichen.
Es ist wichtig sich daran zu erinnern, dass die Berechnung der Stromstärke an jedem Widerstand nach den Gesetzen von Kirchhof erfolgt und nur angewendet werden kann, wenn der Gesamtwiderstand der Schaltung und der Wert der Spannung darauf bekannt sind.
Bestimmung des elektrischen Stroms
Der Strom wird durch das Symbol I gekennzeichnet und in Ampere (A) gemessen. Eine der grundlegenden Gleichungen, die Strom, Ladung und Zeit miteinander verbinden, ist die Formel:
wobei I die Stromstärke (in Ampere), Q die Ladung (in Anhängern) und t die Zeit (in Sekunden) ist.
Somit ist der elektrische Strom das Verhältnis der Anzahl der Ladungen zur abgelaufenen Zeit und ist eine physikalische Größe, die die Bewegung elektrischer Ladungen in einem Leiter charakterisiert.
Beschreibung des Ohmschen Gesetzes
Das ohmsche Gesetz, benannt nach dem deutschen Physiker Georg Simon Ohm, stellt eine Beziehung zwischen Stromstärke, Spannung und Widerstand in einer elektrischen Schaltung her. Das ohmsche Gesetz besagt, dass die Stromstärke in einem elektrischen Stromkreis direkt proportional zur Spannung ist und umgekehrt proportional zum Widerstand ist:
| Wert | Bezeichnung | Meßwert |
|---|---|---|
| Stromstärke | I | Ampere (A) |
| Spannung | U | Volt (V) |
| Resistance | R | Ohm (Ω) |
Die Formel, die das ohmsche Gesetz beschreibt, hat die Form:
wobei I die Stromstärke (A), U die Spannung (V) und R der Widerstand (Ohm) ist.
Wenn also Spannungs- und Widerstandswerte bekannt sind, kann die Stromstärke, die durch die Schaltung fließt, leicht berechnet werden.
Die Formel zur Berechnung der Stromstärke
Eine der grundlegenden Formeln zur Berechnung der Stromstärke in einer Widerstandskette ist das ohmsche Gesetz:
I = U / R
wobei I die Stromstärke in Ampere ist, U die Spannung in Volt und R der Widerstand in Ohm ist.
Diese Formel ermöglicht es Ihnen, die Stromstärke zu finden, die durch einen Widerstand fließt, indem Sie seinen Widerstand und die Spannung darauf kennen.
Auch für Schaltungen mit mehreren in Reihe geschalteten Widerständen kann die Stromstärke an jedem Widerstand anhand der folgenden Formel ermittelt werden:
Ii = Ui / Ri
wobei Ii die Stromstärke am i-Ohm-Widerstand ist, Ui die Spannung am i-Ohm-Widerstand und Ri der Widerstand am i-Ohm-Widerstand ist.
Wenn Sie also die Spannungs- und Widerstandswerte jedes Widerstands in einer Schaltung kennen, können Sie die Stromstärke berechnen, die durch jeden einzelnen Widerstand fließt.
Die Verwendung der Berechnung der Stromstärke an jedem Widerstand
Erstens hilft die Berechnung der Stromstärke an jedem Widerstand, den Stromverbrauch in einer Schaltung zu bestimmen. Wenn Sie die Stromstärke kennen, können Sie herausfinden, wie viel Strom für jeden Widerstand ausgegeben wird, und diese Informationen verwenden, um den Stromverbrauch zu optimieren oder Fehler zu erkennen.
Zweitens ermöglicht die Berechnung der Stromstärke an jedem Widerstand die Überwachung der thermischen Eigenschaften des Systems. Widerstände können sich beim Passieren eines elektrischen Stroms erwärmen, und wenn Sie die Stromstärke an jedem Widerstand kennen, können Sie feststellen, welcher Widerstand sich stärker erwärmt als der Rest. Diese Informationen können nützlich sein, um Temperaturüberwachungssysteme zu installieren oder eine Überhitzung von Widerständen zu verhindern.
Drittens hilft die Berechnung der Stromstärke an jedem Widerstand, die Spannung an jedem Widerstand zu bestimmen. Wenn Sie die Stromstärke und den Widerstand eines Widerstands kennen, können Sie eine Formel anwenden, um die Spannung zu berechnen und herauszufinden, welche Spannung an jedem Widerstand in der Schaltung abfällt. Diese Informationen können nützlich sein, um Fehler zu diagnostizieren, eine Überlastung zu erkennen oder einen fehlerhaften Schaltungsbetrieb zu erkennen.
Daher hat die Berechnung der Stromstärke an jedem Widerstand eine breite Palette von Anwendungen und kann ein nützliches Werkzeug in der Elektrotechnik und Elektronik sein.
Kombinierte Schaltungen mit mehreren Widerständen
In kombinierten Schaltungen mit mehreren Widerständen kann die Stromstärke an jedem Widerstand mit einer Formel berechnet werden.
Wenn diese Widerstände in einer Schaltung in Reihe geschaltet sind, ist die Stromstärke an jedem von ihnen gleich und entspricht der Gesamtstromstärke in der Schaltung. Diese Situation tritt auf, wenn das Ende eines Widerstands mit dem Anfang des nächsten verbunden ist.
Wenn die Widerstände in der Schaltung parallel geschaltet sind, wird die Gesamtstromstärke, die in die Verbindung eingeht, zwischen den Widerständen aufgeteilt. Die Verteilung der Stromstärke zwischen den Widerständen wird in diesem Fall durch ihre Widerstände bestimmt. Widerstände mit geringerem Widerstand werden eine größere Stromstärke durchlassen als Widerstände mit größerem Widerstand.
Daher müssen in kombinierten Schaltungen mit mehreren Widerständen sowohl ihre gegenseitige Verbindung als auch ihre Widerstände bei der Berechnung der Stromstärke an jedem Widerstand berücksichtigt werden. Es ist wichtig sich daran zu erinnern, dass Formeln zur Berechnung der Stromstärke in einer seriellen und parallelen Kombination von Widerständen auf die entsprechenden Abschnitte der Schaltung angewendet werden können.
Berechnung der Stromstärke an jedem Widerstand ohne Stromversorgung
Um die Stromstärke an jedem Widerstand ohne Stromquellen zu berechnen, müssen Sie den Wert der Gesamtspannung sowie die Werte aller in einem Stromkreis verbundenen Widerstände kennen.
Die Stromstärke an jedem Widerstand wird durch das ohmsche Gesetz bestimmt, das besagt, dass die Stromstärke (I) in einem Stromkreis direkt proportional zur Spannung an diesem Stromkreis (U) ist und umgekehrt proportional zum Gesamtwiderstand des Stromkreises (R) ist.
Die mathematische Formel zur Berechnung der Stromstärke (I) an jedem Widerstand lautet wie folgt:
I = U / R
- I - stromstärke am Widerstand (in Ampere);
- U - gesamtspannung am Stromkreis (in Volt);
- R - der Widerstand dieses Widerstands (in Ohm).
Um die Stromstärke an jedem Widerstand zu berechnen, muss diese Formel nacheinander auf jeden Widerstand im Stromkreis angewendet werden, wobei der Widerstandswert durch den entsprechenden Wert ersetzt wird.
Hinweis: Diese Formel setzt voraus, dass die Widerstände in einer parallelen Schaltung verbunden sind. Wenn die Widerstände in Reihe geschaltet sind, ist der Strom an jedem Widerstand gleich.
Beispiele für die Berechnung der Stromstärke an jedem Widerstand
Um die Anwendung der Stromstärkeberechnungsformel für jeden Widerstand zu verdeutlichen und zu verstehen, betrachten wir einige Beispiele:
Beispiel 1:
Lassen Sie einen elektrischen Stromkreis vorhanden sein, der aus drei in Reihe geschalteten Widerständen mit Widerständen von 10 Ohm, 20 Ohm und 30 Ohm besteht. Schließen Sie den Stromkreis an eine Gleichspannungsquelle von 12 V an.
Um die Stromstärke an jedem Widerstand zu berechnen, verwenden wir die Formel:
wo I1, I2, I3 - die Stromstärken am ersten, zweiten und dritten Widerstand sind, U - quellspannung, R1, R2, R3 - die Widerstände des ersten, zweiten und dritten Widerstands sind.
Ersetzen wir die bekannten Werte in die Formel:
Somit beträgt die Stromstärke am ersten Widerstand 1.2A, am zweiten Widerstand 0.6A, am dritten Widerstand 0.4 A.
Beispiel 2:
Lassen Sie drei Widerstände parallel mit Widerständen von 5 Ohm, 10 Ohm und 20 Ohm verbunden sein. Schließen Sie den Stromkreis an eine 24-V-Gleichstromquelle an.
Um die Stromstärke an jedem Widerstand zu berechnen, verwenden wir die Formel:
wo I - stromstärke an jedem Widerstand, U - quellspannung, R - widerstand des Widerstands.
Ersetzen wir die bekannten Werte in die Formel:
I = 24/5 = 4.8 A für den ersten Widerstand
I = 24/10 = 2.4A für den zweiten Widerstand
I = 24/20 = 1.2A für den dritten Widerstand
Somit beträgt die Stromstärke an jedem Widerstand jeweils 4.8A, 2.4A und 1.2A.
Diese Beispiele zeigen, wie Sie eine Formel anwenden, um die Stromstärke an jedem Widerstand in verschiedenen Arten von Widerstandsverbindungen zu berechnen.
Serielle und parallele Verbindung von Widerständen
Widerstände in einer elektrischen Schaltung können auf zwei grundlegende Arten miteinander verbunden werden: in Reihe oder parallel. In einer seriellen Verbindung durchläuft die Stromstärke jeden Widerstand in Reihe, und in einer parallelen Verbindung wird die Stromstärke zwischen den Widerständen aufgeteilt.
Wenn die Widerstände in Reihe geschaltet werden, ist die Stromstärke an jedem Widerstand gleich und entspricht der Gesamtstromstärke in der Schaltung. Die Formel zur Berechnung der Stromstärke an jedem Widerstand in der seriellen Verbindung lautet wie folgt:
Wo I - stromstärke an jedem Widerstand, I0 - gesamtstrom im Stromkreis.
Wenn die Widerstände parallel miteinander verbunden sind, ist die Stromstärke durch jeden Widerstand unterschiedlich und wird unter Verwendung des Ohmschen Gesetzes berechnet. Um die Stromstärke an jedem Widerstand in einer parallelen Verbindung zu berechnen, müssen Sie den Widerstand jedes Widerstands und die Gesamtstromstärke in der Schaltung kennen. Die Formel zur Berechnung der Stromstärke an jedem Widerstand in einer parallelen Verbindung lautet wie folgt:
I = U / R
Wo I - stromstärke an jedem Widerstand, U - spannung am Widerstand, R - widerstand des Widerstands.
Es ist wichtig sich daran zu erinnern, dass die Gesamtstromstärke in der Parallelschaltung der Summe der Stromstärken an jedem Widerstand entspricht:
