Widerstände sind die Hauptelemente von elektrischen Schaltungen, die entworfen sind, um den Strom zu begrenzen und ein bestimmtes Spannungsniveau zu erzeugen. In der Elektrotechnik muss man sich oft der Aufgabe stellen, mehrere Widerstände miteinander zu verbinden und die Spannung an einer solchen Verbindung zu berechnen. Dies ist besonders wichtig, um die Funktionsweise komplexer elektrischer Schaltungen zu verstehen und ihre Leistung zu optimieren.
Es gibt mehrere grundlegende Arten von Widerstandsverbindungen: seriell und parallel. In einer seriellen Verbindung werden die Widerstände nacheinander miteinander verbunden und bilden eine Schaltung. In einer parallelen Verbindung sind die Widerstände so verbunden, dass sie separate Zweige einer parallelen Schaltung bilden.
Die Berechnung der Spannung an der Verbindung von Widerständen erfordert Kenntnisse der Grundgesetze von Kirchhof, insbesondere des Ohmschen Gesetzes und des Kirchhof-Gesetzes über Ströme. Nachdem Sie den Gesamtwiderstand einer Schaltung ermittelt haben, können Sie eine Formel anwenden, die Widerstand, Strom und Spannung verbindet, um die gewünschte Spannung zu berechnen.
Die Kenntnis der Methoden zum Verbinden von Widerständen und zur Berechnung der Spannung an ihnen ermöglicht es dem Elektrotechniker, komplexe elektrische Schaltungen zu entwerfen und zu analysieren. Darüber hinaus ist diese Fähigkeit notwendig, um mit verschiedenen Geräten und Systemen wie Radios, Fernsehern, Computern und anderen elektronischen Geräten zu arbeiten.
Beispiele für die Verbindung von Widerständen
Es gibt mehrere grundlegende Arten von Widerstandsverbindungen:
- Reihenschaltung
- Parallelschaltung
Reihenschaltung
In einer seriellen Verbindung von Widerständen wird der positive Pin eines Widerstands mit dem negativen Pin des nächsten Widerstands verbunden und so weiter. Der Strom durch jeden Widerstand in der seriellen Verbindung ist derselbe.
Die Berechnung des Gesamtwiderstands für die serielle Verbindung von Widerständen erfolgt nach der Formel:
R_> = R_1 + R_2 + \ldots + R_n
Parallelschaltung
In einer parallelen Verbindung von Widerständen werden die positiven Pins aller Widerstände miteinander verbunden, und die negativen Pins werden ebenfalls miteinander verbunden. Die Spannung durch jeden Widerstand in der Parallelschaltung ist gleich.
Die Berechnung des Gesamtwiderstands für die parallele Verbindung von Widerständen erfolgt nach der Formel:
Beispiele
Betrachten wir zwei Fälle, um Beispiele für die Verbindung von Widerständen zu veranschaulichen: eine serielle Verbindung von zwei Widerständen und eine parallele Verbindung von drei Widerständen.
| Ein Beispiel | Schema | Gesamtwiderstand |
|---|---|---|
| Beispiel 1 | R_> = R_1 + R_2 | |
| Beispiel 2 | \frac |
In Beispiel 1 müssen Sie die Widerstände der beiden Widerstände addieren, um den Gesamtwiderstand zu berechnen.
In Beispiel 2 müssen Sie eine Formel verwenden, um den Gesamtwiderstand zu berechnen, in der die Widerstände der Widerstände in einen umgekehrten Nenner eingefügt und addiert werden.
Wenn wir also die Prinzipien der seriellen und parallelen Verbindung von Widerständen kennen und die entsprechenden Formeln verwenden, können wir den Gesamtwiderstand für verschiedene Widerstandskombinationen berechnen.
Reihenschaltung von Widerständen: Beispiele, Berechnung, Eigenschaften
Betrachten wir ein Beispiel für eine Reihenverbindung von zwei Widerständen. Bezeichnen wir ihre Widerstände als R1 und R2. Widerstände von Widerständen addieren sich algebraisch, was bedeutet, dass ihre Summe R ist1 + R2. Der Strom, der durch jeden Widerstand fließt, ist derselbe und gleich dem Stromkreis I.
Die Spannung an jedem Widerstand kann mit dem ohmschen Gesetz berechnet werden: U = I * R, wobei U die Spannung ist, I der Strom ist und R der Widerstand ist. Daher ist die Spannung am ersten Widerstand U1 wird gleich I * R sein1 und am zweiten Widerstand U2 gleich I * R2.
Reihenverbindungseigenschaften von Widerständen:
- Der Gesamtwiderstand der Reihenverbindung entspricht der Summe der Widerstände aller Widerstände in der Schaltung.
- Der Strom, der durch jeden Widerstand fließt, ist gleich.
- Die Spannung an jedem Widerstand hängt von seinem Widerstand und dem Gesamtstrom ab, der durch den Stromkreis fließt.
Die Reihenschaltung von Widerständen wird häufig in der Elektronik und Elektrotechnik verwendet. Es ermöglicht Ihnen, einen größeren Widerstand als die einzelnen Widerstände zu erhalten und die Spannung im Stromkreis zu steuern und zu verteilen.
