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Jon86
Captain
Anmeldungsdatum: 01.02.2009
Beiträge: 437
Wohnort: CGN
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 Verfasst am: So Feb 26, 2012 6:42 pm Titel: Anfängerfragen zum Stromkreis |
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Hallo zusammen,
in etwas mehr als zwei Wochen steht die BU vor der Tür und ich befasse mich gerade mit Physik. Im Moment Elektronik, ich hatte kein Physik in der Schule, für mich ist alles absolutes Neuland.
Ich verstehe die Zusammenhänge im Stromkreis leider nicht. Hier meine Fragen:
1) Die Elektronen fließen ja von - nach +. Im Physikbuck steht, man würde in Schaltkreiszeichnungen aber davon ausgehen, dass es umgekehrt sei. Löse ich die BU Aufgaben nach dem "+ nach -" oder "- nach +" Schema?
2) Was passiert bei einem Widerstand? Er reduziert die Spannung, aber wie funktioniert das? Wird die Leitung "angebohrt" und die Spannung geht einfach verloren? So stelle ich mir das vor. Nehmen wir an, wir haben eine Reihenschaltung mit R1 und R2. Dann hat man vor R1 die volle Spannung, nach R1 ist die Spannung geringer und nach R2 am geringsten. Warum ist dann Rges = R1 + R2? Wenn ich zB. eine Ausgangsspannung vpn 100 Volt habe, an R1 fallen 50 V und an R2 30 V ab, dann bleiben nach R1 noch 50 V und nach R2 noch 20V. 20 + 50 ist nicht 100?
Das sind die Sachen, die mich im Moment beschäftigen. Es kommt bestimmt noch was dazu  .
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Schienenschreck
Moderator
Anmeldungsdatum: 01.09.2008
Beiträge: 3244
Wohnort: ZZ9 Plural Z Alpha
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| Verfasst am: So Feb 26, 2012 7:25 pm Titel: Re: Anfängerfragen zum Stromkreis |
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| Jon86 hat folgendes geschrieben: | | 1) Die Elektronen fließen ja von - nach +. Im Physikbuck steht, man würde in Schaltkreiszeichnungen aber davon ausgehen, dass es umgekehrt sei. Löse ich die BU Aufgaben nach dem "+ nach -" oder "- nach +" Schema? |
Ich würde die technische Stromrichtung (+ -> -) benutzen - sofern nicht anders angegeben, da Dioden etc. danach gezeichnet werden.
| Jon86 hat folgendes geschrieben: | | 2) Was passiert bei einem Widerstand? Er reduziert die Spannung, aber wie funktioniert das? Wird die Leitung "angebohrt" und die Spannung geht einfach verloren? So stelle ich mir das vor. Nehmen wir an, wir haben eine Reihenschaltung mit R1 und R2. Dann hat man vor R1 die volle Spannung, nach R1 ist die Spannung geringer und nach R2 am geringsten. |
Ein Widerstand ist eine schlecht leitende Leitung (z.B. Kohleschicht oder dünne Metallschicht).
Durch die schlechte Leitfähigkeit tritt in ihm Verlustleistung auf, die sich als Wärme bemerkbar macht. Im Widerstand werden die Elektronen gebremst. Erhöhst du die Spannung, erhöht sich auch der Strom (um wie viel sich der Strom zur Spannung erhöht, sagt der Widerstand aus). Höherer Strom bedeutet mehr Reibung im Widerstand - also mehr Wärme.
Und: Je höher der Strom oder je höher der Widerstand, desto höher ist der Spannungsabfall über den Widerstand (U=RI) - da Spannung ja die Kraft auf die Elektronen ist, sinkt diese zur Überwindung der schlecht leitenden Leitung.
Zu den Spannungen:
- Zwischen oberen Verbindungspunkt von R1 und GND hat man die Spannung der Quelle.
- Zwischen oberen und unteren Verbindungspunkt von R1 hat man den Spannungsabfall über den Widerstand R1.
- Zwischen oberen und unteren Verbindungspunkt (unterer Punkt = GND) von R2 hat man den Spannungsabfall über den Widerstand R2.
| Jon86 hat folgendes geschrieben: | | Warum ist dann Rges = R1 + R2? Wenn ich zB. eine Ausgangsspannung vpn 100 Volt habe, an R1 fallen 50 V und an R2 30 V ab, dann bleiben nach R1 noch 50 V und nach R2 noch 20V. 20 + 50 ist nicht 100? |
Zwischen Versorgungsspannung und GND fällt über die Widerstandsreihe zusammen die volle Spannung ab. Das ist immer so. Nur das Verhältnis ist unterschiedlich (unterschiedliche Widerstandswerte) oder gleich (gleiche Widerstandswerte).
Heißt hier: Fallen bei Quellspannung von 100 V über R1 50 V ab, fallen über R2 auch 50 V ab. Daraus kannst du schließen, dass R1 = R2 ist.
Fallen über R1 20 V ab, fallen über R2 dann 80 V ab.
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Jon86
Captain
Anmeldungsdatum: 01.02.2009
Beiträge: 437
Wohnort: CGN
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| Verfasst am: So Feb 26, 2012 7:52 pm Titel: |
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Danke Schienenschreck!
| Zitat: | | Im Widerstand werden die Elektronen gebremst. |
Das verstehe ich so, als würde der Widerstand die Stromstärke beeinflussen?
| Zitat: | Zwischen Versorgungsspannung und GND fällt über die Widerstandsreihe zusammen die volle Spannung ab. Das ist immer so. Nur das Verhältnis ist unterschiedlich (unterschiedliche Widerstandswerte) oder gleich (gleiche Widerstandswerte).
Heißt hier: Fallen bei Quellspannung von 100 V über R1 50 V ab, fallen über R2 auch 50 V ab. Daraus kannst du schließen, dass R1 = R2 ist.
Fallen über R1 20 V ab, fallen über R2 dann 80 V ab. |
Ok. Dann habe ich am Ende des Stromkreises also eine Spannung von 0 V? Das hieße dann ja, dass keine Kraft mehr auf die Elektronen wirken würde und dass die Elektronen sich nicht mehr bewegen würden...? Irgendwo muss ich noch einen Knick in der Logik haben.
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Schienenschreck
Moderator
Anmeldungsdatum: 01.09.2008
Beiträge: 3244
Wohnort: ZZ9 Plural Z Alpha
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| Verfasst am: So Feb 26, 2012 8:00 pm Titel: |
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| Jon86 hat folgendes geschrieben: | | Das verstehe ich so, als würde der Widerstand die Stromstärke beeinflussen? |
Ja, das macht er. Da er den Stromfluss im Verhältnis zur Spannung begrenzt, bildet sich zwischen oberen und unterem Ende des Widerstands eine Potentialdifferenz.
| Jon86 hat folgendes geschrieben: | | Ok. Dann habe ich am Ende des Stromkreises also eine Spannung von 0 V? Das hieße dann ja, dass keine Kraft mehr auf die Elektronen wirken würde und dass die Elektronen sich nicht mehr bewegen würden...? Irgendwo muss ich noch einen Knick in der Logik haben. |
0 V gegen GND, ja. Du misst mit einem Multimeter nie den Absolutwert, sondern gegen eine Referenz.
Wenn du GND gegen GND misst, hast du 0 V. Misst du GND gegen Versorgungsspannung, hast du bei deinem Beispiel -100 V (darum fließen die Elektronen zurück in die Quelle - aus technischer Stromrichtung gesehen).
Die Quelle erzeugt +100 V gegenüber einem anderen Potential (= Spannungsniveau), das man z.B. GND nennt. Schließt man GND an eine Erdung an, braucht man keine Angst vor Schlägen haben, sofern man nur GND anfässt - da keine Potentialdifferenz zwischen GND und dem Boden, auf dem man steht, vorhanden ist. Nur zwischen unterschiedlichen Potentialen fließt Strom.
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Jon86
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Anmeldungsdatum: 01.02.2009
Beiträge: 437
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| Verfasst am: Mo Feb 27, 2012 2:14 am Titel: |
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| Zitat: | | Ja, das macht er. Da er den Stromfluss im Verhältnis zur Spannung begrenzt, bildet sich zwischen oberen und unterem Ende des Widerstands eine Potentialdifferenz. |
Aber warum ist dann I = I1 = I2?
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Schienenschreck
Moderator
Anmeldungsdatum: 01.09.2008
Beiträge: 3244
Wohnort: ZZ9 Plural Z Alpha
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| Verfasst am: Mo Feb 27, 2012 5:49 am Titel: |
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Weil man sich den Stromfluss als eine Art Kette vorstellen muss. Die Kette insgesamt wird von den einzelnen Widerständen gebremst.
Ampere = Coulomb pro Sekunde. 1 Coulomb ist eine Elektronenmenge.
Würde sich das nicht wie eine Kette verhalten, müssten sich irgendwo Elektronen aufstauen.
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Jon86
Captain
Anmeldungsdatum: 01.02.2009
Beiträge: 437
Wohnort: CGN
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| Verfasst am: Mo Feb 27, 2012 1:49 pm Titel: |
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| Zitat: | | Weil man sich den Stromfluss als eine Art Kette vorstellen muss. Die Kette insgesamt wird von den einzelnen Widerständen gebremst. |
Achso! Und deshalb ist es auch egal, von welcher Stromrichtung man ausgeht!
Dann nochmal zum Verhältnis I und U. So wie ich das jetzt verstanden habe, beeinflusst der Widerstand U unmittelbar, und als Folge davon sinkt I. Ist das richtig?
| Zitat: | | Wenn du GND gegen GND misst, hast du 0 V. Misst du GND gegen Versorgungsspannung, hast du bei deinem Beispiel -100 V (darum fließen die Elektronen zurück in die Quelle - aus technischer Stromrichtung gesehen). |
Ich stelle mir die Spannung als "Druck" auf die Elektronen in der Leitung vor. Ohne Spannung gegen Ende, würden die Elektronen stehen bleiben. Warum gehen sie zurück in die Quelle?
Dazu: Wenn ich einen Widerstand von 5 Ohm habe, heißt das doch, dass ich 5 Volt Spannung benötige, um einen Strom von einem Ampere durch den Widerstand zu bekommen, oder? Nehmen wir an, ich habe eine Ausgangsspannung von 15 Volt. Sind dann nach diesem Widerstand nur noch 10 Volt übrig?
Danke für deine Hilfe! Ohne wäre ich echt aufgeschmissen nächste Woche.
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Jon86
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Anmeldungsdatum: 01.02.2009
Beiträge: 437
Wohnort: CGN
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| Verfasst am: Di Feb 28, 2012 2:30 pm Titel: |
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Welche Spannung misst das Voltmeter:
Bei der Aufgabe weiß ich gar nicht, was die wollen, die Spannung ist doch gegeben? Ich rechte mit URI 0,8A aus, und was soll dann noch gemacht werden?
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sir_knollte
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Anmeldungsdatum: 19.12.2010
Beiträge: 162
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| Verfasst am: Di Feb 28, 2012 4:08 pm Titel: |
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Ja, die Spannung ist gegeben, aber die liegt oben an R1 und unten an R2 an. Die Spannung, die man aber wissen will, ist die, die im Voltmeter (V) gemessen wird. Der Strom ist in Reihenschaltungen überall gleich, also ist
I = U/Rges = 12V / 15 Ohm = 0,8A
Um jetzt die Spannung an R1 auszurechnen, einfach noch mal R1 rechnen:
U (R1) = R1 * I = 5 Ohm * 0,8A = 4V
Eine gute Seite mit wichtigen Formeln findest du hier: http://www.leifiphysik.de/web_ph10/grundwissen/06_formeln/formeln.htm
Dort steht bei Spannungsteilung, wie man diese Aufgabe einfacher lösen kann. Dann ist U1/U2 = R1/R2 bzw. U1/U = R1/Rges. Für diese Aufgabe dann
U1 = R1/Rges * U = (5 Ohm/15 Ohm) * 12V = V
sk |
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Jon86
Captain
Anmeldungsdatum: 01.02.2009
Beiträge: 437
Wohnort: CGN
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| Verfasst am: Di Feb 28, 2012 4:41 pm Titel: |
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Achso, alles klar!
Das Voltmeter misst die Spannung, die am Widerstand rausfliegt, also an dieser Stelle 4 Volt, richtig?
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Schienenschreck
Moderator
Anmeldungsdatum: 01.09.2008
Beiträge: 3244
Wohnort: ZZ9 Plural Z Alpha
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| Verfasst am: Di Feb 28, 2012 5:19 pm Titel: |
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| Jon86 hat folgendes geschrieben: | | Achso! Und deshalb ist es auch egal, von welcher Stromrichtung man ausgeht! |
Ja, es sei denn, Dioden sind eingebaut.
| Jon86 hat folgendes geschrieben: | | Dann nochmal zum Verhältnis I und U. So wie ich das jetzt verstanden habe, beeinflusst der Widerstand U unmittelbar, und als Folge davon sinkt I. Ist das richtig? |
Wenn du eine Festspannungsquelle hast und dir die Widerstandsreihe als Black Box mit zwei Klemmen vorstellst, beeinflusst diese Black Box den Strom.
URI-Dreieck, Strom- und Spannungsteiler merken, damit umgehen können und fertig.
| Jon86 hat folgendes geschrieben: | | Ich stelle mir die Spannung als "Druck" auf die Elektronen in der Leitung vor. Ohne Spannung gegen Ende, würden die Elektronen stehen bleiben. Warum gehen sie zurück in die Quelle? |
Weil die Quelle kontinuierlich eine gerichtete Kraft auf die Elektronen ausübt, also die Kette in Gang hält. Die erzeugt wie eine Pumpe eine Spannungsdifferenz. Im Pumpenbecken fließt unten das Wasser auch zur Pumpe.
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