So berechnen Sie einen Spannungsabfall über Widerständen

Eine einfache Stromkreis enthält eine Quelle von Stromspannung (eine Stromversorgung, wie eine Batterie, ein Generator oder die in Ihr Gebäude kommenden Versorgungskabel), ein Kabel zum Tragen wire Strom in Form von Elektronen und eine Quelle für elektrisches Widerstand. In Wirklichkeit sind solche Schaltungen selten einfach und enthalten eine Anzahl von Verzweigungs- und Wiederverbindungspunkten.

• Spannung (V) wird in Volt gemessen (das Symbol ist auch V); Strom (I) wird in Ampere oder "Ampere" (A) gemessen; und der Widerstand (R) wird in Ohm (Ω) gemessen.

Entlang der Zweige und manchmal entlang des Hauptstamms des Stromkreises werden Gegenstände wie Haushaltsgeräte (Lampen, Kühlschränke, Fernseher) platziert, die jeweils Strom ziehen, um sich selbst am Laufen zu halten. Aber was genau passiert aus physikalischer Sicht mit der Spannung und dem Strom innerhalb eines gegebenen elektrischen Schaltungsaufbaus, wenn jeder Widerstand angetroffen wird und die Spannung "abfällt"?

Ohm'sches Gesetz besagt, dass der Stromfluss Spannung geteilt durch Widerstand ist. Dies kann für einen Stromkreis als Ganzes, einen isolierten Satz von Zweigen oder für einen einzelnen Widerstand gelten, wie Sie sehen werden. Die gebräuchlichste Form dieses Gesetzes ist geschrieben:

Schaltungen können auf zwei grundlegende Arten angeordnet werden.

Reihenschaltung: Hier fließt der Strom vollständig auf einem Pfad, durch einen einzelnen Draht. Welche Widerstände der Strom auch immer auf dem Weg trifft, addieren sich einfach zum Gesamtwiderstand der gesamten Schaltung:

R_S = R₁ + R₂ +... + R_Nein (Reihenschaltung)

Parallelschaltung: In diesem Fall verzweigt sich ein Primärdraht (als rechter Winkel dargestellt) in zwei oder mehr andere Drähte mit jeweils eigenem Widerstand. In diesem Fall ist der Gesamtwiderstand gegeben durch:

1/R_P = 1/R₁ + 1/R₂ +... + 1/R_Nein (Parallelschaltung)

Wenn Sie diese Gleichung untersuchen, stellen Sie fest, dass Sie durch Addieren der Widerstände derselben Größe den Widerstand der gesamten Schaltung verringern. (Die Auswahl von 1 Ohm oder 1 Ω erleichtert die Mathematik.) Nach dem Ohmschen Gesetz erhöht dies tatsächlich den Strom!

Wenn dies nicht intuitiv erscheint, stellen Sie sich den Autostrom auf einer stark befahrenen Autobahn vor, die von einer einzigen Mautstelle bedient wird, die staut den Verkehr für eine Meile, und stellen Sie sich dann das gleiche Szenario mit vier weiteren Mautstellen vor, die mit der identisch sind zuerst. Dies wird den Fluss der Autos trotz technisch zusätzlicher Widerstände deutlich erhöhen.

Wenn Sie Spannungsabfälle an einzelnen Widerständen in Reihe finden möchten, gehen Sie wie folgt vor:

1. Berechnen Sie den Gesamtwiderstand, indem Sie die einzelnen R-Werte addieren.
2. Berechnen Sie den Strom im Stromkreis, der an jedem Widerstand gleich ist, da es nur einen Draht im Stromkreis gibt.
   
3. Berechnen Sie den Spannungsabfall an jedem Widerstand mit dem Ohmschen Gesetz.

Beispiel: Eine 24-V-Stromquelle und drei Widerstände sind angeschlossen in Serie mit R₁= 4 Ω, R₂= 2 Ω und R₃ = 6 Ω. Wie groß ist der Spannungsabfall an jedem Widerstand?
Berechnen Sie zuerst den Gesamtwiderstand: 4 + 2 + 6 = 12 Ω

Berechnen Sie als nächstes den Strom: 24 V/12 Ω = 2 A

Verwenden Sie nun den Strom, um den Spannungsabfall an jedem Widerstand zu berechnen. Unter Verwendung von V = IR für jedes der Werte von R₁, R₂ und R₃ sind 8 V, 4 V und 12 V.

Beispiel: Eine 24-V-Stromquelle und drei Widerstände sind angeschlossen parallel zu mit R₁= 4 Ω, R₂= 2 Ω und R₃ = 6 Ω, wie zuvor. Wie groß ist der Spannungsabfall an jedem Widerstand?

In diesem Fall ist die Geschichte einfacher: Unabhängig vom Widerstandswert ist der Spannungsabfall an jedem Widerstand gleich, sodass der Strom in diesem Fall die Variable über den Widerständen ist. Dies bedeutet, dass der Spannungsabfall an jedem nur die Gesamtspannung der Schaltung geteilt durch die Anzahl der Widerstände in der Schaltung ist, oder 24 V/3 = 8 V.

In den Ressourcen finden Sie ein Beispiel für eine Instanz, in der Sie mit einem automatischen Tool den Spannungsabfall in einer Art Schaltungsanordnung namens a calculate berechnen können Spannungsteiler.