Reihen- und Parallelschaltung
In dieser Lektion lernst du, wie sich Spannung und Stromstärke in einer Reihenschaltung und in einer Parallelschaltung verteilen. Du erfährst, woran du die beiden Schaltungen erkennst und wie du den Gesamtwiderstand berechnest.
- Fach: Physik
- Klasse 9
- Thema: Elektrizität
- Dauer: 16 Min
- Niveau: Mittel
Ein Weg oder mehrere Wege
Sobald zwei Verbraucher in einem Stromkreis hängen, gibt es zwei Möglichkeiten, sie zu verbinden. In der Reihenschaltung liegen sie hintereinander auf einem einzigen Weg. Die Ladungsträger müssen zwangsläufig durch beide Bauteile hindurch, also ist die Stromstärke überall gleich groß. Die Spannung der Quelle teilt sich dagegen auf die Bauteile auf.
In der Parallelschaltung bekommt jeder Verbraucher seinen eigenen Zweig. Jeder Zweig ist direkt mit beiden Polen der Quelle verbunden, deshalb liegt an jedem Bauteil die volle Quellenspannung an. Aufgeteilt wird hier stattdessen die Stromstärke: Der Gesamtstrom verzweigt sich an der Abzweigung und addiert sich danach wieder.
Im Haushalt sind alle Steckdosen und Lampen parallel geschaltet. Nur so bekommt jedes Gerät seine 230 V, und nur so bleibt der Rest an, wenn ein Gerät ausgeschaltet wird. Ein typischer Fehler in Klausuren ist, die Regeln zu vertauschen und in der Parallelschaltung die Spannung aufzuteilen. Die Merkhilfe: Was sich aufteilen muss, ist immer das, wofür es mehrere Wege gibt – bei parallelen Wegen der Strom, bei einem Weg mit mehreren Bauteilen die Spannung.
Reihenschaltung oder Parallelschaltung?
Beide Schaltungen folgen festen Regeln. Wenn du weißt, welcher Fall vorliegt, kennst du sofort, welche Größe gleich bleibt und welche sich aufteilt.
Reihenschaltung
Die Bauteile liegen hintereinander auf einem einzigen Strompfad. Es gibt keine Verzweigung.
Beispiele
- I ist überall gleich: I = I₁ = I₂
- Spannungen addieren sich: U = U₁ + U₂
- Gesamtwiderstand: R = R₁ + R₂
Signalwörter
- nur ein Weg für den Strom
- Spannung teilt sich auf die Bauteile auf
- Gesamtwiderstand ist größer als jeder Einzelwiderstand
- fällt ein Bauteil aus, ist der ganze Kreis unterbrochen
Parallelschaltung
Jedes Bauteil liegt in einem eigenen Zweig zwischen denselben beiden Knotenpunkten.
Beispiele
- U ist überall gleich: U = U₁ = U₂
- Ströme addieren sich: I = I₁ + I₂
- Gesamtwiderstand: 1/R = 1/R₁ + 1/R₂
Signalwörter
- mehrere Wege, Verzweigungspunkte im Schaltbild
- an jedem Bauteil liegt die volle Quellenspannung
- Gesamtwiderstand ist kleiner als der kleinste Einzelwiderstand
- fällt ein Bauteil aus, laufen die anderen weiter
- Steckdosen und Lampen im Haushalt
Beispielrechnung
Zwei Widerstände mit 20 Ω und 30 Ω liegen in Reihe an einer Quelle mit 10 V. Wie groß sind die Stromstärke und die Teilspannung am ersten Widerstand?
Gegeben:
- R₁20 Ω
- R₂30 Ω
- U10 V
Gesucht:
I und U₁Lösung:
- RR₁ + R₂20 Ω + 30 Ω50 Ω
- IUR10 V50 Ω0,2 A
- U₁R₁ · I20 Ω · 0,2 A4 V
Im Kreis fließen 0,2 A, am ersten Widerstand fallen 4 V ab. Am zweiten sind es die restlichen 6 V.
Jetzt bist du dran
Zwei Lampen sind parallel an eine Quelle mit 12 V angeschlossen. Welche Spannung liegt an der zweiten Lampe?
Noch nicht. In der Parallelschaltung liegt an jedem Zweig die volle Quellenspannung, also 12 V. Aufgeteilt wird hier nur die Stromstärke.
Das Wichtigste in Kürze
- Reihenschaltung: gleiche Stromstärke, Spannungen addieren sich.
- Parallelschaltung: gleiche Spannung, Stromstärken addieren sich.
- In Reihe gilt R = R₁ + R₂, parallel gilt 1/R = 1/R₁ + 1/R₂.
- Der Gesamtwiderstand einer Parallelschaltung ist kleiner als jeder Einzelwiderstand.
- Typischer Fehler: In der Parallelschaltung teilt sich nicht die Spannung, sondern der Strom.
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Das solltest du vorher können
Das kommt als Nächstes
- Elektrische Leistung und Arbeit
- Widerstand und Leiterlängein Arbeit