Grundlagen der Reihenschaltung und Parallelschaltung von elektrischen Bauteilen: Ein Leitfaden zur Berechnung der Leistung

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In der Elektrotechnik sind Reihenschaltungen und Parallelschaltungen fundamentale Konzepte. Diese beiden Schaltungsarten unterscheiden sich erheblich in der Art und Weise, ebenso wie Strom und Spannung verteilt werden. Oft stellt sich die Frage: Wie ermittelt man die Leistungen der einzelnen Verbraucher, ohne die Gesamtleistung zu kennen? Lassen Sie uns dies näher untersuchen.

Zunächst betrachten wir die Reihenschaltung. Hier fließt der gleiche Strom durch alle Widerstände. Es ist wichtig zu verstehen, dass das ohmsche Gesetz - Spannung, Strom und Widerstand - die Grundlage für die Leistungsermittlung bildet. Bei zwei Widerständen können wir die Leistung berechnen wenn wir die Spannung an ihnen kennen.

Die Leistung an einem Widerstand **R1* wird folgendermaßen berechnet: P1 = U1 I. Hierbei ist **U1 die Spannung an R1 und I der Strom der genauso viel mit für beide Widerstände ist. Für den zweiten Widerstand R2* gilt ähnliches: P2 = U2 I. Somit ergibt sich die Gesamtleistung der Schaltung als Summe der beiden Leistungen: Pgesamt = P1 + P2.

Im Gegensatz dazu steht die Parallelschaltung. In diesem Fall ist die Spannung an jedem Verbraucher identisch ´ was bedeutet ` dass die Stromstärke sich aufteilt. Wenn wir also P1 und P2 berechnen wollen » verwenden wir die Annahme « dass die Spannung an beiden Widerständen gleich ist. Das führt uns zu folgenden Formeln:

Es gilt P1 = U I1 und P2 = U I2, obwohl dabei **U** die dauerhafte Spannung über die genau geschalteten Widerstände ist. Hier zeigt sich der Unterschied zur Reihenschaltung klar: Der Gesamtstrom ist hier die Summe der Ströme: Igesamt = I1 + I2. Daraus ergibt sich ebenfalls die Gesamtleistung: Pgesamt = P1 + P2.

Um diese Konzepte weiter zu verdeutlichen schauen wir auf aktuelle Daten. Im Jahr 2023 lag die durchschnittliche Spannung eines Haushaltsnetzanschlusses in Deutschland bei 230 Volt. Widerstände von 10 Ohm und auch 5 Ohm sind in typischen Elektrogeräten häufig anzutreffen. Mit den genannten Werten ließe sich die Leistung leicht ermitteln. Angenommen, zwei Widerstände sind in Reihe geschaltet: R1 = 10 Ohm und R2 = 5 Ohm und der Strom beträgt 2 Ampere. Die Spannung an R1 wäre 20 Volt und die Leistung P1 = U1 I = 20 2 ergibt 40 Watt. Für R2, mit einer Spannung von 10 Volt ist die Leistung P2 = 10 * 2 = 20 Watt. Die Gesamtleistung beträgt dadurch 60 Watt.

Zusammengefasst lässt sich sagen die Leistung in Reihenschaltungen und Parallelschaltungen lässt sich leicht bestimmen, sobald entweder Spannung oder Strom bekannt sind. Mathematische Grundkenntnisse kombinieren sich hier mit physikalischen Prinzipien. Letztlich ist jede Schaltung einzigartig und erfordert eine genaue Untersuchung. Um Schaltungen zu gestalten und zu verstehen ist dieses Wissen essenziell.