Beim Erlernen der Grundlagen der elektrischen Schaltungstechnik kann ein solches Konzept wie die serielle Verbindung zweier Widerstände nicht umgangen werden. In diesem Artikel werden wir untersuchen, was der Begriff "serielle Verbindung" bedeutet und wie er in elektrischen Schaltungen verwendet wird.
Die serielle Verbindung von zwei Widerständen ist eine der einfachsten und verständlichsten Arten von elektrischen Verbindungen. Es besteht darin, dass die beiden Widerstände so miteinander verbunden sind, dass der elektrische Strom zuerst durch den ersten Widerstand und dann durch den zweiten fließt. Daher werden alle Ströme, die durch jeden der Widerstände fließen, als gleich angesehen.
Mit anderen Worten, in der seriellen Verbindung zweier Widerstände ist der Strom, der durch einen Widerstand fließt, derselbe wie der Strom, der durch einen anderen Widerstand fließt.
Das mathematische Gesetz, das die serielle Verbindung zweier Widerstände beschreibt, besagt, dass der Gesamtwiderstand in einer solchen Schaltung der Summe der Widerstände jedes Widerstands entspricht.
Das Verständnis der seriellen Verbindung von zwei Widerständen ist für komplexere elektrische Schaltungen von grundlegender Bedeutung und ermöglicht es Elektrotechnikern, das Verhalten von Signalen und elektrischer Energie im gesamten Spektrum von Industrie und Technik korrekt zu berechnen und vorherzusagen.
Was ist die serielle Verbindung von zwei Widerständen?
Bei einer solchen Verbindung fließt der Strom, der durch den ersten Widerstand fließt, in Reihe durch den zweiten Widerstand. Das heißt, die Widerstände der Widerstände addieren sich und bilden den Gesamtwiderstand der Schaltung.
Wenn der Gesamtwiderstand der Schaltung R1 + R2 ist, wobei R1 und R2 die Widerstände des ersten und zweiten Widerstands sind, wird die Stromstärke in dieser Schaltung durch das ohmsche Gesetz bestimmt – I = U / (R1 + R2), wobei I die Stromstärke und U die Spannung an der Schaltung ist. Daher wird die Stromstärke mit dem Anstieg des Gesamtwiderstands abnehmen.
Die serielle Verbindung von Widerständen findet breite Anwendung in der Elektronik und in elektrischen Schaltungen, wodurch die Stromstärke der einzelnen Schaltkreiskomponenten effektiv gesteuert werden kann.
| Erster Widerstand (R1) | Zweiter Widerstand (R2) | Gesamtwiderstand (R1 + R2) |
|---|---|---|
| 10 Ohm | 20 Ohm | 30 Ohm |
| 50 Ohm | 100 Ohm | 150 Ohm |
| 100 Ohm | 200 Ohm | 300 Ohm |
Verständliche Erklärung
Um zu verstehen, wie eine serielle Verbindung funktioniert, muss man sich vorstellen, dass Widerstände Hindernisse sind, durch die der Strom fließen muss. Wenn der Strom durch den ersten Widerstand fließt, stößt er auf den Widerstand dieses Widerstands und seine Kraft wird geschwächt. Der Strom setzt dann seinen Weg durch den zweiten Widerstand fort, wo er auf seinen Widerstand stößt und seine Kraft noch weiter nachlässt.
Infolgedessen ist der Strom in der seriellen Verbindung der Widerstände kleiner als wenn die Widerstände parallel geschaltet wären. Dies liegt daran, dass der Gesamtwiderstand der seriellen Verbindung der beiden Widerstände der Summe der Widerstände jedes Widerstands entspricht. Das heißt, der Gesamtwiderstand ist Rallgemein entspricht der Summe der Widerstände R1 und R2 (Rallgemein = R1 + R2).
Somit führt die serielle Verbindung der beiden Widerstände zu einem Anstieg des Gesamtwiderstands der Schaltung und einer Abnahme der Stromstärke. Dies ist wichtig, wenn Sie elektrische Schaltungen entwerfen, um die erforderlichen Strom- und Spannungswerte zu erreichen.
| Widerstand 1 | Widerstand 2 | Gesamtwiderstand (Rallgemein) |
|---|---|---|
| R1 | R2 | Rallgemein = R1 + R2 |
Begriffsbestimmung
Bei einer seriellen Verbindung von Widerständen wird der Gesamtwiderstand der Schaltung durch die Summe der Widerstände jedes Widerstands bestimmt. Dieses Gesetz der Summierung von Widerständen ist als ohmsches Gesetz bekannt: Der Gesamtwiderstand der Schaltung ist gleich der Summe der Widerstände aller Widerstände in der Schaltung.
Eine Besonderheit der seriellen Verbindung von Widerständen ist, dass der Strom, der durch beide Widerstände fließt, über die gesamte Länge der Schaltung konstant bleibt. Mit anderen Worten, in einer seriellen Schaltung ist die Stromstärke an allen Punkten gleich.
Die serielle Verbindung von zwei Widerständen wird häufig in der Elektrotechnik und Elektronik verwendet, um Schaltungen mit bestimmten Widerstandswerten zu erstellen. Dadurch können Sie den Stromfluss steuern und verschiedene elektrische Geräte und Systeme erstellen.
Wie es funktioniert
Wenn zwei Widerstände in einem elektrischen Stromkreis seriell miteinander verbunden sind, werden die Widerstände nacheinander mit einer Leitung verbunden. Ihre Eingänge sind so verbunden, dass die Kanten eines Widerstands mit den Kanten des anderen verbunden sind. Dies bedeutet, dass elektrischer Strom zuerst durch den ersten Widerstand und dann durch den zweiten fließt.
Die Widerstände in der seriellen Verbindung beeinflussen den Gesamtwiderstand der Schaltung. Der Gesamtwiderstand kann berechnet werden, indem die Widerstandswerte der beiden Widerstände addiert werden.
Wenn nur zwei Widerstände in einer Schaltung vorhanden sind, kann der Gesamtwiderstand anhand der Formel gefunden werden:
wobei Rtotal - Gesamtschaltungswiderstand,
R1 und R2 - die Widerstandswerte des ersten bzw. zweiten Widerstands.
Bei einer solchen Verbindung ist die Stromstärke in der Schaltung an jedem Widerstand gleich, aber die Spannung ist zwischen ihnen aufgeteilt. Das heißt, wenn zum Beispiel zwei Widerstände mit dem gleichen Widerstand in einer Schaltung vorhanden sind, wird die Hälfte der Spannung für jeden Widerstand fällig.
Einfluss auf den Widerstand
In der seriellen Verbindung der beiden Widerstände addieren sich ihre Widerstände. Wenn die Widerstände die gleichen Werte haben, ist der Gesamtwiderstand doppelt so groß wie der jedes Widerstands. Wenn zum Beispiel jeder Widerstand einen Widerstand von 100 Ohm hat, beträgt der Gesamtwiderstand 200 Ohm.
Wenn sich die Werte der Widerstände unterscheiden, hängt der Gesamtwiderstand von ihrem Verhältnis ab. Wenn der erste Widerstand R1 und der zweite Widerstand R2 aufweist, kann der Gesamtwiderstand (Rtotal) mit der Formel berechnet werden:
Rtotal = R1 + R2
Wenn also die Werte der Widerstände unterschiedlich sind, entspricht der Gesamtwiderstand der Summe ihrer Werte.
Wenn die Widerstände in Reihe geschaltet werden, bleibt der Gesamtstrom, der durch den Stromkreis fließt, konstant, da der Wert des Stroms in jedem Widerstand gleich ist. Die Spannung wird jedoch proportional zu ihren Widerständen zwischen Widerständen aufgeteilt. Das heißt, der größte Teil der Spannung fällt auf einen Widerstand mit größerem Widerstand und der kleinere auf einen Widerstand mit geringerem Widerstand.
Die serielle Verbindung von Widerständen ist eines der Hauptelemente in elektrischen Schaltungen und ist in einer Vielzahl von Geräten und Systemen weit verbreitet.
Berechnungsregel
Um den Widerstand einer seriellen Verbindung von zwei Widerständen zu berechnen, müssen Sie die Werte ihrer Widerstände addieren. Diese Regel basiert auf dem ohmschen Gesetz, das besagt, dass die Stromstärke, die durch einen Widerstand fließt, direkt proportional zur Spannung darauf ist und umgekehrt proportional zu seinem Widerstand ist.
Somit ist die Stromstärke bei einer seriellen Verbindung von zwei Widerständen an beiden Widerständen gleich, und die Spannung ist proportional zu ihren Widerständen zwischen ihnen verteilt. Dies bedeutet, dass der Gesamtwiderstand der Schaltung gleich der Summe der Widerstände der Widerstände ist.
Mathematisch kann diese Regel mit der folgenden Formel ausgedrückt werden:
Wobei R1 und R2 - die Widerstandswerte des ersten und zweiten Widerstands bzw.sum - gesamtwiderstand der Schaltung.
Diese Regel gilt nicht nur für zwei Widerstände, sondern auch für eine beliebige Anzahl von Widerständen, die nacheinander in Reihe geschaltet sind.
Vor- und Nachteile
- Vorteile:
- Einfach anzuschließen - Zwei Widerstände können über einen gemeinsamen Draht in Reihe geschaltet werden, ohne dass komplexe Schaltungen oder Geräte erforderlich sind;
- Einfache visuelle Bestimmung des Widerstands - Der Widerstand einer seriellen Verbindung von zwei Widerständen kann leicht als die Summe der Widerstände jedes Widerstands definiert werden;
- Wirtschaftlicher Vorteil - Die Verwendung von zwei einfachen Widerständen anstelle von einem mit großem Widerstand kann aus wirtschaftlicher Sicht vorteilhafter sein.
- Erhöhung des Gesamtwiderstands - Wenn zwei Widerstände aufeinanderfolgend verbunden sind, entspricht ihr Gesamtwiderstand der Summe der Widerstände jedes Widerstands, was zu einer Beeinträchtigung der Schaltungsleistung führen kann;
- Erhöhung der Widerstandskraft - Wenn zwei Widerstände in Folge angeschlossen werden, erhöht sich die Leistung jedes Widerstands, was zu Überhitzungsproblemen führen kann;
- Begrenzte Auswahl von Widerstandswerten - Bei Verwendung einer seriellen Verbindung von zwei Widerständen müssen diese Widerstände zu einem gewünschten Wert addiert werden, was die Flexibilität der Auswahl bestimmter Werte einschränkt.
Anwendungsbeispiele
Die serielle Verbindung von zwei Widerständen wird häufig in der Elektronik und Elektrotechnik verwendet. Einige Beispiele für Probleme, die mit einer seriellen Verbindung von Widerständen gelöst werden können, sind wie folgt:
Ein Beispiel Die Beschreibung Helligkeit der LED einstellen Die serielle Verbindung der beiden Widerstände wird verwendet, um einen Spannungsteiler zu erzeugen, mit dem Sie die Helligkeit der LED einstellen können. Durch das Ändern der Widerstandswerte können Sie die Spannung, die der LED zugeführt wird, und damit ihre Helligkeit ändern. Ladewiderstand für Transistor Wenn ein Transistor in einer Verstärkungsschaltung verwendet wird, kann die serielle Verbindung zweier Widerstände als Ladewiderstand verwendet werden. Der Ladewiderstand bestimmt den Ruhepunkt des Transistors und seine Betriebsparameter. Einstellen des voreingestellten Widerstands Wenn Sie einen bestimmten Widerstand erhalten möchten, der nicht verfügbar ist, können Sie die serielle Verbindung der beiden verfügbaren Widerstände verwenden, um einen Widerstand zu erhalten, der dem gewünschten Wert nahe kommt. Dies sind nur einige Beispiele für die Verwendung einer seriellen Verbindung von zwei Widerständen. Aufgrund der Einfachheit und Vielseitigkeit dieser Verbindung ist sie in vielen Bereichen der Elektronik und Elektrotechnik weit verbreitet.
