Reihen- und Parallelwiderstände
1. Verfahren zur Erzeugung und Messung von Strom, Spannung und Widerstand
- Erhalten Sie eine Stromquelle, eine Spannungsquelle und zwei Multimeter, die Spannung, Strom, Messen und Widerstand.
- Erhalten Sie zwei 100-Ω Widerstände und zwei 10-Ω-Widerstände.
- Erhalten Sie ein Steckbrett, das ist eine günstige Plattform zu verbinden und organisieren verschiedene Schaltkreiselemente. Das Steckbrett hat viele Gruppen von Pins. Die Pins der einzelnen Gruppen auf der Rückseite der Platine miteinander verbunden sind, und Kabel eingesteckt in der gleichen Gruppe sind kurzgeschlossen. Ein Draht in die gleiche Gruppe von Pins angeschlossen, wie ein Terminal ein Schaltkreiselement an das Terminal angeschlossen ist. Verschiedene Endgeräten ein Schaltkreiselement soll nicht kurzgeschlossen werden sollte in anderen Pin Gruppen angeschlossen werden. Im folgenden wird die Wirkung von zwei Anschlussklemmen bedeutet stecken sie in die gleiche Pingruppe (in den Figuren unverwechselbare Knoten gekennzeichnet "a", "b" und "C" sind unverwechselbare Pin-Gruppen auf dem Steckbrett). Dies geschieht unter der Voraussetzung, dass solche Klemmen von Drähten vorgenommen werden, die bequem in einem Stiftloch eingefügt werden können. Ansonsten ist es möglich, Kabel, Bananenstecker und Klammern verwenden, um elektrische Anschlüsse (z. B. von einem Terminal auf dem Instrument zu einem exponierten Pin Bein auf dem Steckbrett).
- Verbinden Sie den Ausgang der aktuellen Quelle an einem Terminal von der 100-Ω-Widerstand, und dann Terminal des Widerstands zurück zum anderen Terminal der Stromquelle.
- 1 mA Strom durch den Widerstand zu erzeugen.
- Wählen Sie die Spannungsmessung oder Voltmeter Modus des Multimeters, und verbinden Sie die zwei Klemmen des Multimeters an die beiden Klemmen des Widerstands. Maßnahme der Spannungsabfall überqueren den Widerstand.
- Ein positiver Wert bedeutet, dass das Potential an den Pluspol des Multimeters höher als an den Minuspol. Verwenden Sie die Spannung um zu überprüfen, das ohmsche Gesetz Beziehung (Abbildung 3).
- Als nächstes verbinden Sie ein Terminal von einer Spannungsquelle mit einem Terminal des Widerstands, und verbinden Sie andere Terminal des Widerstandes zurück zum anderen Terminal von der Spannungsquelle zu. 10 V Spannung über der 100-Ω-Widerstand zu produzieren.
- Verwenden Sie das Multimeter in der Strommessung oder Amperemeter Modus, und schließen Sie die Sonden in Serie mit dem Widerstand. Messen Sie den Strom durch den Widerstand.
- Ein positiver Wert bedeutet, dass der elektrische Strom vom Pluspol des Multimeters zum Minuspol fließt. Überprüfen Sie anschließend, ohmsche Gesetz (Abbildung 4).
- Beachten Sie, dass das Multimeter in Reihe mit einem Widerstand zu seinen Strom (Amperemeter) zu messen sein muss, sondern muss parallel zu einem Widerstand, der Spannungsabfall (Voltmeter) zu messen. Bei diesen Messungen gehen davon aus, dass die "Innenwiderstand" das Amperemeter sehr klein ist, sondern dass das Voltmeter sehr groß ist. Stimmt dies nicht konsequent würde dann den Strom oder Spannung gemessen am laufenden Meter von den Wert vor dem Anschluss des Messgeräts unterscheiden.
- Zu guter Letzt messen Sie direkt den Widerstand mit dem Multimeter (Abbildung 5) durch die Wahl des Messmodus Widerstand. Verbinden Sie die zwei Klemmen des Zählers mit den beiden Terminals des Widerstands und lesen Sie den Widerstand zu. Bestätigen Sie, dass der Widerstand anhand der Messungen von Strom und Spannung sinnvoll.
Abbildung 3: Schaltplan der Beschaffung eines Stroms durch den Widerstand R und Messspannung.
Abbildung 4: Schaltplan der Beschaffung einer Spannung über den Widerstand R und die Messung der aktuellen.
Abbildung 5: Verbindung von einem Multimeter auf Widerstand der einen Widerstand zu messen.
(2) Widerstände in Serie
- Verbinden Sie zwei 100-Ω-Widerstände in Serie (siehe Abbildung 1). Auf dem Steckbrett, dies bedeutet, dass zwei verschiedene Pin-Gruppen (nicht kurzgeschlossen), die beiden Enden des ersten Widerstands einstecken sagen Gruppe ein und b, und stecken Sie die beiden Enden des zweiten Widerstandes in Pin Gruppen b und c (c ist noch eine weitere Pin-Gruppe nicht kurzgeschlossen, ein und b).
- Verbinden Sie einen gemeinsamen Strom von 10 mA durch beide Widerstände mit einer Stromquelle, wie unter Punkt 1.4 beschrieben.
- Messen Sie mit einem Multimeter Voltmeter Modus, des Spannungsabfalls über jeden Widerstand. Bestätigen Sie dann die Widerstandswerte R1 und R2 mit Hilfe des Ohmschen Gesetzes.
- Verwenden Sie jetzt das Voltmeter die Spannung V über die gesamte Serie Kombination messen (zwischen den Punkten a und c in Abbildung 1), und der gesamten Reihenwiderstand erhalten.
- Geben Sie die gemessenen Widerstandswerte, wie in Tabelle 1dargestellt.
- Trennen Sie die Stromquellen und Meter, dann verwenden Sie eine Spannungsquelle insgesamt 10 V für beide Widerstände bereitstellen (zwischen den Punkten a und C).
- Ein Multimeter Amperemeter Modus verwenden, um den Strom zu messen (ich1) R1, und die aktuelle Eingabe (ich2) Eingabe von R2.
- Stellen Sie sicher, dass ich1 ist gleich I2 (oder ungefähr gleich, ein kleinen Unterschied könnte durch leicht unterschiedliche Konfigurationen, einschließlich Draht-Widerstände, die leicht geändert werden).
- Wiederholen Sie das Verfahren in Schritt 2.1 für zwei 10-Ω-Widerstände in Serie, und Messen Sie der Draht-Widerstand mit dem Multimeter.
- Wiederholen Sie das Verfahren in Schritt 2.1 für ein 100-Ω-Widerstand in Reihe mit einem 10-Ω-Widerstand, und wiederholen Sie die Widerstandsmessungen.
3. Widerstände parallel
- Zwei 100-Ω-Widerstände parallel zu verbinden (siehe Abbildung 2). Auf dem Steckbrett stecken Sie die beiden Enden jedes Widerstandes in zwei Pin Gruppen sagen ein und b.
- Quelle einen gemeinsame Spannungsabfall v = 10 V mit einer Spannungsquelle.
- Verwenden Sie ein Multimeter, um den Strom messen ich1 Eingabe R1, und bestätigt damit, dass R1 = V / ich1. Dann Messe ich2 Eingabe R2, und bestätigt damit, dass R2 = V / ich2.
- Setzen Sie nun die Amp-Meter vor die parallele Kombination (vor Punkt a in Abbildung 2), und erhalten Sie die gesamte Serienwiderstand R = V / ich.
- Wiederholen Sie die oben in Schritt 3.1, für zwei 10-Ω-Widerstände parallel, und wieder für ein 100-Ω-Widerstand parallel mit einem 10-Ω Widerstand.
(4) LEDs in Serie und Parallelschaltung
- Erhalten Sie zwei kleine LED-Lichtquellen, die als zwei Widerstände behandelt werden können.
- 1 Power-LED (ähnliche Verbindung als Schritt 1.5) schließen Sie 1 V Quelle an, und beobachten Sie seine Helligkeit.
- Nun verbinden Sie die beiden LEDs parallel zwischen 1 V-Quelle (ähnliche Verbindung wie in Schritt 3.1), und beobachten Sie ihre Helligkeit.
- Nun verbinden Sie die beiden LEDs in Serie und zwischen 1 V-Quelle (ähnliche Verbindung als Schritt 2.1.5), und beobachten Sie ihre Helligkeit wieder.
Quelle: Yong P. Chen, PhD, Department of Physics & Astronomie, College of Science, Purdue University, West Lafayette, IN
Dieses Experiment zeigt, wie…
1. Verfahren zur Erzeugung und Messung von Strom, Spannung und Widerstand
- Erhalten Sie eine Stromquelle, eine Spannungsquelle und zwei Multimeter, die Spannung, Strom, Messen und Widerstand.
- Erhalten Sie zwei 100-Ω Widerstände und zwei 10-Ω-Widerstände.
- Erhalten Sie ein Steckbrett, das ist eine günstige Plattform zu verbinden und organisieren verschiedene Schaltkreiselemente. Das Steckbrett hat viele Gruppen von Pins. Die Pins der einzelnen Gruppen auf der Rückseite der Platine miteinander verbunden sind, und Kabel eingesteckt in der gleichen Gruppe sind kurzgeschlossen. Ein Draht in die gleiche Gruppe von Pins angeschlossen, wie ein Terminal ein Schaltkreiselement an das Terminal angeschlossen ist. Verschiedene Endgeräten ein Schaltkreiselement soll nicht kurzgeschlossen werden sollte in anderen Pin Gruppen angeschlossen werden. Im folgenden wird die Wirkung von zwei Anschlussklemmen bedeutet stecken sie in die gleiche Pingruppe (in den Figuren unverwechselbare Knoten gekennzeichnet "a", "b" und "C" sind unverwechselbare Pin-Gruppen auf dem Steckbrett). Dies geschieht unter der Voraussetzung, dass solche Klemmen von Drähten vorgenommen werden, die bequem in einem Stiftloch eingefügt werden können. Ansonsten ist es möglich, Kabel, Bananenstecker und Klammern verwenden, um elektrische Anschlüsse (z. B. von einem Terminal auf dem Instrument zu einem exponierten Pin Bein auf dem Steckbrett).
- Verbinden Sie den Ausgang der aktuellen Quelle an einem Terminal von der 100-Ω-Widerstand, und dann Terminal des Widerstands zurück zum anderen Terminal der Stromquelle.
- 1 mA Strom durch den Widerstand zu erzeugen.
- Wählen Sie die Spannungsmessung oder Voltmeter Modus des Multimeters, und verbinden Sie die zwei Klemmen des Multimeters an die beiden Klemmen des Widerstands. Maßnahme der Spannungsabfall überqueren den Widerstand.
- Ein positiver Wert bedeutet, dass das Potential an den Pluspol des Multimeters höher als an den Minuspol. Verwenden Sie die Spannung um zu überprüfen, das ohmsche Gesetz Beziehung (Abbildung 3).
- Als nächstes verbinden Sie ein Terminal von einer Spannungsquelle mit einem Terminal des Widerstands, und verbinden Sie andere Terminal des Widerstandes zurück zum anderen Terminal von der Spannungsquelle zu. 10 V Spannung über der 100-Ω-Widerstand zu produzieren.
- Verwenden Sie das Multimeter in der Strommessung oder Amperemeter Modus, und schließen Sie die Sonden in Serie mit dem Widerstand. Messen Sie den Strom durch den Widerstand.
- Ein positiver Wert bedeutet, dass der elektrische Strom vom Pluspol des Multimeters zum Minuspol fließt. Überprüfen Sie anschließend, ohmsche Gesetz (Abbildung 4).
- Beachten Sie, dass das Multimeter in Reihe mit einem Widerstand zu seinen Strom (Amperemeter) zu messen sein muss, sondern muss parallel zu einem Widerstand, der Spannungsabfall (Voltmeter) zu messen. Bei diesen Messungen gehen davon aus, dass die "Innenwiderstand" das Amperemeter sehr klein ist, sondern dass das Voltmeter sehr groß ist. Stimmt dies nicht konsequent würde dann den Strom oder Spannung gemessen am laufenden Meter von den Wert vor dem Anschluss des Messgeräts unterscheiden.
- Zu guter Letzt messen Sie direkt den Widerstand mit dem Multimeter (Abbildung 5) durch die Wahl des Messmodus Widerstand. Verbinden Sie die zwei Klemmen des Zählers mit den beiden Terminals des Widerstands und lesen Sie den Widerstand zu. Bestätigen Sie, dass der Widerstand anhand der Messungen von Strom und Spannung sinnvoll.
Abbildung 3: Schaltplan der Beschaffung eines Stroms durch den Widerstand R und Messspannung.
Abbildung 4: Schaltplan der Beschaffung einer Spannung über den Widerstand R und die Messung der aktuellen.
Abbildung 5: Verbindung von einem Multimeter auf Widerstand der einen Widerstand zu messen.
(2) Widerstände in Serie
- Verbinden Sie zwei 100-Ω-Widerstände in Serie (siehe Abbildung 1). Auf dem Steckbrett, dies bedeutet, dass zwei verschiedene Pin-Gruppen (nicht kurzgeschlossen), die beiden Enden des ersten Widerstands einstecken sagen Gruppe ein und b, und stecken Sie die beiden Enden des zweiten Widerstandes in Pin Gruppen b und c (c ist noch eine weitere Pin-Gruppe nicht kurzgeschlossen, ein und b).
- Verbinden Sie einen gemeinsamen Strom von 10 mA durch beide Widerstände mit einer Stromquelle, wie unter Punkt 1.4 beschrieben.
- Messen Sie mit einem Multimeter Voltmeter Modus, des Spannungsabfalls über jeden Widerstand. Bestätigen Sie dann die Widerstandswerte R1 und R2 mit Hilfe des Ohmschen Gesetzes.
- Verwenden Sie jetzt das Voltmeter die Spannung V über die gesamte Serie Kombination messen (zwischen den Punkten a und c in Abbildung 1), und der gesamten Reihenwiderstand erhalten.
- Geben Sie die gemessenen Widerstandswerte, wie in Tabelle 1dargestellt.
- Trennen Sie die Stromquellen und Meter, dann verwenden Sie eine Spannungsquelle insgesamt 10 V für beide Widerstände bereitstellen (zwischen den Punkten a und C).
- Ein Multimeter Amperemeter Modus verwenden, um den Strom zu messen (ich1) R1, und die aktuelle Eingabe (ich2) Eingabe von R2.
- Stellen Sie sicher, dass ich1 ist gleich I2 (oder ungefähr gleich, ein kleinen Unterschied könnte durch leicht unterschiedliche Konfigurationen, einschließlich Draht-Widerstände, die leicht geändert werden).
- Wiederholen Sie das Verfahren in Schritt 2.1 für zwei 10-Ω-Widerstände in Serie, und Messen Sie der Draht-Widerstand mit dem Multimeter.
- Wiederholen Sie das Verfahren in Schritt 2.1 für ein 100-Ω-Widerstand in Reihe mit einem 10-Ω-Widerstand, und wiederholen Sie die Widerstandsmessungen.
3. Widerstände parallel
- Zwei 100-Ω-Widerstände parallel zu verbinden (siehe Abbildung 2). Auf dem Steckbrett stecken Sie die beiden Enden jedes Widerstandes in zwei Pin Gruppen sagen ein und b.
- Quelle einen gemeinsame Spannungsabfall v = 10 V mit einer Spannungsquelle.
- Verwenden Sie ein Multimeter, um den Strom messen ich1 Eingabe R1, und bestätigt damit, dass R1 = V / ich1. Dann Messe ich2 Eingabe R2, und bestätigt damit, dass R2 = V / ich2.
- Setzen Sie nun die Amp-Meter vor die parallele Kombination (vor Punkt a in Abbildung 2), und erhalten Sie die gesamte Serienwiderstand R = V / ich.
- Wiederholen Sie die oben in Schritt 3.1, für zwei 10-Ω-Widerstände parallel, und wieder für ein 100-Ω-Widerstand parallel mit einem 10-Ω Widerstand.
(4) LEDs in Serie und Parallelschaltung
- Erhalten Sie zwei kleine LED-Lichtquellen, die als zwei Widerstände behandelt werden können.
- 1 Power-LED (ähnliche Verbindung als Schritt 1.5) schließen Sie 1 V Quelle an, und beobachten Sie seine Helligkeit.
- Nun verbinden Sie die beiden LEDs parallel zwischen 1 V-Quelle (ähnliche Verbindung wie in Schritt 3.1), und beobachten Sie ihre Helligkeit.
- Nun verbinden Sie die beiden LEDs in Serie und zwischen 1 V-Quelle (ähnliche Verbindung als Schritt 2.1.5), und beobachten Sie ihre Helligkeit wieder.
Einfache Schaltungen wie in Reihe oder parallel geschaltete Widerstandselemente sind Schlüsselkomponenten komplexer elektrischer Schaltungen.
Die Reihenschaltung von Widerständen führt zu einer Teilung der Spannung bei gleichem Strom.
Umgekehrt, wenn Widerstände parallel geschaltet werden, führt dies zu einer Teilung des Stroms und die Spannung an den Widerständen ist gleich. Um die Funktionsweise eines elektrischen Schaltkreises, ob einfach oder komplex, zu verstehen, wird das Ohmsche Gesetz verwendet.
In diesem Video werden die Grundlagen der Reihen- und Parallelschaltung von elektrischen ohmschen Komponenten erläutert und die Prinzipien der Berechnung von Spannung und Strom für diese Schaltungen auf der Grundlage des Ohmschen Gesetzes erläutert.
Gemäß dem Ohmschen Gesetz ist der Strom 'I' durch einen Widerstand des Widerstands 'R' direkt proportional zum Spannungsabfall 'V' über den Widerstand oder der Spannungsabfall ist das Produkt aus dem Widerstand 'R' und dem Strom 'I'.
Werden zwei Widerstände, R1 und R2, in Reihe geschaltet, also nacheinander, dann fließt durch beide Widerstände derselbe Strom.
In diesem Fall ist der gesamte Spannungsabfall 'V' gleich der Summe des Spannungsabfalls über jeden Widerstand. Wenn wir das Ohmsche Gesetz auf die Spannungen V1 und V2 anwenden und die Ströme gleich sind, leiten wir den Gesamtspannungsabfall gleich der Summe der Widerstände R1 und R2 multipliziert mit dem Strom 'I' ab.
Wenn man I auf die andere Seite der Gleichung verschiebt, erhält man V/I, das gemäß dem Ohmschen Gesetz der gesamte effektive Widerstand der Schaltung 'R' ist. "R" ist also einfach die Summe der einzelnen Widerstände.
Diese Regel gilt für eine beliebige Anzahl von Widerständen, die in Reihe geschaltet sind.
Umgekehrt, wenn die beiden Widerstände parallel geschaltet sind, was bedeutet, dass sie beide zwischen zwei gemeinsam genutzten Klemmen verdrahtet sind, dann haben beide Widerstände den gleichen Spannungsabfall.
Der Gesamtstrom 'I' wird jedoch zwischen den Widerständen aufgeteilt und ist somit gleich der Summe der Einzelströme der Schaltung. Wenn wir nun diese aktuelle Gleichung nehmen, wenden wir sie an? Ohmsches Gesetz, heben Sie die Spannungen auf beiden Seiten auf, da sie für parallele Widerstände gleich sind, und ordnen Sie die Gleichung für den effektiven Widerstand 'R' neu an, wir stellen fest, dass R gleich der 'Produkt-über-Summe' der beiden Einzelwiderstände ist
Kehren wir zur Gleichung vor der Umlagerung zurück. Die Kehrseite des Widerstands ist der Leitwert "G". Daher ist der effektive Leitwert für zwei parallele Widerstände gleich der Summe der beiden Leitwertwerte.
Diese Regel kann auch auf mehrere parallel geschaltete Widerstände erweitert werden.
Das folgende Experiment demonstriert die schrittweise Methode, Widerstände in beiden Konfigurationen anzuschließen und die Schaltkreise nach dem Ohmschen Gesetz zu analysieren.
Sammeln Sie zunächst die notwendigen Materialien und Instrumente, nämlich eine Stromquelle, eine Spannungsquelle, zwei Multimeter, zwei 100-Ohm-Widerstände, zwei 10-Ohm-Widerstände und ein Steckbrett.
Verbinden Sie mit dem Steckbrett ein Ende eines 100-Ohm-Widerstands mit dem Ausgangsanschluss der Stromquelle. Verbinden Sie dann das andere Ende des 100-Ohm-Widerstands mit dem gegenüberliegenden Anschluss der Quelle.
Erzeugen Sie anschließend einen Strom von 10 Milliampere durch den Widerstand und versetzen Sie das Multimeter in den Spannungsmessmodus. Verbinden Sie nun die beiden Klemmen des Multimeters mit den beiden Anschlüssen des Widerstands und messen Sie den Spannungsabfall über dem Widerstand.
Ein positiver Messwert bedeutet, dass das Potential am Pluspol des Multimeters höher ist als das am Minuspol. Mit dieser Spannungsanzeige kann das Ohmsche Gesetz verifiziert werden.
Legen Sie als Nächstes eine Spannung von 1 Volt an den 100-Ohm-Widerstand an. Stellen Sie nun das Multimeter in den Strommessmodus. Verbinden Sie die Klemmen des Multimeters in Reihe mit dem Widerstand und messen Sie den Strom durch ihn.
Ein positiver Stromwert bedeutet, dass der Strom vom Pluspol zum Minuspol des Multimeters fließt. Anhand des gemessenen Stroms kann das Ohmsche Gesetz verifiziert werden.
Trennen Sie als Nächstes die Spannungsquelle vom Widerstand. Stellen Sie das Multimeter auf den Widerstandsmessmodus ein. Verbinden Sie die beiden Klemmen des Multimeters mit den beiden Anschlüssen des Widerstands und messen Sie direkt den Widerstand.
Der gemessene Widerstand sollte das Ohmsche Gesetz und zuvor gemessene Strom- und Spannungsmessungen erneut bestätigen.
Verbinden Sie zunächst zwei 100-Ohm-Widerstände in Reihe auf dem Steckbrett. Schließen Sie sie dann wie im vorherigen Abschnitt beschrieben an die Stromquelle an und legen Sie einen Strom von 10 Milliampere durch beide Widerstände an.
Messen Sie mit dem Multimeter im Voltmeter-Modus den Spannungsabfall an jedem Widerstand und an der gesamten Reihenkombination.
Legen Sie als Nächstes eine Spannung von 10 Volt an beide Widerstände an. Stellen Sie dann das Multimeter in den Amperemeter-Modus und messen Sie den Strom durch jeden Widerstand.
Verbinden Sie zwei 100-Ohm-Widerstände parallel. Schließen Sie sie dann wie zuvor beschrieben an eine Spannungsquelle an. Legen Sie eine 10-Volt-Spannung an die Widerstände an.
Messen Sie mit dem Multimeter im Amperemeter-Modus den Strom durch jeden Widerstand und durch die gesamte parallele Kombination von Widerständen.
Die Helligkeit von Glühbirnen hängt nicht nur von der angelegten Spannung ab, sondern auch davon, ob sie in Reihe geschaltet sind und/oder mit anderen Bauteilen
Besorgen Sie sich zwei Leuchtdioden oder Glühbirnen mit jeweils einem Widerstand von wenigen Ohm, die anstelle der Widerstände verwendet werden können. Schließen Sie eine Glühbirne wie zuvor beschrieben an die Spannungsquelle an. Legen Sie eine Ein-Volt-Spannung an die Glühbirne an und beobachten Sie ihre Helligkeit.
Schalten Sie nun die Spannungsquelle aus und schließen Sie die zweite Glühbirne parallel zur ersten an. Legen Sie eine Ein-Volt-Spannung über die parallele Kombination an und beobachten Sie die Helligkeit beider Glühbirnen.
Schalten Sie abschließend die Spannungsquelle aus und schalten Sie die Glühbirnen wieder in Reihe ein. Legen Sie eine Ein-Volt-Spannung über die Reihenkombination an und beobachten Sie die Helligkeit beider Glühbirnen.
Nachdem wir nun die Protokolle überprüft haben, schauen wir uns die Ergebnisse der Reihenschaltung von Widerständen in Reihe und parallel an
Die Ergebnisse des Serienexperiments zeigen, dass gemäß dem Ohmschen Gesetz die Spannung an jedem Widerstand direkt proportional zum jeweiligen Widerstand ist. Darüber hinaus ist die Spannung an beiden Widerständen die Summe der Spannungen an jedem Widerstand. Während der Strom, der durch jeden Widerstand und durch die Kombination fließt, gleich ist. Darüber hinaus ist der Gesamtwiderstand der Schaltung gleich der Summe der beiden Einzelwiderstände.
Dies beweist die vorhergesagten Spannungs-, Strom- und Widerstandsbeziehungen für eine Reihenkombination.
Wenn die Widerstände jedoch parallel geschaltet sind, ist der Strom an jedem Widerstand gemäß dem Ohmschen Gesetz umgekehrt proportional zum Widerstand. Darüber hinaus ist der Gesamtstrom, der durch die parallele Kombination fließt, die Summe der einzelnen Ströme, aber die Spannung an jedem Widerstand und an der Kombination ist gleich.
Wenn wir schließlich die Widerstandswerte in Leitwertwerte umwandeln, zeigen die Ergebnisse, dass der Gesamtleitwert der Schaltung gleich der Summe der beiden einzelnen Leitwertwerte ist. Dadurch werden die theoretischen Beziehungen zwischen Spannung, Strom und Leitwert für eine parallele Kombination validiert.
Wenn die Glühbirnen in Reihe oder parallel geschaltet werden, werden unterschiedliche Helligkeitsstufen der Glühbirne beobachtet. Wenn Glühbirnen parallel geschaltet werden, haben beide Glühbirnen eine ähnliche Helligkeit wie die einzelne Glühbirne, die an dieselbe Spannungsquelle angeschlossen ist.
Dies liegt daran, dass die Glühbirnen mit Spannung betrieben werden und die parallel geschalteten Glühbirnen jeweils die gleiche Spannung von 1 Volt haben, wie bei einer einzelnen Glühbirne.
Auf der anderen Seite sind die beiden in Reihe geschalteten Glühbirnen dunkler als die einzelne Glühbirne. Das liegt daran, dass die beiden in Reihe geschalteten Glühbirnen jeweils nur 0,5 V erhalten, da die Spannung zwischen ihnen aufgeteilt wird.
Reihen- und Parallelwiderstandsverbindungen sind in Schaltungsanwendungen üblich. Schauen wir uns nun einige Beispiele an, wo diese verwendet werden.
Eine häufige Anwendung der Reihenschaltung ist eine Spannungsteilerschaltung, die eine größere Spannung in eine kleinere umwandelt. Die Eingangsspannung wird an zwei Vorwiderstände angelegt und die Ausgangsspannung wird aus der Verbindung zwischen ihnen gewonnen. Die Spannungsteilung ist das Ergebnis der Verteilung der Eingangsspannung auf die Widerstände der Teilerschaltung.
Die gewerbliche Verkabelung in unseren Häusern, Büros, Labors und Klassenzimmern ist so eingerichtet, dass mehrere Elektrogeräte angeschlossen und verwendet werden können. Dies ist möglich, weil jedes elektrische Instrument, wenn es an die 110-Volt-Steckdose in der Wand angeschlossen wird, parallel zu allen anderen Instrumenten geschaltet wird, die bereits im Einsatz sind.
Somit teilen sie sich alle die gemeinsame Spannung von 110 Volt und sind unter normalen Betriebsbedingungen in der Lage, ohne andere Instrumente zu beeinträchtigen.
Sie haben gerade die Einführung von JoVE in Reihen- und Parallelwiderstände gesehen. Sie sollten nun verstehen, wie Sie Strom- und Spannungsquellen anschließen und verschiedene elektrische Schaltungsparameter mit dem Multimeter messen. Zusätzlich sollten Sie jetzt auch wissen, wie man Widerstände in Reihe und parallel schaltet und mit Hilfe des Ohmschen Gesetzes analysiert. Danke fürs Zuschauen!
View the full transcript and gain access to JoVE Science Education videos
Q1: What is Ohm's Law and how does it apply to resistor circuits?
Ohm's Law states that the voltage drop across a resistor is equal to the product of resistance and current: V = IR. This fundamental relationship allows you to calculate any one of these three variables if the other two are known. Ohm's Law is essential for analyzing both simple and complex electrical circuits, enabling you to predict how current and voltage behave in series and parallel resistor configurations.
Q2: How does current flow through resistors connected in series?
In a series circuit, the same current flows through all resistors because they are connected one after the other in a single path. The total voltage divides among the resistors proportionally to their individual resistances. The total effective resistance equals the sum of all individual resistances, so higher total resistance results in lower current flow through the entire circuit.
Q3: What happens to voltage and current when resistors are connected in parallel?
In a parallel circuit, all resistors share the same voltage across their terminals. However, the total current splits between the resistors, with each resistor carrying current inversely proportional to its resistance. The reciprocal of the total effective resistance equals the sum of the reciprocals of individual resistances, resulting in lower total resistance than any single resistor.
Q4: Why do lightbulbs have different brightness in series versus parallel configurations?
Lightbulb brightness depends on the voltage across each bulb. In parallel, each bulb receives the full applied voltage, so both shine as brightly as a single bulb at that voltage. In series, the voltage divides between bulbs, so each receives only half the voltage, resulting in dimmer light. This demonstrates how circuit configuration directly affects power distribution and device performance.
Q5: What is a voltage divider circuit and how does it work?
A voltage divider is a series circuit that converts a larger input voltage into a smaller output voltage. Two resistors are connected in series across the input voltage, and the output is taken from the connection point between them. The output voltage is proportional to the ratio of the second resistor to the total resistance, allowing precise voltage reduction for specific circuit applications.
Q6: How are parallel resistors used in household electrical wiring?
Household appliances are wired in parallel so each device receives the full 110-volt supply voltage independently. This parallel configuration allows multiple appliances to operate simultaneously without affecting each other's performance. Each appliance draws current according to its resistance, and the total household current is the sum of individual appliance currents, enabling safe and efficient power distribution.
Q7: How can you measure and verify circuit parameters using a multimeter?
A multimeter can measure voltage by connecting its terminals across a component, current by connecting in series with the circuit, and resistance by connecting across a disconnected component. By measuring these parameters and applying investigation ohm s law for ohmic and nonohmic conductors principles, you can verify theoretical predictions and validate circuit behavior experimentally.
Kapitel in diesem Video
0:06
Overview
0:58
Principles of Series and Parallel Resistance
3:33
Measuring Current, Voltage, and Resistance
5:30
Resistors in Series and Parallel
6:36
Light Bulbs in Series and Parallel
7:37
Data Analysis and Results
9:49
Applications
10:59
Summary