Reihenschaltung Parallelschaltung Glühbirne
Hallo,
wenn man 2 Glühbirnen in Reihe schaltet, leuchten sie ja bekanntlich schwächer, als wenn man nur eine einzige in die Schaltung einsetzt. Bei der Parallelschaltung passiert das ja angeblich nicht?!
Was passiert denn wenn ich zehn Millionen Glühbirnen parallel schalte? Die müssten doch alle genau so hell leuchten, als hätte ich sie alle einzeln eingesetzt oder?
Klar ist das übertrieben, aber so wird mein Problem erkennbar...
4 Antworten
Das ist ganz und gar nicht übertrieben: Allein in Deutschland werden in wenigen Stunden gleich wieder weitaus mehr als 10 Millionen Lampen eingeschaltet sein, und die sind im Prinzip (stark vereinfacht gesagt) alle parallel geschaltet am europäischen Versorgungsnetz. Das kann natürlich nur funktionieren, wenn die dazu erforderliche elektrische Leistung bereitgestellt wird durch zahlreiche europäische Kraftwerke.
Wenn Du an der heimischen Steckdose 200 Lampen zu jeweils 20 Watt parallel anschließt, dann ist der Stromkreis überlastet und die Leitungsschutz-Sicherung wird ausgelöst. Dessen ungeachtet würde dabei auch die Leistung der Lampen ein bisschen abgesenkt durch den Spannungsabfall, der wegen des Leitungswiderstandes je nach Leitungslänge mehr oder weniger auftritt. Dieser Effekt lässt sich vermeiden durch größere Leiterquerschnitte.
Du musst bedenken, dass die von der Spannungs-/Stromquelle gelieferte Leistung bei zwei parallelgeschalteten Glühbirnen doppelt so hoch ist wie bei einer einzelnen. Die Spannungsquelle kann aber nur einen begrenzten Strom un damit eine begrenzte Leistung liefern (P = U * I). Außerdem gibt es noch ein paar (weitere) Phänomene die Theorie und Praxis voneinander unterscheiden; aber ich denke das führt hier zu weit.
Darum kannst du nicht beliebig viele Glühbirnen parallelschalten und alle leuchten gleich hell.
Nein, nicht ganz. Hier mal ein Beispiel: Mal angenommen die Stromquelle kann maximal 3 A (Ampere) bei 1 V liefern und die Glühbirnen haben jeweils einen Widerstand von 1 Ohm. Wenn du eine Glühbirne anschließt fließen laut U = R * I 1 A. Bei zwei Glühbirnen fließen dann pro Glühbirne wieder 1 A; also liefert die Quelle insgesamt 2 A. Bei drei Glühbirnen natürlich immernoch 1 A pro Birne, also insgesamt 3 A. So, jetzt kommt's: Bei vier Glühbirnen können insgesamt trotzdem nur 3 A geliefert werden. Da alle vier Glühbirnen gleich sind (gleicher Widerstand) teilen sich die drei Ampere gleichmäßig auf die vier Glühbirnen auf; also 0.75 A pro Glühbirne.
Also gehen die Glühbirnen bei einer Glühbirne zu viel nicht einfach alle aus, sondern sie werden etwas dunkler. Bei einer weiteren Glühbirne werden sie noch etwas dunkler (0.6 A), ...
Hast du's verstanden oder hast du noch Fragen?
Randbemerkung: Daß plötzlich bei einer Glühbirne zu viel alle Lampen ausgehen, kann durchaus passieren, nämlich dann, wenn die Sicherung durchbrennt, bzw. abschaltet, weil der maximal zulässige Strom überschritten wurde. Die Sicherungen richten sich normalerweise nach dem max. Strom, für den der Kupfer-Querschnitt der jeweiligen Leitung zugelassen ist.
Daß da plötzlich bei der vierten Birne ein Knick in der Kennlinie kommt, kann bei einem geregelten Netzteil so sein. Bei einfachen Netzteilen und bei Batterien beobachtet man aber eher, daß mit jeder weiteren Birne die Spannung ein bißchen runtergeht. Um das zu berechnen nimmt man an, daß die Quelle einen Inenwiderstand hat, der sich immer zum Lastwiderstand hinzu addiert, so daß auch bei immer mehr parallelen Glühbirnen dieser Mindestwiderstand nicht unterschritten und der durch ihn bestimmte max. Strom nicht überschritten werden kann
Mit der steigenden Anzahl der Lampen geht im gewöhnlichen technischen Alltag die Leuchtkraft nur minimal zurück aufgrund des Spannungsabfalls, der durch den Leitungswiderstand und durch den Innenwiderstand der Stromquelle zustande kommt. Und zu diesen Größen müssten wir hier erst Annahmen machen, um die Frage qualifiziert zu beantworten.
Natürlich wird bei der normalen Haushalts-Elektroinstallation "bei einer Glühbirne zuviel" wegen Leitungsüberlastung aus Sicherheitsgründen die Leitungsschutz-Sicherung auslösen, und dann wird es dunkel. Dazu baut man ja diese Sicherungen ein.
Ich weiß, daher auch mein Satz "Außerdem gibt es noch ein paar (weitere) Phänomene die Theorie und Praxis voneinander unterscheiden; aber ich denke das führt hier zu weit."
Aber für das grundlegende Verständnis reicht es absolut aus, die Spannung als konstant anzunehmen, finde ich.
Natürlich wird bei der normalen Haushalts-Elektroinstallation "bei einer Glühbirne zuviel" wegen Leitungsüberlastung aus Sicherheitsgründen die Leitungsschutz-Sicherung auslösen, und dann wird es dunkel. Dazu baut man ja diese Sicherungen ein.
Sogesehen hast du recht, bei einer Glühbirne zu viel gehen alle aus, weil die Sicherung eingreift. Aber ich denke das war hier nicht gemeint^^
Richtig. Ich denke auch, dass die Frage so nicht gemeint war. Es erschien mir aber wichtig zur Vollständigkeit, diese alltägliche praktische Begrenzung mit in Betracht zu ziehen. Ich beabsichtigte ursprünglich auch, darauf hinzuweisen, dass dieser Effekt etwas außerhalb der Fragestellung (Parallelschaltung) steht, aber praktisch immer zu berücksichtigen ist.
Hier kommt der Innenwiderstand der Spannungsquelle ins Spiel. Meine elektronische Fliegenklatsche hat über 1000V, das habe ich mit dem Multimeter gemessen, aber wenn ich diese mit mehr als einer Mücke überlaste, klappt die Spannung rapide zusammen.
Da gilt auch die alte URI Formel U=R x I. Was glaubst du, wieviel I du bräuchtest um 10 Millionen Glühbirnen mit der notwendigen Stromstärke zu versorgen?
Muss ich mir das dann etwa so vorstellen, dass ich bei 1,2,3 Glühbirnen von der Leuchtkraft keinen Unterschied sehe, und plötzlich bei einer Glühbirne zu viel alle Lampen ausgehen?