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Spannungen in Stromkreisen

Die elektrische Spannung gibt an, wie stark der Antrieb des elektrischen Stromes ist. Sie wird in der Einheit Volt gemessen.
Befinden sich in einem Stromkreis mit einer elektrischen Quelle mehrere Bauelemente (Widerstände, Glühlampen, Spulen, ...), so können diese in Reihe oder parallel zueinander geschaltet sein. Die Spannung, die an den einzelnen Bauelementen anliegt, hängt von der Art der Schaltung und vom elektrischen Widerstand des betreffenden Bauelements ab.

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Als Messgeräte dienen Spannungsmesser (Bild 1).

Reihenschaltung (unverzweigter Stromkreis)

Bei einer Reihenschaltung von Bauelementen verteilt sich die Gesamtspannung auf die einzelnen Bauelemente (Bild 2). Die Gesamtspannung ist gleich der Summe der Teilspannungen. Es gilt also:

U = U 1 + U 2 + ... + U n

Der Betrag der Teilspannung, der am einzelnen Bauelement anliegt, hängt vom elektrischen Widerstand des Bauelements ab. Das ergibt sich daraus, dass die Stromstärke in einem unverzweigten Stromkreis konstant ist und nach dem ohmschen Gesetz bei I = konstant U ~ R ist.

Das bedeutet: Am Bauelement mit dem größeren elektrischen Widerstand liegt die größere Spannung.
Sind zwei Bauelemente mit den Widerständen R 1 und R 2 in Reihe geschaltet, so verhalten sich die Teilspannungen U 1 und U 2 wie die elektrischen Widerstände. Es gilt:

U 1 U 2 = R 1 R 2

Diese Gleichung bezeichnet man auch als Spannungsteilerregel.

Werden elektrische Quellen in Reihe geschaltet, so addieren sich die Spannungen der einzelnen Quellen zur Gesamtspannung. Schaltet man z. B. drei Monozellen mit einer Spannung von jeweils 1,5 V hintereinander, so beträgt die Gesamtspannung 4,5 V.

  • Spannungen im unverzweigten Stromkreis

Parallelschaltung (verzweigter Stromkreis)

Bei einer Parallelschaltung von Bauelementen ist die Spannung an allen diesen Bauelementen gleich groß. Es gilt:

U = U 1 = U 2 = ... = U n

Deshalb sind z. B. auch die Geräte im Haushalt parallel geschaltet. Damit ist gesichert, dass an jedem der Geräte bzw. an jeder Glühlampe die Betriebsspannung von 230 V liegt.

  • Spannungen im verzweigten Stromkreis
Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH): "Spannungen in Stromkreisen." In: Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH). URL: http://www.lernhelfer.de/index.php/schuelerlexikon/physik-abitur/artikel/spannungen-stromkreisen (Abgerufen: 10. June 2025, 01:14 UTC)

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Wissenstest, Gleichstromkreis und Wechselstromkreis


Solche Größen wie elektrische Spannung, elektrische Stromstärke und elektrischer Widerstand sind schon aus dem Unterricht der Sekundarstufe 1 bekannt. Das gilt auch für die grundlegenden Gesetze der Reihen- und Parallelschaltung. Mit den gleichen Größen lasssen sich auch Vorgänge im Wechselstromkreis beschreiben, wobei dort neben ohmschen Widerständen auch induktive und kapazitive Widerstände eine Rolle spielen. Schwerpunkt des Tests sind grundlegende Begriffe und Gesetze, die auch für viele Anwendungen von Bedeutung sind.

 

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Multiple-Choice-Test zum Thema "Physik - Gleichstromkreis und Wechselstromkreis".

Viel Spaß beim Beantworten der Fragen!

WISSENSTEST

André Marie Ampère

* 22.01.1775 in Lyon
† 10.06.1836 in Marseille

Er war französischer Physiker und Mathematiker und viele Jahre als Professor in Bourg bei Lyon und Paris tätig.
Er begründete die Elektrodynamik und erklärte als Erster den Magnetismus durch molekulare Kreisströme. Nach ihm wurde die Einheit der elektrischen Stromstärke, das Ampere, benannt.

Elektrische Arbeit

Die elektrische Arbeit gibt an, wie viel elektrische Energie in andere Energieformen umgewandelt wird.

Formelzeichen:
Einheit:
W
1 W ⋅ s

Elektrische Arbeit muss man verrichten, um einen geladenen Körper in einem elektrischen Feld zu verschieben.

Energie des elektrischen Stromes

Die elektrische Energie ist die Fähigkeit des elektrischen Stromes, mechanische Arbeit zu verrichten, Wärme abzugeben oder Licht auszusenden.

Formelzeichen:
Einheiten:
E el
ein Joule (1 J)
eine Wattsekunde (1 Ws)


Es ist eine Energieform neben solchen Energieformen, wie mechanische, chemische, thermische, magnetische oder Kernenergie.

Leistung im Wechselstromkreis

Allgemein versteht man unter der elektrischen Leistung den Quotienten aus der an einem Bauelement umgesetzten elektrischen Energie und der Zeit. Im Wechselstromkreis tritt eine Besonderheit auf: An Wirkwiderständen (ohmschen Widerständen) wird elektrische Energie in andere Energieformen umgesetzt. Dagegen „pendelt“ an Blindwiderständen (induktiven und kapazitiven Widerständen) die elektrische Energie zwischen der Quelle und dem Bauelement hin und her, ohne dass die Energie nach außen abgegeben wird. Demzufolge ist analog zu den Wechselstromwiderständen zwischen Wirkleistung P, Blindleistung Q und Scheinleistung S zu unterscheiden. Es gelten folgende Beziehungen:

P = U ⋅ I ⋅ cos   ϕ Q = U ⋅ I ⋅ sin   ϕ S = U ⋅ I Für den Zusammenhang zwischen den Leistungen gilt: S = P 2 + Q 2

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