Spannung und Strom in einer praktischen Schaltung

Da Energie benötigt wird, um die Ladung zum Fließen gegen den Widerstand des Widerstands zu zwingen, wird zwischen allen Punkten in einem Stromkreis mit einem Widerstand dazwischen Spannung manifestiert (oder „abgesenkt“).

Es ist wichtig zu beachten, dass, obwohl die Strommenge (dh die Ladungsmenge, die sich jede Sekunde an einem bestimmten Punkt bewegt) in einer einfachen Schaltung gleich ist, die Spannungsmenge (potenzielle Energie pro Ladungseinheit) zwischen verschiedenen Punktsätzen in ein einzelner Kreislauf kann erheblich variieren:

Nehmen Sie diese Schaltung als Beispiel. Wenn wir vier Punkte in dieser Schaltung mit den Nummern 1, 2, 3 und 4 beschriften, werden wir feststellen, dass die Strommenge, die zwischen den Punkten 1 und 2 durch den Draht geleitet wird, genau gleich der Strommenge ist, die durch die Lampe geleitet wird (zwischen den Punkten 2 und 3). Dieselbe Strommenge fließt durch das Kabel zwischen den Punkten 3 und 4 und durch die Batterie (zwischen den Punkten 1 und 4).

Wir werden jedoch feststellen, dass die zwischen zwei dieser Punkte auftretende Spannung direkt proportional zum Widerstand innerhalb des leitfähigen Pfads zwischen diesen beiden Punkten ist, vorausgesetzt, dass die Strommenge entlang eines beliebigen Teils des Pfades des Stromkreises gleich ist (was z diese einfache Schaltung ist es).

In einem normalen Lampenstromkreis ist der Widerstand einer Lampe viel größer als der Widerstand der Anschlussdrähte, daher sollten wir eine erhebliche Spannung zwischen den Punkten 2 und 3 erwarten, mit sehr wenig zwischen den Punkten 1 und 2, oder zwischen 3 und 4. Die Spannung zwischen den Punkten 1 und 4 entspricht natürlich der vollen "Kraft", die die Batterie bietet, die nur geringfügig höher ist als die Spannung an der Lampe (zwischen den Punkten 2 und 3).

Dies ist wiederum analog zum Wasserreservoir-System:

Zwischen den Punkten 2 und 3, wo das fallende Wasser am Wasserrad Energie freisetzt, besteht zwischen den beiden Punkten ein Druckunterschied, der den Widerstand zum Wasserfluss durch das Wasserrad widerspiegelt. Von Punkt 1 zu Punkt 2 oder von Punkt 3 zu Punkt 4, wo das Wasser mit geringem Widerstand frei durch Reservoirs fließt, gibt es wenig oder keinen Druckunterschied (keine potentielle Energie). Der Wasserdurchfluss in diesem kontinuierlichen System ist jedoch überall gleich (vorausgesetzt, der Wasserstand im Teich und im Reservoir bleibt unverändert):durch die Pumpe, durch das Wasserrad und durch alle Rohre.

So ist es auch bei einfachen Stromkreisen:Der Stromfluss ist an jedem Punkt des Stromkreises gleich, obwohl die Spannungen zwischen verschiedenen Punkten unterschiedlich sein können.

VERWANDTE ARBEITSBLÄTTER:

• Arbeitsblatt für elementare Schaltkreise