Spannung messen: Reihenschaltung mit unterschiedlichen Widerständen

Spannung messen: Reihenschaltung mit unterschiedlichen Widerständen

Bei den folgenden Messungen wird jeweils mit einer Reihenschaltung von zwei Widerständen gearbeitet.

In einer Reihenschaltung sind zwei oder auch mehr Widerstände hintereinander geschaltet. Manchmal nennt man die Reihenschaltung auch Serienschaltung. Zusammen bilden die Widerstände einen Stromkreis.
In der Reihenschaltung unterscheidet man zwischen der Spannung der Spannungsquelle und den Spannungsabfällen bzw. Teilspannungen an den Widerständen.

Uns interessiert das Verhalten der Spannungen an den Widerständen.
Um die Vorgänge von Spannung und Widerstand in einer Reihenschaltung zu verdeutlichen, arbeiten wir mit jeweils 3 Reihenschaltungen und vergleichen die Messergebnisse miteinander.

Eine Regel der Reihenschaltung von Widerständen besagt, dass sich die Gesamtspannung an den Widerständen in der Reihenschaltung aufteilt. Oder anders ausgedrückt, die Summe der Teilspannungen ist gleich der Gesamtspannung.

Mit den folgenden Messungen wollen wir feststellen, ob das stimmt.

Bauteile

Liste

  • 4 x 1 kOhm (Braun-Schwarz-Schwarz-Braun)
  • 1 x 10 kOhm (Braun-Schwarz-Schwarz-Rot)
  • 1 x 100 kOhm (Braun-Schwarz-Schwarz-Orange)

Messung 1

Messung an MP1 MP2 MP3
Widerstand R1 1 kOhm 1 kOhm 1 kOhm
Widerstand R2 1 kOhm 10 kOhm 100 kOhm
Spannung an R2      

Was messen wir? Wir messen jeweils die Spannung (Teilspannung, Spannungsabfall) am Widerstand R2. Wir messen also Spannungen an unterschiedlichen Widerständen. Auf diese Weise ermitteln wir, wie sie sich verhalten.

Welches Messergebnis erwarten wir? In einer Reihenschaltung sind die Teilspannungen kleiner als die Gesamtspannung und größer als 0 Volt. Genauer können wir das noch nicht sagen.

Lösung zur Messung 1

Messung an MP1 MP2 MP3
Widerstand R1 1 kOhm 1 kOhm 1 kOhm
Widerstand R2 1 kOhm 10 kOhm 100 kOhm
Spannung an R2 4,44 V 8,08 V 8,82 V
  • Messung an MP1: Die Spannung an R2 entspricht ziemlich genau der halben Gesamtspannung
  • Messung an MP2: Die Spannung an R2 ist deutlich größer.
  • Messung an MP3: Die Spannung an R2 entspricht fast der Gesamtspannung. Der kleinere Widerstand R1 hat kaum noch einen Einfluss auf die Spannungsverteilung.
  • Messung mit Mini-Voltmeter
  • Messung der Gesamtspannung (9 Volt): 8,88 V

Messung 2

Messung an MP1 MP2 MP3
Widerstand R1 1 kOhm 10 kOhm 100 kOhm
Widerstand R2 1 kOhm 1 kOhm 1 kOhm
Spannung an R2      

Der ursprüngliche Gedanke ist, festzustellen, ob die Spannungen an den Teilwiderständen in Summe tatsächlich der Gesamtspannung entspricht. Dazu müssen wir noch die Spannung am zweiten Widerstand der Reihenschaltungen ermitteln.

Was messen wir? Wir messen jeweils die Spannung (Teilspannung, Spannungsabfall) am Widerstand R2.

Welches Messergebnis erwarten wir? Die Teilspannungen sind kleiner als die Gesamtspannung und größer als 0 Volt.

Lösung zur Messung 2

Messung an MP1 MP2 MP3
Widerstand R1 1 kOhm 10 kOhm 100 kOhm
Widerstand R2 1 kOhm 1 kOhm 1 kOhm
Spannung an R2 4,43 V 0,76 V 0,00 V
  • Messung an MP1: Die Spannung an R2 entspricht ungefähr der halben Gesamtspannung.
  • Messung an MP2: Die Spannung an R2 ist sehr klein.
  • Messung an MP3: Die Spannung an R2 beträgt 0,00 Volt.
  • Messung mit Mini-Voltmeter
  • Messung der Gesamtspannung (9 Volt): 8,88 V

Erkenntnisse zur Messung 1 und 2

  • Addiert man jeweils die Teilspannung an den Messpunkten aus Messung 1 und 2 kommt man rechnerisch ungefähr auf die Gesamtspannung.
  • Warum beträgt die Spannung bei der Messung 2 an Messpunkt 3 nur 0,00 Volt? Das ist ein typisches Beispiel, warum es sinnvoll ist, ein Messgerät zu verwenden, dass auch die dritte Stelle nach dem Komma messen bzw. anzeigen kann. Also, „0,00“ heißt nicht „Null“, sondern, dass das Messgerät an der Stelle nicht genau genug ist, um etwas darzustellen.

Experimente

Messung an MP1 MP2 MP3
Widerstand R1      
Widerstand R2      
Spannung an R2      
  • Messung mit ...
  • Messung der Gesamtspannung: ...
  • Wähle für Deine Messung eigene Widerstände für R1 und R2 aus.

Darf es etwas mehr sein?

Nehmen wir einmal an, die beiden Widerstände in einer Reihenschaltung sind gleich groß. Wie verhalten sich die Spannungen an den Widerständen. Lass es uns herausfinden.

Weitere Schaltungen:

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