Glühbirnen in Reihe: Gemeinsamer Strom, dunklere Glühbirnen
1 · Vorhersagen
Zwei identische Lampen sind über eine 9 V-Batterie in Reihe geschaltet. Ist jede einzelne Glühbirne im Vergleich zu einer einzelnen Glühbirne mit derselben Batterie heller, dunkler oder gleich?
- Jede Glühbirne der Reihenschaltung ist heller.
- Jede Glühbirne in der Reihe ist dunkler – sie teilen sich Strom und Spannung.
- Jede Glühbirne ist genau so hell wie eine einzelne Glühbirne allein.
2 · Aufbauen
- Öffnen Sie die Preset „Glühbirnenserie“ und drücken Sie „Zurücksetzen“. Beide Lampen starten mit gleichem Widerstand.
- Aktivieren Sie die Stromanzeige für beide Lampen.
- Stellen Sie für jeden Versuch den Widerstand beider Lampen ein (gleicher Widerstand) und notieren Sie den gemeinsamen Strom.
3 · Daten sammeln
| Der Widerstand R jeder Glühbirne (Ω) | Gesamtwiderstand R_total (Ω) | Geteilter Strom I (mA) |
|---|---|---|
| 50.00 | ||
| 100.00 | ||
| 150.00 |
Tragen Sie den Strom I (y-Achse) gegen den Gesamtwiderstand R_total (x-Achse) für Ihre drei Versuche auf.
4 · Auswerten
- Berechnen Sie für einen Versuch R_total = 2R, dann I = E/R_total unter Verwendung von E = 9 V. Vergleichen Sie mit der Tabelle.
- Vergleichen Sie diesen Strom mit dem Strom des Experiments mit geschalteter Lampe für eine einzelne Glühbirne mit demselben Widerstand. Erklären Sie, warum das Hinzufügen einer zweiten Glühbirne in Reihe den Strom exakt halbiert – und warum dadurch die Leistung jeder Glühbirne auf ein Viertel fällt, nicht auf die Hälfte, da P = I²R mit dem Quadrat des Stroms wächst.
5 · Vertiefen
- Wenn die beiden Glühbirnen unterschiedliche Widerstände hätten, würden sie dann gleich hell leuchten? Verwenden Sie P = I²R (gleiches I für beide, unterschiedliches R), um vorherzusagen, welches heller wäre.
- Was passiert mit der anderen Glühbirne, wenn eine Glühbirne in diesem Serienpaar durchbrennt (ihr Glühfaden bricht, praktisch unendlicher Widerstand)? Vergleichen Sie es mit dem Schaltverhalten des Experiments zum Kurzschluss einer Glühbirne.
Die Physik hinter diesem Experiment
Serienlampen teilen sich den Strom
In Reihe geschaltete Glühlampen führen denselben Strom I = E/(2R), aber jede Lampe erhält nur die Hälfte der Gesamtspannung. Da die Leistung I²R beträgt und der Strom kleiner ist als bei einer einzelnen Lampe, leuchtet jede Reihenlampe schwächer.
Schaltkreise
- Ohmsches Gesetz: Strom, Spannung und Widerstand
- Widerstände in Reihe: Widerstände add
- Widerstände parallel: Strom teilt sich
- Eine geschaltete Lampe: Verlustleistung in einer Glühbirne
- Batterien in Reihe: Die EMFs addieren sich
- Ideale Messgeräte: Amperemeter und Voltmeter stören den Stromkreis nicht
- Lampen parallel geschaltet: Gleiche Spannung, volle Helligkeit
- Kurzschluss einer Glühbirne: Was passiert, wenn Sie eine überbrücken?
- Ein Rheostat-Dimmer: Stufenlos variabler Widerstand
- Richtige Platzierung des Messgeräts: Amperemeter in Reihe, Voltmeter parallel
- Vertauschte Zähler: Ein häufiger Verkabelungsfehler
- RC-Aufladung: Der exponentielle Ansatz eines Kondensators