Wie beeinflusst das Hinzufügen von Widerstand in einem Schaltkreis Spannung und Strom?
Das Hinzufügen von Widerstand zu einem Schaltkreis hat unterschiedliche Auswirkungen auf Spannung und Strom, je nachdem, wie die Widerstände verbunden sind (Reihenschaltung oder Parallelschaltung). Die Auswirkungen von Reihen- und Parallelwiderständen auf Spannung und Strom werden im Folgenden erläutert:
Auswirkung des Reihenwiderstands
Auswirkung auf den Strom
In einer Reihenschaltung teilen sich alle Bauteile den gleichen Strom. Daher ist der Strom durch jeden Widerstand in der Schaltung gleich, unabhängig davon, wie viele Widerstände in Reihe geschaltet sind. Ein erhöhter Widerstand ändert den Gesamtstrom in der Schaltung nicht.
Spannungsauswirkung
In einer Reihenschaltung ist die Gesamtspannung gleich der Summe der Spannungen an beiden Enden jedes Widerstands. Das bedeutet, dass das Hinzufügen eines Widerstands dazu führt, dass die Spannung an beiden Enden dieses Widerstands abfällt und somit die Spannungsverteilung zwischen den anderen Enden der Widerstände in der Schaltung verändert wird. Wenn die Gesamtspannung konstant ist, führt ein erhöhter Widerstand dazu, dass ein Teil der Spannung auf den neuen Widerstand fällt, und die Spannung auf den anderen Widerständen entsprechend abnimmt.
Die Auswirkung des Parallelwiderstands
Auswirkung auf den Strom
In einer Parallelschaltung ist die Spannung an beiden Enden jedes Widerstands gleich, aber der Strom durch jeden Widerstand kann unterschiedlich sein. Das Hinzufügen eines Parallelwiderstands erhöht den Gesamtstrom in der Schaltung, da der Parallelwiderstand einen zusätzlichen Strompfad bietet.
Spannungsauswirkung
In einer Parallelschaltung haben alle parallel geschalteten Widerstände die gleiche Spannung an beiden Enden. Das Hinzufügen eines Parallelwiderstands ändert die Spannung an den Enden der anderen Widerstände in der Schaltung nicht, es erhöht jedoch den gesamten Stromverbrauch.
Warum bei Erhöhung der Spannung Reihenwiderstände anstelle von Parallelwiderständen gewählt werden
Wenn die Spannung erhöht werden muss, werden Reihenwiderstände anstelle von Parallelwiderständen aus folgenden Gründen gewählt:
Spannungsverteilung
Reihenwiderstände können verwendet werden, um die Spannung zu verteilen. Wenn eine höhere Spannungsquelle in den Schaltkreis eingeführt werden muss, kann die Spannung durch die Verbindung eines oder mehrerer Widerstände in Reihe geteilt werden, um sicherzustellen, dass die einzelnen Bauteile im Schaltkreis nicht mit einer Spannung überlastet werden, die ihre Toleranzgrenze überschreitet. Dies schützt empfindliche elektronische Bauteile vor Schäden durch übermäßige Spannungen.
Stromkontrolle
In einigen Fällen ist es notwendig, den durch den Schaltkreis fließenden Strom zu begrenzen. Reihenwiderstände können verwendet werden, um die Stromstärke zu reduzieren. Zum Beispiel wird in Leuchtdioden-Schaltkreisen normalerweise ein Widerstand in Reihe geschaltet, um den Strom durch die Leuchtdiode zu begrenzen und so vor Überstromschäden zu schützen.
Stabilität
Reihenwiderstände können Stabilität im Schaltkreis bieten. In Anwendungen, in denen eine präzise Stromkontrolle erforderlich ist, können Reihenwiderstände helfen, den Strom zu stabilisieren und sicherzustellen, dass der Strom aufgrund von Spannungsschwankungen nicht zu stark variiert.
Zusammenfassung
Reihenwiderstände werden hauptsächlich für die Spannungsverteilung und die Strombegrenzung verwendet und eignen sich für Szenarien, in denen Bauteile im Schaltkreis vor hohen Spannungen geschützt werden müssen.
Parallelwiderstände werden hauptsächlich verwendet, um den Gesamtstrom im Schaltkreis zu erhöhen, und eignen sich für Fälle, in denen der Strompfad erweitert werden muss.
Die Wahl zwischen Reihen- und Parallelwiderständen hängt von den spezifischen Anforderungen und Designzielen des Schaltkreises ab. Reihenwiderstände sind in Situationen, in denen eine höhere Spannung benötigt wird, die häufigere Wahl, da sie helfen, die Spannung zu verteilen und die Bauteile im Schaltkreis zu schützen.
