Probleme bei Berechnung von gemischter Schaltung

Sehr geehrte Community,

Ich besuche zurzeit die 11. Klasse an einem Gymnasium und mache mein Abitur mit dem Schwerpunkt "Technische Informatik".
Ein Teilfach davon heißt "Technologie" in welchem wir nun nach dem Besprechen von Reihen- und Parallelschaltungen Spannungen, Stromstärken und den Ersatzwiderstand von gemischten Schaltungen berechnen sollen.

Dazu habe ich eine Hausaufgabe bekommen, an welcher ich leider verzweifle. Liegt wohl daran, dass ich noch nicht sonderlich viel Grundverständnis mitbringe und irgendwo Denkfehler habe. Es handelt sich um die Aufgabe 10 (Im Anhang). Es wäre wirklich super, wenn ihr mir da helft und gegebenenfalls meine Denkfehler findet.

Anhang wegen Verletzung des Urheberrechts gelöscht.

Habe schon recherchiert und mir die Schaltung erstmal vereinfacht. Da kam dann raus, dass R3, R4, R5 und R6 parallel zueinander sind.

Was ich bereits (ich hoffe doch richtig) berechnet habe, ist der Ersatzwiderstand. Für diesen habe ich rund 200 Ohm raus,

Die konkreten Aufgaben lauten:

a) berechne den Ersatzwiderstand
b) den Strom durch R5 (I5)
c) die Spannung an R2 (U2)

Die Gesamt-Spannung beträgt 6 V
Widerstandswerte sind in der Abbildung gegeben

Wäre aber super, wenn jemand mir erklärt, wie ich alles berechne für weitere Aufgaben.
Sollen das ganze wohl unter anderem durch den Gebrauch von den 2 Kirchhoffschen Gesetzen und mit der Knotenpunktegel lösen.

Haben dazu auch ein Erklärungsblatt vom Lehrer erhalten, die Schaltung im Beispiel unterscheidet sich jedoch schon ziemlich von der vorliegenden.

Nun meine Versuche soweit abseits des Ersatzwiderstandes:

Gesamtstromstärke = Gesamtspannung / Gesamtwiderstan = 6V/200 Ohm = 0,03 A = 30mA

U1 = I1 * R1 = 30mA * 120 Ohm = 3,6V

Für U2 habe ich mir eine Masche gedacht: +U1+U2-U=0, dann umgeformt zu U2 = U-U1 = 6V-3,6V = 2,4V. Das wäre dann also wenn das stimmen sollte die Lösung von c)

I2 = U2/R2 = 2,4V/150 Ohm = 16mA

Jetzt hört es aber auch schon auf, weiter bin ich nicht gekommen. Bin jeder Hilfe dankbar!

LG und ein entspanntes Wochendende


Griffindor01
 
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Sehr geehrte Community,

Ich besuche zurzeit die 11. Klasse an einem Gymnasium und mache mein Abitur mit dem Schwerpunkt "Technische Informatik".
Ein Teilfach davon heißt "Technologie" in welchem wir nun nach dem Besprechen von Reihen- und Parallelschaltungen Spannungen, Stromstärken und den Ersatzwiderstand von gemischten Schaltungen berechnen sollen.

Dazu habe ich eine Hausaufgabe bekommen, an welcher ich leider verzweifle. Liegt wohl daran, dass ich noch nicht sonderlich viel Grundverständnis mitbringe und irgendwo Denkfehler habe. Es handelt sich um die Aufgabe 10 (Im Anhang). Es wäre wirklich super, wenn ihr mir da helft und gegebenenfalls meine Denkfehler findet.

Habe schon recherchiert und mir die Schaltung erstmal vereinfacht. Da kam dann raus, dass R3, R4, R5 und R6 parallel zueinander sind.

Was ich bereits (ich hoffe doch richtig) berechnet habe, ist der Ersatzwiderstand. Für diesen habe ich rund 200 Ohm raus,

Die konkreten Aufgaben lauten:

a) berechne den Ersatzwiderstand
b) den Strom durch R5 (I5)
c) die Spannung an R2 (U2)

Die Gesamt-Spannung beträgt 6 V
Widerstandswerte sind in der Abbildung gegeben

Wäre aber super, wenn jemand mir erklärt, wie ich alles berechne für weitere Aufgaben.
Sollen das ganze wohl unter anderem durch den Gebrauch von den 2 Kirchhoffschen Gesetzen und mit der Knotenpunktegel lösen.

Haben dazu auch ein Erklärungsblatt vom Lehrer erhalten, die Schaltung im Beispiel unterscheidet sich jedoch schon ziemlich von der vorliegenden.

Nun meine Versuche soweit abseits des Ersatzwiderstandes:

Gesamtstromstärke = Gesamtspannung / Gesamtwiderstan = 6V/200 Ohm = 0,03 A = 30mA

U1 = I1 * R1 = 30mA * 120 Ohm = 3,6V

Für U2 habe ich mir eine Masche gedacht: +U1+U2-U=0, dann umgeformt zu U2 = U-U1 = 6V-3,6V = 2,4V. Das wäre dann also wenn das stimmen sollte die Lösung von c)

I2 = U2/R2 = 2,4V/150 Ohm = 16mA

Jetzt hört es aber auch schon auf, weiter bin ich nicht gekommen. Bin jeder Hilfe dankbar!

LG und ein entspanntes Wochendende


Griffindor01Den Anhang 69318 betrachten
Ach, was mich beispielsweise verwirrt ist das Prinzip mit der Masche. Im Anhang meine vereinfachte Schaltung.
Bin vorher die Masche: +U1+U2-U=0 gefolgt und bekam für U2 somit 2,4V heraus.
Jetzt wollte ich, um R3 herauszukriegen, der Masche: +U3+U2+U1-U=0 nachgehen, komme da aber auf 0 Volt.
Demnach muss ich also irgendeinen Denkfehler bei den Maschen haben. Eine Masche muss falsch gesetzt sein.

Zum Nachvollziehen, dachte mir für die eine Masche, dass der Strom ohne durch einen der parallel geschalteten Widerstände sofort zu R2 fließt.

Bei der einen habe ich den Stromfluss durch R3 mit eingebunden.
 

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Habe schon recherchiert und mir die Schaltung erstmal vereinfacht. Da kam dann raus, dass R3, R4, R5 und R6 parallel zueinander sind.
Was ich bereits (ich hoffe doch richtig) berechnet habe, ist der Ersatzwiderstand. Für diesen habe ich rund 200 Ohm raus,
Die sind parallel, das kann man leicht überprüfen, indem man die von Minus kommenden blau anmalt undie vom Plus rot. Als Ergebnis der Parallelschaltung sieht man ohne große rechnung: die beiden mit etwa 200 parallel ergeben 100 und die beiden anderen mit je 100, das sind 3 100er parallel, es müssen also etwa 33 Ohm sein. die genauer Rechnung ist die Kerhrwerte addieren und den Kehrwert der Summe bilden, da kommen Rp = 36,24 Ohm raus.
36,24 + 120 + 150 = 306,24 Ohm
Da benötigt man 3 Schritte
Gesamtstrom I2 = 6V / 306,24 Ohm = 9,8 mA
Spannung U5 = I2 * Rp = 0,36 V
Strom durch I5 = U5 / R5 = 3,6 mA
U2 = I2 * R2 = 1,47 V
Sollen das ganze wohl unter anderem durch den Gebrauch von den 2 Kirchhoffschen Gesetzen und mit der Knotenpunktegel lösen.
Ich habe oben nur das Ohmsche Gesetz bemüht.
Gesamtstromstärke = Gesamtspannung / Gesamtwiderstan = 6V/200 Ohm = 0,03 A = 30mA
U1 = I1 * R1 = 30mA * 120 Ohm = 3,6V
Das wurde falsch, da die 200 Ohm nicht stimmen.
Für U2 habe ich mir eine Masche gedacht: +U1+U2-U=0, dann umgeformt zu U2 = U-U1 = 6V-3,6V = 2,4V. Das wäre dann also wenn das stimmen sollte die Lösung von c)
I2 = U2/R2 = 2,4V/150 Ohm = 16mA
Jetzt hört es aber auch schon auf, weiter bin ich nicht gekommen. Bin jeder Hilfe dankbar!
Es stimmt schon, dass Du, wenn man Rp zusammengefasst hat, nur eine Masche hast:
U, R1, Rp, R2 .... in Deinem kleinen Schaltbild hast Rp (versehentlich) kurzgeschlossen
Durch die 4 Teile fließt der gleiche Strom I2. Mit etwas Erfahrung sieht man deshalb sofort, dass bei einem Gesamtstrom der I2 davon nicht abweichen darf ( 30 mA = 16 mA ...kann nicht stimmen).

Noch Fragen? Bitte einfach fragen, Griffindor.
 
Hallo Griffindor01,

im Anhang mal was fürs Auge.
isi1 hat dazu schon alles erklärt,
aber an dieser Stelle ist ein kleiner Rechenfehler unterlaufen:
Vielen vielen Dank!!
Schätze ich wirklich, dass du dir extra die Mühe gemacht hast, das ganze zu zeichnen und so weiter.

Werde mir morgen in Ruhe Mal alles anschauen und bei Bedarf nochmal Rückfragen stellen.
 
Soo, habe mir das ganze jetzt mal angeschaut und es hat mir wirklich sehr geholfen.

Eine Frage noch zu der Berechnung von I5:

Wieso kann man dort einfach die Spannung U3456 / R5 teilen und braucht nicht U5?
Hab mal gerade nachgerechnet und bemerkt, dass U5 wohl = U3456 ist, also liegt das daran, dass auf den Widerstand R3456 dieselbe Spannung trifft, weil es ja keine Verzweigungen davor gibt oder wie?
Habe anscheinend da irgendwo einen Denkfehler, kann mir das einer gerade erklären?

LG und Danke im Voraus!
 
Wieso kann man dort einfach die Spannung U3456 / R5 teilen und braucht nicht U5?
Hab mal gerade nachgerechnet und bemerkt, dass U5 wohl = U3456 ist, also liegt das daran, dass auf den Widerstand R3456 dieselbe Spannung trifft, weil es ja keine Verzweigungen davor gibt oder wie?
Habe anscheinend da irgendwo einen Denkfehler, kann mir das einer gerade erklären?
Du hast keinen Denkfehler, sondern hast aus deinen Überlegungen heraus richtig geschlussfolgert, dass wie die Bezeichnung U3456 andeutet, diese Spannung an den Widerständen R3-R6 anliegt.
Welche Puzzleteile zu deinem Verständnis fehlen, ist, dass an jedem parallel geschalteten Widerstand immer die gleiche Spannung anliegt.Das siehst du auch daran, das die Widerstände am selben Spannungspotential liegen(rosane Leitung).
Die Ströme jedoch teilen sich verhältnismäßig der Größe der Widerstände auf. An jedem Widerstand R3- R6 fließt also ein anderer Strom.

In einer Reihenschaltung verhält sich das umgekehrt.
Der Strom durch die Widerstände R1, R3456(wurde ja zusammengefasst zu einem) und R2 ist der Selbe.
Die Spannungen jedoch teilen sich verhältnismäßig der Größe der Widerstände auf. An jedem Widerstand fällt also eine andere Spannung ab.
An dieser Stelle KANN man also die 2.Kirchoffsche Regel aufstellen, die Maschenregel.
 
Du hast keinen Denkfehler, sondern hast aus deinen Überlegungen heraus richtig geschlussfolgert, dass wie die Bezeichnung U3456 andeutet, diese Spannung an den Widerständen R3-R6 anliegt.
Welche Puzzleteile zu deinem Verständnis fehlen, ist, dass an jedem parallel geschalteten Widerstand immer die gleiche Spannung anliegt.Das siehst du auch daran, das die Widerstände am selben Spannungspotential liegen(rosane Leitung).
Die Ströme jedoch teilen sich verhältnismäßig der Größe der Widerstände auf. An jedem Widerstand R3- R6 fließt also ein anderer Strom.

In einer Reihenschaltung verhält sich das umgekehrt.
Der Strom durch die Widerstände R1, R3456(wurde ja zusammengefasst zu einem) und R2 ist der Selbe.
Die Spannungen jedoch teilen sich verhältnismäßig der Größe der Widerstände auf. An jedem Widerstand fällt also eine andere Spannung ab.
An dieser Stelle KANN man also die 2.Kirchoffsche Regel aufstellen, die Maschenregel.
Okay, Danke
 
Ich nochmal, dieses Mal die Aufgabe abgezeichnet, damit es zu keinen Copyright-Verstößen kommt. :)

Nun ist die Aufgabe:

Bestimmen Sie a) Den Ersatzwiderstand der Schaltung, b) den Strom durch R4 (I4) und c) die Gesamtstromstärke.

Die Gesamt-Spannung ist nicht gegeben, dafür aber U2 = 3V.
Widerstandswerte: R1 = 10 Ohm, R2, 20 Ohm, R3 = 30 Ohm, R4 = 40 Ohm, R5 = 50 Ohm


Habe wie unten zu sehen erstmal (hoffentlich dieses Mal richtig) den Ersatzwiderstand ausgerechnet und kam auf ca. 26,19 Ohm.

Jetzt meine weiteren Ansätze:

I2 = U2/R2 = 3V/20 Ohm = 0,15A - Soweit ich verstanden habe, müsste I2 ja = I1 sein, da die beiden Widerstände I1 und I2 in Reihe liegen.

U1 = R1 * I1 = 10 Ohm * 0,15A = 1,5V

Nun habe ich eine Masche bemüht:

+U1+U2-U3 = 0
U3 = U1+U2
U3 = 4,5V

Dann habe ich weiter gemacht mit:

I3 = U3 / R3 = 4,5V / 30 = Ohm = 0,15A

Nun die Knotenpunktregel:

+I12+I3-I4 = 0
I12+I3 = I4
I4 = 0,3A

Sollte dem richtig sein, hätte ich ja schonmal die gesuchte Stromstärke I4.

Weiter bin ich noch nicht gekommen, wäre gut zu wissen, ob das bisher überhaupt korrekt ist.


Vielen Dank schonmal!


- Griffindor
 

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Ich nochmal, dieses Mal die Aufgabe abgezeichnet, damit es zu keinen Copyright-Verstößen kommt. :)

Nun ist die Aufgabe:

Bestimmen Sie a) Den Ersatzwiderstand der Schaltung, b) den Strom durch R4 (I4) und c) die Gesamtstromstärke.

Die Gesamt-Spannung ist nicht gegeben, dafür aber U2 = 3V.
Widerstandswerte: R1 = 10 Ohm, R2, 20 Ohm, R3 = 30 Ohm, R4 = 40 Ohm, R5 = 50 Ohm


Habe wie unten zu sehen erstmal (hoffentlich dieses Mal richtig) den Ersatzwiderstand ausgerechnet und kam auf ca. 26,19 Ohm.

Jetzt meine weiteren Ansätze:

I2 = U2/R2 = 3V/20 Ohm = 0,15A - Soweit ich verstanden habe, müsste I2 ja = I1 sein, da die beiden Widerstände I1 und I2 in Reihe liegen.

U1 = R1 * I1 = 10 Ohm * 0,15A = 1,5V

Nun habe ich eine Masche bemüht:

+U1+U2-U3 = 0
U3 = U1+U2
U3 = 4,5V

Dann habe ich weiter gemacht mit:

I3 = U3 / R3 = 4,5V / 30 = Ohm = 0,15A

Nun die Knotenpunktregel:

+I12+I3-I4 = 0
I12+I3 = I4
I4 = 0,3A

Sollte dem richtig sein, hätte ich ja schonmal die gesuchte Stromstärke I4.

Weiter bin ich noch nicht gekommen, wäre gut zu wissen, ob das bisher überhaupt korrekt ist.


Vielen Dank schonmal!


- Griffindor
Nur weiter so!
Bisher alles korrekt!
 
So, bin fertig. Hoffe, der Rest ist auch korrekt.

So habe ich weiter gemacht:

U4 =R4 * I4 = 40 Ohm mal 0,3A = 12V

Masche:
+U3+U4-U5 = 0
U3+U4 = U5
U5 = 16,5 V

I5 = U5 / R5 = 16,5V / 50 Ohm = 0,33A



Gesamtstrom Iges = Uges/Rges = 37,5V/26,19 Ohm = 1,43A
(Da war ich mir unsicher, wie sich die Gesamtspannung Uges zusammensetzt, hab gegooglet und so verstanden, dass man alle Spannungsabfälle addiert, also U1-5, da kam ich auf 37,5V)
 
Gesamtstrom Iges = Uges/Rges = 37,5V/26,19 Ohm = 1,43A
Erstmal, das unsichere Gefühl hat sich an der richtigen Stelle gemeldet!
Das ist auch schonmal gut.

Würden U1-U5 in Reihe zur Quelle liegen, wäre ich mit einverstanden, dass man diese aufadiert.
Schau dir bitte nochmal deine Schaltung an und überlege, wie R5 mit dessen Spannung zur Spannungsquelle liegt.
 
Erstmal, das unsichere Gefühl hat sich an der richtigen Stelle gemeldet!
Das ist auch schonmal gut.

Würden U1-U5 in Reihe zur Quelle liegen, wäre ich mit einverstanden, dass man diese aufadiert.
Schau dir bitte nochmal deine Schaltung an und überlege, wie R5 mit dessen Spannung zur Spannungsquelle liegt.
Stehe gerade echt auf dem Schlauch, bitte hilf mir weiter ^^
Würde sagen Parallel? Wie berechne ich das ganze dann?
 
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