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Gruppenschaltung / Gemischte Schaltung

Geschrieben von: Dennis Rudolph
Donnerstag, 28. Dezember 2017 um 20:29 Uhr

Mit der Gruppenschaltung (gemischte Schaltung) von Widerständen befassen wir uns in diesem Artikel. Kurzfassung der Inhalte:

  • Eine Erklärung, was eine Gruppenschaltung ist.
  • Einige Beispiele zum Berechnung der Gruppenschaltung.
  • Aufgaben / Übungen damit ihr die gemischten Schaltungen selbst üben könnt.
  • Ein Video, welches sich mit der Basis der Elektrotechnik befasst.
  • Ein Frage- und Antwortbereich zur Gruppenschaltung,.

Hinweis:

Dieser Artikel ist Teil unseres Kurses zur Elektrotechnik "Von der Grundlagen der Elektrotechnik in der 5. Klasse bis zum Ingenieur".

Erklärung Gruppenschaltung

Was ist eine Gruppenschaltung? Eine Gruppenschaltung ist eine Mischung aus verschiedenen Schaltungstypen wie Reihenschaltung und Parallelschaltung. Was ist nun eine Reihenschaltung? Was ist eine Parallelschaltung?

Bei einer Reihenschaltung haben wir zwei, drei oder noch Widerstände hintereinander, eben in Reihe. Dabei fließt der Strom durch alle Widerstände nacheinander. Die folgende Grafik zeigt Widerstände in Reihe, zwei Widerstände einzeln gezeichnet oben und darunter drei Widerstände in einem elektrischen Stromkreis. Den Gesamtwiderstand RGesamt erhält man durch Addition aller Widerstände in Reihe.

Gruppenschaltung / gemischte Schaltung Erklärung 1

Daneben gibt es die Parallelschaltung von Widerständen. Bei der Parallelschaltung teilt sich die Leitung auf und damit teilt sich auch der Strom auf die einzelnen Leitungen auf. Bei der Parallelschaltung schaut man sich in vielen Fällen erst einmal die Parallelschaltung aus zwei Widerständen an. Die Formel mit Schaltung sieht so aus:

Gruppenschaltung / gemischte Schaltung Erklärung 2

Für drei Widerstände bei einer Parallelschaltung nimmt man hingegen eine andere Formel zur Berechnung. Dies ist logisch, da die vorherige Formel nur zwei Widerstände enthält. Formel und Schaltung sehen so aus:

Gruppenschaltung / gemischte Schaltung Erklärung 3

Hinweis:

Wo liegt der Unterschied zwischen einer Reihenschaltung und einer Parallelschaltung:

  • Bei einer Reihenschaltung - auch Serienschaltung genannt - liegen alle Widerstände in einer einzigen Leitung hintereinander.
  • Bei einer Parallelschaltung hingegen teilt sich die Leitung und der Strom auf, die Widerstände liegen in einzelnen Leitungen.
  • Bei der Reihenschaltung fließt der gleiche Strom durch alle Widerstände, bei der Parallelschaltung teilt sich der Strom hingegen auf.
  • Bei einer Parallelschaltung liegt über jeden Widerstand die gleiche Spannung an. Bei der Reihenschaltung ist dies meistens nicht so.

Noch einmal zur Erinnerung: Eine Mischung aus Reihenschaltung und Parallelschaltung bezeichnet man als Gruppenschaltung oder auch als gemischte Schaltung. Zeit für ein paar weitere Beispiele.

Beispiele Gruppenschaltung

In diesem Bereich soll ein Mix aus Reihenschaltungen und Parallelschaltungen Schritt für Schritt berechnet werden. Also Beispiele zur Gruppenschaltung.

Beispiel 1:

Die nächste Grafik zeigt eine Gruppenschaltung. Wie groß ist der Gesamtwiderstand?

Gruppenschaltung Beispiel 1

Lösung:

Wir fassen zunächst die Widerstände 20 Ohm und 30 Ohm zusammen, da wir hier eine Parallelschaltung haben. Dies sieht so aus:

Gruppenschaltung / gemischte Schaltung Beispiel 1 Lösung 1c

Damit vereinfacht sich die Schaltung zu:

Gruppenschaltung / gemischte Schaltung Beispiel 1 Lösung 1d

Die verbleibende Reihenschaltung fassen wir nun noch durch Addition der drei Widerstände zusammen um den gesamten Widerstand zu berechnen.

Gruppenschaltung / gemischte Schaltung Beispiel 1 Lösung 1e

Beispiel 2:

Berechne den Gesamtwiderstand dieser Schaltung:

Gruppenschaltung / gemischte Schaltung Beispiel 2

Lösung:

Zunächst einmal sollte man bemerken, dass es einen Kurzschluss über den Widerstand mit den 95 Ohm gibt. Dies wirkt so, also würde es diesen Widerstand gar nicht geben. Ansonsten haben wir einen Mix aus Reihenschaltung und Parallelschaltung, also eine gemischte Schaltung. Die Berechnung sieht so aus:

Gruppenschaltung / gemischte Schaltung Beispiel 2 Lösung

Rechnet man dies aus erhält man einen Gesamtwiderstand von etwa 129,08 Ohm.

Gruppenschaltung Aufgaben / Übung

Aufgabe 1: Wir haben zwei Widerstände in Reihe mit 10 Ohm und 20 Ohm. Wie groß ist der Gesamtwiderstand?

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Gruppenschaltung Video

Basis Elektrotechnik

Die Gruppenschaltung gehört zu den Grundlagen der Elektrotechnik und wird oft beim Ohmschen Gesetz mit besprochen. Das nächste Video befasst sich mit der Basis der Elektrotechnik, beginnend mit den wichtigsten Grundbegriffen und danach geht es an Reihen- und Parallelschaltung, die zusammen die Gruppenschaltung ergeben.


Nächstes Video »

Gruppenschaltung Fragen mit Antworten

Hier sehen wir uns noch ein paar Fragen (mit Antworten) zur Gruppenschaltung näher an.

F: Wann wird die Gruppenschaltung in der Schule behandelt?

A: Die Gruppenschaltung wird im Normalfall ab der 8. Klasse oder 9. Klasse im Physik-Unterricht besprochen. Die Bestandteile dieser - also Reihenschaltung und Parallelschaltung - werden manchmal hingegen schon deutlich früher in der Schule angesprochen.

F: Wie kann man die Leistung bei der Gruppenschaltung berechnen?

A: Die elektrische Leistung "P" kann man mit diesen Formeln berechnen:

Reihenschaltung Parallelschaltung Leistung


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