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Der erweiterte Stromkreis

Allgemeines

Ein Stromkreis besteht mindestens aus einer Spannungsquelle und einem Lastwiderstand. In elektronischen Schaltungen sind aber in der Regel mehrere Widerstände gleichzeitig an eine Spannungsquelle angeschlossen. Derartige Stromkreise werden als erweiterte Stromkreise bezeichnet.
Bei den erweiterten Stromkreisen ist zu unterscheiden zwischen Parallelschaltungen, Reihenschaltungen (bzw. Serieschaltungen) sowie gemischten Schaltung von Widerständen.
Bei einer Parallelschaltung liegen alle Widerstände an der gleichen Spannung und der von der Spannungsquelle zu liefernde Gesamtstrom ergibt sich aus der Summe der Einzelsträme. Sind in einem derartigen Stromkreis die Spannung und der fliessende Gesamtstrom bekannt, so kann daraus auch der Gesammtwiederstand ermittelt werden, mit dem die Spannungsquelle belastet wird. Dieser Gesamtwiderstand wird auch als Ersatzwiderstand bezeichnet. Hierunter ist ein Einzelwiderstand zu verstehen, der anstelle der parallelgeschalteten Widerstände die gleiche Wirkung hat. Die Ermittlung des Ersatzwiderstandes ist bei der Berechnung oder Untersuchung von elektronischen Schaltung eine häufige gestellte Aufgabe.
Bei einer Reihenschaltung bzw. Serieschaltung werden alle Widerstände vom gleichen Strom durchflossen. Dabei treten an den hintereinandergeschalteten Widersänden jeweils Spannungsabfälle auf, deren Summe gleich der Spannung der Spannungsquelle ist. Auch hier können die Widerstände zu einem Ersatzwiderstand zusammengefasst werden.
Die Anwendung des Ohmschen Gesetzes reichen aus, um alle Ströme, Spannungen und Ersatzwiderstände auch in erweiterten Stromkreisen zu berechnen.
In der Elektronik sind häufig Kombinationen von Reihen- und Parallelschaltungen erforderlich. Sie werden als gemischte Schaltungen bezeichnet.

Einfach gemischte Schaltungen sind Spannungsteiler. Unbelastete Spannungsteiler bestehen aus einer Reihenschaltung von Widerständen. Beim praktischenEinsatz tritt aber stets eine Belastung dieser Spannungsteiler auf, so dass dann gemischte Schaltungen vorliegen. Spannungsteiler können mit Festwiderständen oder veränderbaren Wiederänden aufgebaut werden. Veränderbare Widerstände werden als Portentiometer bezeichnet, wenn sie von Hand einstellbar sind oder Trimmer genannt, wenn sie mit Wekrzeug, z.B. einem Schraubendreher einstellbar sind.
Umfangreiche Kombinationen von Widerständen werden als Widerstandsnetzwerke bezeichnet. Aus der Vielfalt von Möglichkeiten sind hier einige Beispiele ausgewählt. Für die Ermittlung des Ersatzwiderstandes oder einzelner Spannungs-, Strin- sowie Widerstandswerte lassen sich bei Widerstandsnetzwerke schrittweise vereinfachen. Hierbei können in der Regel immer zwei oder mehrere Widerstände zu neuen Reihen- oder Parallelschaltungen zusammengefasst werden, so dass sich letzlich ein Ersatzwiderstand ergibt, der die gleiche Wirkung wie das gesamte Netzwerk hat. Am Beispiel einer Kochplatte mit 7- Takt-Schalter wird die Möglichkeit aufgezeigt, wie mit nur drei Heizwiderständen durch Verwendung eines Umschalters sieben unterschiedliche Heizleistungen erreicht werden können.
Das Bild zeigt ein Widerstandsnetzwerk welches Schritt für Schritt vereinfacht werden kann.