Stromkreise mit Parallelschaltung
Wenn in einem Stromkreis die Widerstände hintereinander geschaltet werden, dann wird diese Schaltungsart Reihenschaltung genannt. Der Strom teilt sich dabei nicht auf und durchfließt alle Widerstände mit der selben Stromstärke. Man kann mehrere Widerstände auch so schalten, dass sich der Strom vor den Widerständen aufteilt. Diese Schaltungsart wird Parallelschaltung genannt, da die Widerstände hierbei parallel angeordnet sind.
Der Vorteil der Parallelschaltung ist, dass in einem Stromkreis nicht alle Geräte funktionsfähig und eingeschaltet sein müssen, damit man ein Gerät betreiben kann. Bei einer Reihenschaltung sorgt bereits der Ausfall eines Geräts dafür, dass alle Geräte nicht mehr funktionieren, da der Stromkreis unterbrochen wird, wie z.B. bei einem Glühbirnendefekt einer Lichterkette. Solche Nachteile hat man bei einer Parallelschaltung nicht und man kann mehrere Geräte zeitlich unabhängig voneinander betreiben.
Außerdem sind elektrische Geräte auf eine bestimmte Spannung ausgelegt. Bei einer Reihenschaltung verringert sich die elektrische Spannung an den Widerständen, bei einer Parallelschaltung nicht. Daher sind die Stromkreise in gewöhnlichen Haushalten auf Parallelschaltung ausgelegt.
Anders als bei der Reihenschaltung ist die elektrische Stromstärke nicht überall gleich. Vor der Verzweigung fließt der Gesamtstrom (Iges) und teilt sich auf die einzelnen Widerstände auf. Dadurch ist die elektrische Stromstärke an den Widerständen kleiner als die gesamte Stromstärke (Iges). Bei der Planung der Elektroinstallation muss dementsprechend der höhere Gesamtstrom bei der Dimensionierung der Leitungen berücksichtigt werden. Es ergeben sich verschiedene mathematische Formeln, um das Verhältnis zwischen elektrischer Spannung, Stromstärke und Widerstand zu berechnen.
Elektrischer Widerstand bei Parallelschaltung
Dadurch, dass die elektrische Spannung an allen Widerständen gleich bleibt und der Gesamtstrom mit jedem zusätzlichen Widerstand ansteigt, sinkt der Gesamtwiderstand mit jedem zusätzlichen Widerstand und ist kleiner als der kleinste Einzelwiderstand. Für die Berechnung des Gesamtwiderstands ergibt sich daher folgende Gleichung.
Bei nur zwei Widerständen kann die Gleichung auch wie folgt umgeformt werden.
Elektrische Stromstärke bei Parallelschaltung
Der Gesamtstrom teilt sich bei der Parallelschaltung in mehrere Teilströme auf. Daher ergibt die Summe der Teilströme den Gesamtstrom (Iges) und folgende Gleichung kann hierfür aufgestellt werden.
Elektrische Spannung bei Parallelschaltung
Die elektrische Spannung bleibt bei der Parallelschaltung an allen Widerständen gleich. Daraus ergeben sich folgende Gleichungen.
Teilströme, Teilwiderstände und Verhältnisse
Die elektrische Spannung bleibt bei einer Parallelschaltung gleich und die Widerstände beeinflussen die Teilströme. Diese verhalten sich nämlich entgegengesetzt zu den Widerständen. Ist der Widerstand klein, wie z.B. bei niederohmigen Widerständen, dann hat das eine hohe Stromstärke zur Folge. Ist der Widerstand ein hochohmiger Widerstand und somit groß, ist die Stromstärke klein. Daraus resultieren folgende Gleichungen.
Die Formeln können weiter umgestellt werden und man erhält beispielsweise folgende Gleichungen.
