Vom "langen" Draht zur Reihenschaltung von Widerständen.

1.) Ein einfacher Stromkreis.

Wir betrachten zunächst einen einfachen Stromkreis. Die Spannung möge 6 Volt betragen und der Widerstand im Stromkreis sei 2 Ohm. Dann beträgt die Stromstärke I = U / R = 3 A.

2.) Doppelte Länge -> doppelter Widerstand -> halbe Stromstärke.

In der folgenden Grafik ist die Drahtlänge genau doppelt so groß.

doppelter Widerstand -> halbe Stromstärke" ALT="Doppelte Länge -> doppelter Widerstand -> halbe Stromstärke" BORDER="0" WIDTH="350" HEIGHT="280">

Das bedeutet der Widerstand ist doppelt so groß wie in der Grafik oben. ( Erinnerung: der Widerstand ist der Drahtlänge proportional. ) In derselben Zeit strömen durch die doppelt so große Länge nur halb so viele Elektronen - also ist auch die Stromstärke halb so groß. ( I = U / R = 6 V / 4 Ohm = 1,5 A )

3.) Eine andere Betrachtungsweise: ein Widerstand = Hintereinanderschalten von zwei Widerständen.

A) Zunächst wollen wir einmal die Querschnittsfläche des Drahtes konstant halten.

Die folgende Animation zeigt, dass man den Widerstand mit doppelter Länge auch als Reihenschaltung (Hintereinanderschaltung) von zwei Widerständen auffassen kann.

Die gesamte Drahtlänge bleibt gleich groß. Die Stromstärke verändert sich ebenfalls nicht. Beachte, dass der Widerstand zunächst lediglich in der Mitte aufgetrennt und verschoben wird. Auch an einer jeder anderen Stelle könnte man den Widerstand "teilen". Der gesamte Widerstand bleibt immer die Summe der Einzelwiderstände. Die Stromstärke an der "Trennstelle" ist genau so groß wie an jeder anderen Stelle des Stromkreises.

B) Nun betrachten wir Drähte gleicher Länge aber mit verschiedenen Durchmessern.

Was wird man erwarten, wenn man zwei verschieden große Widerstände hintereinanderschaltet?
(Diese sind hier durch zwei Drähte gleicher Länge, aber unterschiedlicher Querschnittsfläche verdeutlicht.)

Auch hier ist der Gesamtwiderstand die Summe der beiden Einzelwiderstände. Auch hier ist die Stromstärke an jedem Punkt des Stromkreises gleich groß.

Dabei bestimmt vor allem der größte Widerstand (hier die engste Stelle), wie groß die Stromstärke im Stromkreis wird.
Wäre z.B. der blau gezeichnete Widerstand 100 Ohm, so würde er (fast) allein den Gesamtwiderstand - und damit die Stromstärke - bestimmen.
(Der Gesamtwiderstand wäre dann 101 Ohm, was sich von 100 Ohm kaum unterscheidet.)

Du kennst dies von anderen Strömen:

• Menschenschlange vor der Disco, bei Sportveranstaltungen oder an einer Supermarktkasse:
  eine große Menschenmenge wartet und möchte in den Saal / die Halle. Die Menschen entsprechen den Elektronen im Stromkreis.
  Wie schnell diese in die Halle kommen (wie groß also die Stromstärke werden kann), wird an der engsten Stelle bestimmt - an der Eingangstür oder Kasse. Sie bildet den "größten Widerstand".
  
  
• Bei Flüssen und Wasserleitungsrohren:
  Auch bei Flüssen bestimmt die engste Stelle, wie schnell das Wasser (entspricht der Ladung) im Fluss strömen kann.
  Das engste Rohrstück einer Wasserleitung entscheidet wieviel Wasser je Sekunde ( = Stromstärke) höchstens fließen kann.
  
  
• Bei Verkehrsstömen:
  Auf der Autobahn ist ein Unfall passiert. Von den drei Fahrspuren steht dem Verkehr nur noch eine zur Verfügung.
  Es bildet sich ein Stau von Fahrzeugen (entsprechen den Ladungen) - es geht nur noch langsam voran, der Verkehrsfluss (die Stromstärke) wird also klein.
  Die engste Stelle bestimmt also, wieviel Fahrzeuge je Minute noch durchkommen. Sie entspricht dem größten Widerstand.
  
  
• Datenfluss bei Computernetzen:
  Eine Schule vernetzt ihre Computerräume mit schnellen Glasfaserkabeln. Der Datenaustausch zwischen den Rechnern wird nun zwar schneller, jedoch nicht der Internet-Zugang. Die langsame Telefonleitung (sie entspricht dem großen Widerstand) bestimmt, wie schnell die Daten aus dem WWW ankommen.

Wenn du nachdenkst, fallen dir sicher noch weitere Beispiele ein wo dies auch so ist........

Grüninger, Landesbildungsserver Baden-Württemberg