Wieso verringert sich die Stromstärke bei hinzugefügtem Wide

fill · Gast

Meine Frage:
Wenn ich einer Reihenschaltung einen Widerstand hinzufüge, verringert sich die Stromstärke. Die Stromstärke ist die Anzahl an Elektronen, die durch einen bestimmten Querschnitt des Leiters pro Zeiteinheit hindurchfließen. Wie ist es möglich, dass sich die Stromstärke überhaupt ändert? Die Langsamkeit der Elektronen wird doch durch deren Zusammengedrängtheit ausgeglichen.

Meine Ideen:
Ich kann mir leider nicht vorstellen, wie das funktionieren soll. Wenn man Wasser in einem Rohr betrachtet, welches nicht überall den gleichen Durchschnitt hat, dann sieht man, dass die Wassermasse, die pro Zeiteinheit durch einen Querschnitt fließt, auch immer gleich bleibt.

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Angenommen du hast drei Wasserleitungsrohre R1, R2, R3, die in Serie miteinander verbunden sind. Zunächst seien die Rohre R1, R2 und R3 alle gleichlang mit gleichem Querschnitt. An die Enden dieser Serienschaltung legst du eine Druckdifferenz von 1 bar. Du misst die Wassermenge Q, die pro Sekunde durch diese Anordnung fließt und notierst den Wert.

Nun tauscht du das mittlere Rohr R2 durch ein Rohr mit wesentlich kleinerem Querschnitt und 10-facher Länge aus. Abermals misst du Q.

Du wirst feststellen, dass nun Q wesentlich kleiner ist als zuvor, da das mittlere Rohrstück das Nadelöhr darstellt, durch welches alles durch muss. Trotzdem fließt pro Sekunde durch jedes Teilrohr die gleiche Wassermenge: dort wo der Querschnitt kleiner ist, fließt es eben schneller.

Es gilt:

Beim Stromkreis ist es ganz genauso.

Vielleicht hilft dieser Vergleich. Die Stromstärke ist in jedem der Widerstände einer Serienschaltung überall gleich und ändert sich nur zwischen den Varianten.

fill · Gast

Danke, aber ich verstehe es noch nicht ganz.

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

wieso? im ersten Fall fließen z.B. 100l/sek und im zweiten Fall 50l/sek.
grübelnd

Ehrlich gesagt steh ich auch auf der Leitung mit dem was du meinst...

Bruce · Anmeldungsdatum: 20.07.2004 Beiträge: 537

Die Stromstärke (Wasser, Ladungsträger) wird doch über die Menge definiert,
die pro Zeiteinheit durch einen gegebenen Rohr- bzw. Leitungsquerschnitt fließt.

Desto höher die Strömungsgeschwindigkeit der Strömung durch den betrachten
Leitungsquerschnitt ist, desto höher ist auch die Stromstärke durch diesen Querschnitt.

Die Tatsache, daß in einem geschlossenen Rohrkreislauf oder Stromkreis kein Wasser
bzw. keine Elektronen durch eine Quelle/Zufluß dazukommen können, steht dazu
in keinem Widerspruch.

Oder habe ich etwa das Brett vor dem Kopf grübelnd

Gruß von Bruce

fill · Anmeldungsdatum: 20.08.2013 Beiträge: 3

Bruce · Anmeldungsdatum: 20.07.2004 Beiträge: 537

Warum denkst Du komplizierter als nötig?

Gehe doch einfach davon aus, daß sich weder die Dichte der Elektronen
noch die Dichte der Flüssigkeit in der Strömung ändert. Wenn sich die
Dichte der bewegten Elektronen in einem Kupferdraht ändern könnte,
dann wäre dieser Draht je nach lokaler Dichte der Elektronen elektrostatisch
geladen. Kompensiert wird die Ladung der duch den Draht driftenden Elektronen
durch die ortsfesten, positiv geladenen Atomrümpfe. Einen lokalen
Überschuß von positiver Ladung wegen Elektronenmangels kannst Du
für das grundsätzliche Verständnis erst mal vernachlässigen.

Gruß von Bruce

fill · Anmeldungsdatum: 20.08.2013 Beiträge: 3

Ok, ich glaube ich hab's jetzt ....

Meine Erklärung in Verbindung mit der Analogie Wasser + Rohr.

Zuvörderst muss ich anmerken, dass in dieser Analogie die Geschwindigkeit des Wassers die Geschwindigkeit der Elektronen darstellt. Die Dichte des Stroms ist in dieser Analogie jedoch der Querschnitt des Rohrs .... Ich weiß auch nicht, wie mir diese verdrehte und konfuse Idee einfallen konnte. Wahrscheinlich ist das der Grund dafür, dass schnudl und ich ein Kommunikationsproblem hatten (wegen meiner Konfusität)

Wenn ich eine Parallelschaltung von drei gleichlangen Rohren habe, wobei Rohre 2 und 3 an Rohr 1 anschließen, dann ist die Geschwindigkeit einer Wassermasse in Rohr 3 zwar genauso groß wie in Rohr 2, jedoch kleiner als in Rohr 1.

Falls ich jedoch das Gleiche mit einer Parallelschaltung mit Leitern umsetzte, sehe ich, dass der Gesamtwiderstand geringer wird und die Stromstärke somit steigt, was in obigem Beispiel ja nicht der Fall ist. Ich denke, es liegt daran, dass das Wasser von einer Sache am Anfang des ersten Rohres angetrieben wird und dass der Antrieb, der in einem elektrischen Feld entsteht, nun mal anders funktioniert.

Wasser: Wenn diesem Knotenpunkt weitere Rohre hinzugefügt werden, dann teilt sich die Geschwindigkeit auf die einzelnen, vom Knotenpunkt wegführenden Rohre auf (der Querschnitt bleibt ja gleich ...)
Elektrik: Ich füge dem Knotenpunkt weitere Leiter hinzu und die Geschwindigkeit bleibt in jedem Leiter immer gleich, dann muss die Geschwindigkeit am Anfang größer sein. Das passiert beim Wasser nicht, weil das Wasser in den vom Knotenpunkt wegführenden Rohren "geschoben" wird. Die Elektronen sind jedoch immer gleich schnell, da die Spannung in jedem parallelen Leiter gleich ist. Die Geschwindigkeit vor dem Knotenpunkt ist also von den Geschwindigkeiten nach den Knotenpunkten abhängig!

Mit freundlichen Grüßen
ein von Konfusität gepeinigter fill

D2 · Anmeldungsdatum: 10.01.2012 Beiträge: 1723

Elektronengas in der Leitung lässt sich genauso wenig komprimieren wie das Wasser in einem Rohr.

Hier kannst du die Formel finden, die Hydraulik und Elektrodynamik verbinden
http://www.physikerboard.de/htopic,32280,analogien.html

Wenn ein Wasserrohr länger wird, erhöht sich die Reibung und Geschwindigkeit des Wasser bei unveränderten Druck wird sinken(ähnlich wie Stromstärke kleiner wird I=U/R falls sich die Spannung nicht ändert)-

fill · Anmeldungsdatum: 20.08.2013 Beiträge: 3

Ok, danke.

Ich weiß nicht ... irgendwie habe ich das Ganze zu kompliziert gesehen ...

Danke an alle Thumbs up!

Mit freundlichen Grüßen
fill