Reihenschaltung zwei Glühbirnen

falloutboy94 · Gast

Hallo!
Muss gerade für einen Test üben und verstehe etwas nicht...
Wenn ich in einer Reihenschaltung zwei Glühbirnen hintereinander schalte, dann kann es passieren, dass nur eine leuchtet und die andere gar nicht oder nur schwach leuchtet. Warum ist das so?
HÄngt das mit den Widerständen in den Birnen zusammen?
Die Stromstärke ist in einem Stromkreis bei gleich bleibender Spannung ja überall gleich... nimmt die Spannung vielleicht ab? Wie geht das dann?
Bitte um EINFACH VERSTÄNDLICHE Erklärung!
Danke!!!

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5786 Wohnort: Heidelberg

Hallo!

Einfach und verständlich... grübelnd

Ich probier's halt mal:

Im Prinzip hast Du schon alles Wichtige gesagt, wenn ich Dich richtig verstehe. Also, der Strom muß überall gleich sein, bei einer Reihenschaltung, das ist schonmal sehr wichtig. Der Widerstand der Birnen und damit die jeweils abfallende Spannung allerdings nicht. Bsp.: Du hast eine Birne mit 80 Ohm und eine mit 20 Ohm, also insgesamt 100 Ohm. Die hängst Du in Reihe an eine 10V Batterie. Dann fließt ein Strom:

Dann fällt an der ersten Birne mit 20Ohm:

und an der zweiten mit 80Ohm:

ab, also ist die Leistung der ersten:

und der zweiten

Also sollte die zweite heller leuchten.
Allerdings ist das alles noch etwas komplizierter, wenn man wirklich von Lampen ausgeht. Die sind nämlich normalerweise für eine bestimmte Spannung gebaut. Der Punkt ist, dass das Licht aus einer Lampe ja so was wie eine Schwarzkörperstrahlung ist. Das heißt, dass das Spektrum des Lichts einer solchen Birne Planck-verteilt ist und deshalb nur ein (recht geringer) Teil des ausgestrahlten Lichtes im sichtbaren Bereich liegt. Es gibt da noch ein Wien'sches Verschiebungsgesetz etc., das besagt, dass das Maximum dieser Verteilung von der Temperatur abhängt. Birnen sind jetzt so gebaut, dass sie bei ihrer Nennspannung und damit (weil sie ja einen bestimmten Widerstand haben) auch Nennleistung eine Temperatur haben, die möglichst hoch ist, so dass möglichst viel der Strahlung im sichtbaren Bereich ist, aber auch nicht zu hoch, so dass der Glühfaden/-draht nicht zu schnell kaputt geht. Wenn man die Lampe jetzt unterhalb dieses Bereichs betreibt, wird der Draht nicht so heiß und ein viel größerer Teil des Lichts wird im nicht sichtbaren Infrarot-Bereicht abgestrahlt, so dass die Lampe noch dunkler erscheint. D. h. die "Helligkeit" einer Lampe ist nicht direkt proportional zu der Leistung, die in ihr gerade umgesetzt wird.

Gruß
Marco

Gast

Das unterschiedlich helle Brennen kann man auch bei gleichen Glühbirnen beobachten:

Warum ?

1)
Stell Dir mal vor eine Glühbrirne ist noch kalt, die andere schon heiss und du schaltest sie in Serie (d.h. gleicher Strom).

2)
Dann hat die kalte im ersten Moment einen viel kleineren Widerstand als die heisse, da der Widerstand mit der Temperatur zunimmt.

3)
Nun gilt

weswegen die kalte Lampe im ersten Moment auch die kleinere Spannung abbekommt.

4)
Da

und I1 = I2, ist die Leistung der kalten Lampe im ersten Moment auch kleiner als die der heissen.

5)
Kleinere Leistung -> Die ursprünglich kalte Lampe wird sich daher auch weniger stark erwärmen, weswegen sie auch nicht die "Chance" auf mehr Leistung bekommt. Dafür bräuchte sie mehr Spannung -> die bekommt sie aber wiederum nur wenn ihr Widerstand steigt -> Der ist aber klein wegen ihrer geringen Leistung.

Du siehst:

Wir haben hier einene "selbsterhaltende" Instabilität, die Lampen sind in ihren Betriebszuständen "gefangen".

Es hängt beim Einschalten von zwei kalten Lampen nun von Zufällen ab, welche zuerst ein wenig wärmer wird als die andere. Die ein wenig wärmere wird das Rennen um die Leistung letztlich gewinnen, da sich die Unterschiede hochschaukeln.

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

Gast

Nach diesem Prinzip funktionieren übrigens PTC-Sicherungen.

Es gibt eine kritische Größe dR/dP für diesen Effekt, damit
im gesamten Stromkreis Mitkopplung (latch up) auftritt.

Bei Kohlefadenlampen verhindert P ~ T^4 thermisches 'Weglaufen',
sonst müsste man sie (wie Leuchtstofflampen) strombegrenzt betreiben.

Gast 12 · Gast

Hier die Antwort:
Zwei Birnen in Reihe müssen eine unterschiedliche Leistung haben. Z.B. 100 W und 25 W.
Die Birne mit der höheren Leistung hat den kleineren Widerstand, die mit der
kleineren Leistung hat den höheren Widerstand.
An der Birmne mit dem kleineren Widerstand fällt die kleinere Teilspannung ab. Da P = U * I ist, ist bei kleinem U auch P klein. Das heißt, die Leistung in der 100W-Birne ist zu gering um diese zum Leuchten zu bringen.