Birne an einer Lichterkette wechseln

Einbesorgterstudent · Anmeldungsdatum: 12.06.2015 Beiträge: 21

Meine Frage:
Folgendes Szenario:
Ich habe eine Lichterkette mit 20 Birnen ( In Reihe geschaltet ).
Die Birnen der Kette haben die Bezeichnung 11V/1W.
Eine Birne geht kaputt. Ich habe zwei Ersatzbirnen: 20V/1W & 5V/0,5W
Netzspannung beträgt 220V.
Ich soll von einer Spannungsfestigkeit von ca. 20% ausgehen.
Welche Birne sollte ich nehmen ?

Meine Ideen:
Da es sich um eine Reihenschaltung handelt ist die Stromstärke (I) in jeder Birne gleich.
Außerdem gilt:I=P/U
U wären die 220V Netzspannung
P müsste varrieren je nachdem welche Birnen ich habe.

Wären alle Birnen intakt würde das heißen, dass I=20W/220V=0,09A ist.

Desweiteren besagt doch die Maschenregel, dass Uges(also die 220V) gleich allen Spannungen in der Schaltung ist.

Für den Fall das alle Birnen 11V haben geht das auf, aber was passiert denn wenn ich eine Birne wechsel?
Würde die 20V/1W Birne dann zu einer 11V/0,55W Birne werden ?
Die 5V/0,5W Birne könnte der Spannung doch garnicht standhalten mit 20% Spannungsfestigkeit und würde durchknallen. Oder ist gar zu wenig Spannung der Tod für die Birne und die 20V würde kaputt gehen ?

Ich verstehe auch nicht so ganz wovon die Spannungsfestigkeit abhängt. Die 20V Birne hätte ja dann einen Spielraum von 19,6V-20,4V und die 5V Birne gerade mal 4,9V-5,1V.

Wie genau stelle ich das K.O. Kriterium für die Birne/Schaltung auf ?

Steffen Bühler · Moderator Anmeldungsdatum: 13.01.2012 Beiträge: 7246

Berechne über

den Widerstand der drei verschiedenen Birnentypen.

Fasse die 19 Birnen zu einem Widerstand zusammen, zu dem Du nun einmal die eine, einmal die andere Ersatzbirne in Reihe schaltest. Welche Spannung entsteht nun jeweils an der Ersatzbirne?

Viele Grüße
Steffen

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Einbesorgterstudent · Anmeldungsdatum: 12.06.2015 Beiträge: 21

Es war ein Fotofinish Big Laugh

Vielen Dank erstmal an dieser Stelle für eure Hilfe.

Habe jetzt erstmal die beiden Wiederstände errechnet.

R1=20v^2/1W=400 ohm
R2=5V^2/0,5W=50 ohm

Dann noch den Ersatzwiederstand für die 19 Birnen
Req= 19* (11V^2/1W) = 2299 ohm

Für die 20V/1W Birne wäre U dann:

U1=R1*I1=R1*(Uges/(Req+R1))=R1*(220V/2699ohm)=32,8V
U1 ist also ca 50% über der eigentlichen Spannung und damit kaputt.

U2=R2*I2=R2*(220V/2349ohm)=4,68V
20% von 5V würde ja bedeuten das die Birne in einem "Voltbereich" von 4V-6V intakt bleibt oder ?

Wenn das der Fall ist und die Zahlen stimmen wäre die 5V/0.5W Birne ja der Gewinner für mein Ticket in den Lichterwald.

Nur mal rein theoretisch was wäre denn wenn U2<4V wäre?

Steffen Bühler · Moderator Anmeldungsdatum: 13.01.2012 Beiträge: 7246

Alles richtig!

Zur Zusatzfrage: die Spannungsfestigkeit heißt nur, dass die Birne bis zu 20 Prozent mehr Spannung verträgt, ohne durchzubrennen. Bekommt sie weniger Spannung, passiert nichts, sie leuchtet halt schwächer.

Viele Grüße
Steffen

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Brillant · Anmeldungsdatum: 12.02.2013 Beiträge: 1973 Wohnort: Hessen