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Reihen- und Parallelschaltungen
 
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RenauddeChâtillon



Anmeldungsdatum: 05.05.2020
Beiträge: 50

Beitrag RenauddeChâtillon Verfasst am: 19. Mai 2020 11:42    Titel: Reihen- und Parallelschaltungen Antworten mit Zitat

Ich habe folgende Aufgabe vor mir liegen und bräuchte eure Hilfe zur Bearbeitung von a, b und c.

Was ist denn bitte jetzt auf dem rechten Bild im Anhang? (Für Aufgabe a) Wie berechne ich das bitte grübelnd
Ich habe zwei Parallelschaltungen wenn ich micht täusche und ? Dann den Straßenbahn Widerstand ? Der steht dann in Reihe zu und ?



Aufgabe:
Die DB uberlegt sich, die Straßenbahn von der Neureich Warte zum Pilz-Bau zu verlangern ( entfernt, d.h. fur Hin- und Ruckweg ergibt sich eine Gesamtlange fur jedes der beiden Oberleitungskabel (In Wirklichkeit gibt es bei einer Straßenbahn nur ein Oberleitungskabel (die Masseleitung ist die Schiene), doch hier wollen wir zur Vereinfachung mit je einem Oberleitungskabel fur Hin- und Ruckweg rechnen). Die Oberleitung soll von der Station Neureich Warte aus mit Energie versorgt werden (siehe auch Abbildung links).

An der Neureich Warte kann man die Nennspannung zwischen den beiden Leitungen als annehmen. Der Oberleitungsdraht hat einen spezifischen Widerstand

und einen Querschnitt . Die Straßenbahn hat eine Stromaufnahme von und fährt mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit .

(a) Berechnen Sie den Widerstand , den jedes der beiden Oberleitungskabel auf der gesamten Strecke hat.

(b) Eine Straßenbahn habe den Weg auf der Strecke zurückgelegt. Unterwegs
nimmt sie stets den Strom auf. Ein Ersatzschaltbild ist schon als Hilfe gegeben (Abbildung rechts). Erklären Sie, wofür die vier Widerstände stehen.


(c) Nehmen wir an, dass die Straßenbahn sich gerade an der Haltestelle Pilz-Bau befindet.
Welchen Zahlenwert haben dann die Widerstände bis ? Welche Leistung
wird an diesem Punkt der Strecke in den Kabeln umgesetzt? Welche Spannung steht
der Straßenbahn dort zur Verfügung?



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Zuletzt bearbeitet von RenauddeChâtillon am 19. Mai 2020 13:31, insgesamt einmal bearbeitet
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 6510

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 19. Mai 2020 12:33    Titel: Antworten mit Zitat

Den Oberleitungswiderstand berechnest Du aus Länge und Querschnitt sowie dem spezifischen Widerstand des Oberleitungsdrahtes.

Die anderen Fragen kann ich bejahen.

Viele Grüße
Steffen
RenauddeChâtillon



Anmeldungsdatum: 05.05.2020
Beiträge: 50

Beitrag RenauddeChâtillon Verfasst am: 19. Mai 2020 13:22    Titel: Antworten mit Zitat

Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben:
Den Oberleitungswiderstand berechnest Du aus Länge und Querschnitt sowie dem spezifischen Widerstand des Oberleitungsdrahtes.



Also



kannst du mir bitte auch bei b) helfen? "Die Bahn nimmt den Strom unterwegs auf" Was heißt das? Und inwiefern soll man die Widerstände erklären oder soll man etwas berechnen? grübelnd

Was ist außerdem ?
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 6510

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 19. Mai 2020 13:58    Titel: Antworten mit Zitat

Beim spezifischen Widerstand ist was durcheinandergekommen, sowohl die Einheit als auch die Zehnerpotenz sind falsch.

Die Stromaufnahme gibt einfach den Strom an, das sagt man so. Wenn Du einen 1000-Watt-Toaster an 230 Volt einschaltest, nimmt der etwa vier Ampere auf.

Berechnet werden soll vorerst nichts, nur diese Parallelschaltung soll erklärt werden, also warum nicht nur jeweils ein Widerstand auf Plus und Minus geht, sondern zwei.

Das x steht, wie geschrieben, für den zurückgelegten Weg. Du könntest aus dem Verhältnis x zu L den aktuellen Widerstand berechnen, vielleicht stand diese Aufgabe auch noch da und ist verlorengegangen.
RenauddeChâtillon



Anmeldungsdatum: 05.05.2020
Beiträge: 50

Beitrag RenauddeChâtillon Verfasst am: 19. Mai 2020 14:10    Titel: Antworten mit Zitat






warum die zwei widerstände zu + oder - gehen, damit kann ich gerade nichts anfangen. Hilfe


Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben:

Das x steht, wie geschrieben, für den zurückgelegten Weg. Du könntest aus dem Verhältnis x zu L den aktuellen Widerstand berechnen, vielleicht stand diese Aufgabe auch noch da und ist verlorengegangen.


könnte das die Teilaufgabe sein?

(d) Die vier einzelnen Widerstände der Oberleitung lassen sich durch einen einzigen Ersatzwiderstand beschreiben. Geben Sie in Abhängigkeit von der Wegstrecke
an und berechnen Sie daraus die Verlustleistung als Funktion von .

Wie soll das bitte gehen?

grübelnd
Nobby1



Anmeldungsdatum: 19.08.2019
Beiträge: 1059

Beitrag Nobby1 Verfasst am: 19. Mai 2020 14:35    Titel: Antworten mit Zitat

Zusätzlicher Hinweis.Hier hat man eine doppelte Stromeinspeisung, siehe Schaltbild. Das hat den Sinn , das wenn die Strassenbahn sich immer weiter von der Neureichwarte entfernt und sich dem Pilzbau nähert einen immer größeren Spannungsabfall auf der Leitung hätte.so wird ähnlich wie bei einem Spannungsteilerder Strom aufgeteilt. Am Abfahrtsort liegt die volle Spannung an, der Widerstand der 5 km fällt kaum ins Gewicht, wenn sie nun losfährt erhöht sich der Widerstand auf der Strecke, die sie zurück gelegt hat und der Widerstand erniedrigt sich auf den noch zu absolvierenden Weg. Wenn Sie den Zielort erreicht hat sind beide Widerstandsgruppen gleich gross. Daher 4 Widerstände, 2 für den Hinweg bis zur Kurve und 2 für den Rückweg.

Zuletzt bearbeitet von Nobby1 am 19. Mai 2020 14:40, insgesamt einmal bearbeitet
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 6510

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 19. Mai 2020 14:36    Titel: Antworten mit Zitat

Ok, der Widerstand stimmt jetzt. Übrigens macht man ein mit \rho. Augenzwinkern

Schau Dir mal die Skizze an und denk Dir die Straßenbahn ganz rechts als Abnehmer zwischen Plus und Minus. Dann verfolge den Weg nach links und beachte, wo die Spannungsversorgung genau angeschlossen ist.

Aufgabe d scheint dann tatsächlich mit dem x zu arbeiten. Damit kannst Du schließlich über Dreisatz die beiden Teilwiderstände ausrechnen. Das Ganze entspricht dann ja einem Potentiometer.
RenauddeChâtillon



Anmeldungsdatum: 05.05.2020
Beiträge: 50

Beitrag RenauddeChâtillon Verfasst am: 19. Mai 2020 15:08    Titel: Antworten mit Zitat

Nobby1 hat Folgendes geschrieben:
Zusätzlicher Hinweis.Hier hat man eine doppelte Stromeinspeisung, siehe Schaltbild. Das hat den Sinn , das wenn die Strassenbahn sich immer weiter von der Neureichwarte entfernt und sich dem Pilzbau nähert einen immer größeren Spannungsabfall auf der Leitung hätte.so wird ähnlich wie bei einem Spannungsteiler der Strom aufgeteilt. Am Abfahrtsort liegt die volle Spannung an, der Widerstand der 5 km fällt kaum ins Gewicht, wenn sie nun losfährt erhöht sich der Widerstand auf der Strecke, die sie zurück gelegt hat und der Widerstand erniedrigt sich auf den noch zu absolvierenden Weg. Wenn Sie den Zielort erreicht hat sind beide Widerstandsgruppen gleich gross. Daher 4 Widerstände, 2 für den Hinweg bis zur Kurve und 2 für den Rückweg.


ist das nicht jetzt schon die komplette antwort für b) ? grübelnd
danke schon mal, nobby. Alleine wäre ich nicht auf die antwort gekommen.
Was versteht man denn unter einer Stromeinspeisung geschweige denn doppelte Stromeinspeisung. Und irgendwie erschließt sich mir das nicht, das ein Widerstand fällt, fallen kann? grübelnd

Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben:

Aufgabe d scheint dann tatsächlich mit dem x zu arbeiten. Damit kannst Du schließlich über Dreisatz die beiden Teilwiderstände ausrechnen. Das Ganze entspricht dann ja einem Potentiometer.


meinst du die Widerstände und ?

rechnet man die nicht normalerweise mit der formel zu paralellschaltung aus? Oder wie meinst du das hinsichtlich per Dreisatz? grübelnd



Zuletzt bearbeitet von RenauddeChâtillon am 19. Mai 2020 15:16, insgesamt 5-mal bearbeitet
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 6510

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 19. Mai 2020 15:09    Titel: Antworten mit Zitat

Ja, leider sind hier manche Kollegen etwas übereifrig.

Bevor Du die Parallelschaltung berechnest, musst Du ja erst die einzelnen Widerstände kennen. Und die bestimmt man wie bei einem Potentiometer. Der Abgriff ist dabei die Straßenbahn.

Sagen wir mal, die Bahn ist einen Kilometer oben nach rechts gefahren. Die Minusleitung (insgesamt 0,4 Ohm) wird also von oben mit einem Fünftel (entsprechender Widerstand) zur Stromlieferung beteiligt, von unten mit vier Fünftel (entsprechender Widerstand). Und diese beiden Widerstände sind parallel. Und genauso rechnest Du dann für die Plusleitung.


Zuletzt bearbeitet von Steffen Bühler am 19. Mai 2020 15:26, insgesamt einmal bearbeitet
Nobby1



Anmeldungsdatum: 19.08.2019
Beiträge: 1059

Beitrag Nobby1 Verfasst am: 19. Mai 2020 15:22    Titel: Antworten mit Zitat

Paar Hinweise sollte man schon geben. Der TES blickt an Hand seiner Fragestellung sowieso nicht durch.
RenauddeChâtillon



Anmeldungsdatum: 05.05.2020
Beiträge: 50

Beitrag RenauddeChâtillon Verfasst am: 19. Mai 2020 15:39    Titel: Antworten mit Zitat

Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben:
Ja, leider sind hier manche Kollegen etwas übereifrig.

Bevor Du die Parallelschaltung berechnest, musst Du ja erst die einzelnen Widerstände kennen. Und die bestimmt man wie bei einem Potentiometer. Der Abgriff ist dabei die Straßenbahn.

Sagen wir mal, die Bahn ist einen Kilometer oben nach rechts gefahren. Die Minusleitung (insgesamt 0,4 Ohm) wird also von oben mit einem Fünftel (entsprechender Widerstand) zur Stromlieferung beteiligt, von unten mit vier Fünftel (entsprechender Widerstand). Und diese beiden Widerstände sind parallel. Und genauso rechnest Du dann für die Plusleitung.


Wenn wir jetzt von der linken Abbildung ausgehen im Anhang, dann geht die Bahn doch lediglich in eine Gerade Richtung? Weder links noch rechts. Nur hin- und zurück? grübelnd


es kränkt mich etwas. Aber nobby hat recht. grübelnd
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 6510

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 19. Mai 2020 15:45    Titel: Antworten mit Zitat

Ok, schlecht ausgedrückt. Mit "nach rechts" meinte ich "hin", genauer: einen Kilometer von der Warte entfernt.

Für die Umgangsformen von Nobby entschuldige ich mich im Namen des gesamten Physikerboards.
RenauddeChâtillon



Anmeldungsdatum: 05.05.2020
Beiträge: 50

Beitrag RenauddeChâtillon Verfasst am: 19. Mai 2020 15:52    Titel: Antworten mit Zitat

Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben:

Die Minusleitung (insgesamt 0,4 Ohm) wird also von oben mit einem Fünftel (entsprechender Widerstand) zur Stromlieferung beteiligt, von unten mit vier Fünftel (entsprechender Widerstand). Und diese beiden Widerstände sind parallel. Und genauso rechnest Du dann für die Plusleitung.


Darf ich fragen wie du jetzt darauf kommst das die Minusleitung ein gesamtwiderstand hat? Und dann halt die darauffolgende Behauptung mit einem Fünftel zur Stromlieferung beteiligt? WIe bist du jetzt bitte darauf gekommen?

Und ich verstehe auch nicht was (entsprechender Widerstand) bedeuten soll um ehrlich zu sein. grübelnd
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 6510

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 19. Mai 2020 16:02    Titel: Antworten mit Zitat

Ich hab Dir mal den Straßenbahn-Stromabnehmer bei etwa 1km eingezeichnet. Dann fließt der Strom vom Minuspol der Versorgung über den roten Anteil der 5-km-Leitung und, parallel dazu, auch über den grünen Anteil dieser Leitung.

Dass diese Leitung einen Widerstand von 0,4 Ohm hat, hast Du bereits berechnet. Und der teilt sich jetzt eben auf in ein Fünftel von 0,4 Ohm, parallel zu vier Fünfteln von 0,4 Ohm. Das sind die entsprechenden Widerstände, eben mit Dreisatz: 5km sind 0,4Ohm, 1km sind...



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RenauddeChâtillon



Anmeldungsdatum: 05.05.2020
Beiträge: 50

Beitrag RenauddeChâtillon Verfasst am: 19. Mai 2020 16:43    Titel: Antworten mit Zitat

aber wozu das ganze? grübelnd

grün ist jetzt hin und zurück weitere

wieso wird der Widerstand durch die länge geteilt bzw. wieso geht das?
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 6510

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 19. Mai 2020 16:52    Titel: Antworten mit Zitat

Der rote Leitungsteil ist einen Kilometer lang, daher hat er den Widerstand 0,08 Ohm, richtig. Da teilt man keinen Widerstand durch Länge. Dreisatz geht anders, halt wie in der Mittelstufe gelernt:





Der grüne Leitungsteil ist vier Kilometer lang, entsprechend ist der Widerstand:

RenauddeChâtillon



Anmeldungsdatum: 05.05.2020
Beiträge: 50

Beitrag RenauddeChâtillon Verfasst am: 19. Mai 2020 17:41    Titel: Antworten mit Zitat






Wie kommst du aber jetzt bitte auf diese gleichung? der Faktor 4 weil grün 4km lang ist? Ich nehme an die km Einheit wurde mit Absicht weggelassen?
und der divisor 5?


und ist jetzt der Ersatzwiderstand ?

Jetzt fehlt noch die Verlustleistung grübelnd
Nobby1



Anmeldungsdatum: 19.08.2019
Beiträge: 1059

Beitrag Nobby1 Verfasst am: 19. Mai 2020 17:47    Titel: Antworten mit Zitat

Da wurde nichts weggelassen. Das Kabel ist 5 km lang, ausgerechnet wurde 1/5 davon also 1 km. Auf den Widerstand wurde das dann übertragen.
Die 4 ergeben sich aus dem Rest der 4/5.
Welche Formeln zur Berechnung der elektrischen Leistung kennst Du?
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 6510

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 19. Mai 2020 17:57    Titel: Antworten mit Zitat

RenauddeChâtillon hat Folgendes geschrieben:
ist jetzt der Ersatzwiderstand ?


Nein, das ist der Widerstand der "grünen" Leitung bei x=1km. Diese, parallel zur "roten", verbindet den Minuspol der Versorgung mit der Straßenbahn. Beide Einzelwiderstände hast Du ausgerechnet, berechne nun die Parallelschaltung.

Dasselbe musst Du danach mit dem Pluspol machen: auch da führen zwei Leitungsteile zur Straßenbahn.

Und jetzt kannst Du diese vier Leitungsteile zu einem Gesamtwiderstand zusammenfassen, durch den ein bekannter Strom fließt und der daher eine bekannte Leistung verbrät.

Das war jetzt natürlich alles für x=1km. Du sollst die Formel ja für beliebige x aufstellen, was nun aber mit Sicherheit leicht von der Hand geht, oder?
RenauddeChâtillon



Anmeldungsdatum: 05.05.2020
Beiträge: 50

Beitrag RenauddeChâtillon Verfasst am: 19. Mai 2020 19:23    Titel: Antworten mit Zitat

Für die Leistung

welche parallelschaltung soll errechnet werden? pder ?
Nobby1



Anmeldungsdatum: 19.08.2019
Beiträge: 1059

Beitrag Nobby1 Verfasst am: 19. Mai 2020 19:31    Titel: Antworten mit Zitat

Oje oje.
Es wurde doch gesagt was zu berechnen ist. In der Aufgabe , wenn die Strassenbahn an der Haltestelle Pilzbau ist. Du musst die Parallelschaltung beider Leitungsabsschnitte und die dann in Reihe berechnen. Die Leistungsformel würde ich auf Strom und Widerstand umformen. Es gibt noch ausser P = U* I zwei Formeln wo man entweder mit der Spannung oder den Strom mit Verwendung des Widerstandes rechnet.
RenauddeChâtillon



Anmeldungsdatum: 05.05.2020
Beiträge: 50

Beitrag RenauddeChâtillon Verfasst am: 20. Mai 2020 05:14    Titel: Antworten mit Zitat







Leider begreife ich nicht was Parallelschaltung beider Leitungsabschnitte bedeutet? Auf dem linken Bild sieht man ja keinen Widerstand geschweige denn eine Parallelschaltung. Auf dem rechten Bild. Sehe ich lediglich und ?

die Bahn fährt hin und zurück. Also muss ich dann jeweils und ausrechnen und sie dann jeweils zweimal mit 2 multiplizieren? Da die Bahn zweimal die Strecke fährt (hin- und zurück)?
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
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Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 20. Mai 2020 09:12    Titel: Antworten mit Zitat

Ich hab die vier Widerstände sowie den Straßenbahnwiderstand für Dich mal eingezeichnet. Schau Dir es in Ruhe an, dann siehst Du, welcher Widerstand warum wo hingehört. Eigentlich hat Dir das Nobby aber schon in epischer Breite auseinandergesetzt.

Und je nachdem, wo die Bahn gerade steht (also an der Stelle x), ergeben sich eben nach Dreisatz andere Werte für diese vier Widerstände. Im eingezeichneten Fall (x=2,5km) sind sie natürlich alle vier gleich.



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RenauddeChâtillon



Anmeldungsdatum: 05.05.2020
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Beitrag RenauddeChâtillon Verfasst am: 20. Mai 2020 10:57    Titel: Antworten mit Zitat

Nobby1 hat Folgendes geschrieben:

Die 4 ergeben sich aus dem Rest der 4/5.


Welcher Rest ist damit gemeint? grübelnd




für



ich weiß nicht wie ich das darstellen kann für x beliebig.
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 6510

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 20. Mai 2020 11:21    Titel: Antworten mit Zitat

RenauddeChâtillon hat Folgendes geschrieben:
Nobby1 hat Folgendes geschrieben:

Die 4 ergeben sich aus dem Rest der 4/5.

Welcher Rest ist damit gemeint?


Das Kabel, also die 5km, wurde in einen 1-km-Abschnitt (das ist ein Fünftel) und eben den Rest (das sind dann vier Fünftel, somit 4km) aufgeteilt.

RenauddeChâtillon hat Folgendes geschrieben:
Ich weiß nicht wie ich das darstellen kann für x beliebig.


Dreisatz, wie gesagt. Wie damals in der Mittelstufe:

1. Du kennst den Widerstand von 5 km: 0,4 Ohm.
2. Du berechnest den Widerstand von 1 km: 0,08 Ohm.
3. Du berechnest den Widerstand von x km: x*0,08 Ohm.
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