PhysProf - Reihenschaltung - Parallelschaltung - Grundlagen - Strom
Fachthemen: Reihenschaltung und Parallelschaltung - Elektrische Arbeit - Elektrische Leistung
PhysProf - Grundlagen der Elektrotechnik - Ein Programm zur Visualisierung physikalischer Sachverhalte mittels Simulationen und 2D-Animationen für die Schule, das Abitur, das Studium sowie für Lehrer, Ingenieure und alle Anwender technischer Berufe die sich für Physik interessieren.
Online-Hilfe für das Modul
zur Untersuchung geltender Gesetzmäßigkeiten bei Reihenschaltungen und Parallelschaltungen im Gleichstromkreis und im Wechselstromkreis.
Dieses Teilprogramm ermöglicht die Durchführung interaktiver Analysen zu diesem Fachthema sowie eine Untersuchung der entsprechenden physikalischen Sachverhalte und eignet sich zudem als Begleitung zu Versuchen im Physikunterricht.
Es unterstützt dabei ein tiefergehendes Verständnis zu diesem Themengebiet zu erlangen und kann zum Lösen vieler diesbezüglich relevanter Aufgaben eingesetzt werden.
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Reihenschaltung und Parallelschaltung - Grundlagen
Modul Reihenschaltung und Parallelschaltung
Das Unterprogramm [Elektrotechnik] - [Reihen- und Parallelschaltung] widmet sich den Sachverhalten, welche bei grundlegenden Sschaltungen im Gleichstromkreis und Wechselstromkreis zugegen sind.
Zu den Grundlagen der Elektrotechnik zählt die Berechnung von Reihenschaltungen und Parallelschaltungen in Gleichstromkreisen und Wechselstromkreisen.
Mit Hilfe dieses Programmmoduls können Berechnungen mit den Grundschaltungen für Ohmsche Widerstände, Kondensatoren und Spulen durchgeführt werden. Hierbei werden alle in der Schaltung auftretenden Teilströme und Teilspannungen ermittelt und ausgegeben.
I - Reihenschaltung
Abbildung 1 - Reihenschaltung von Widerständen
Abbildung 2 - Reihenschaltung von Kondensatoren
Abbildung 3 - Reihenschaltung von Spulen
Bei einer Reihenschaltung von n Widerständen ist der Gesamtwiderstand RGes gleich der Summe der Einzelwiderstände.
Bei einer Reihenschaltung von n Kapazitäten addieren sich die Kehrwerte der Einzelkapazitäten zum Kehrwert der Gesamtkapazität CGes auf.
Bei einer Reihenschaltung von n Induktivitäten ist die Gesamtinduktivität LGes gleich der Summe der Einzelinduktivitäten.
Die Stromstärke IGes, die mehrere in Reihe geschaltete Widerstände, Kapazitäten oder Induktivitäten durchfließt, ist an allen Stellen der Reihenschaltung gleich.
Die an einer Reihenschaltung anliegende Gesamtspannung UGes ist gleich der Summe der n einzelnen Teilspannungen.
RGes,R1,R2,Rn: Widerstand [W]
CGes,C1,C2,Cn: Kapazität [F]
LGes,L1,L2,Ln: Induktivität [H]
IGes,I1,I2,In: Strom [A]
UGes,U1,U2,Un: Spannung [V]
II - Parallelschaltung
Abbildung 1 - Parallelschaltung von Widerständen
Abbildung 2 - Parallelschaltung von Kondensatoren
Abbildung 3 - Parallelschaltung von Spulen
Bei einer Parallelschaltung von n Widerständen addieren sich die Kehrwerte der Einzelwiderstände zum Kehrwert des Gesamtwiderstandes RGes auf.
Bei einer Parallelschaltung von n Kapazitäten ist die Gesamtkapazität CGes gleich der Summe der Einzelkapazitäten.
Bei einer Parallelschaltung von n Induktivitäten addieren sich die Kehrwerte der Einzelinduktivitäten zum Kehrwert der Gesamtinduktivität LGes auf.
Die Stromstärke Iges teilt sich bei einer Parallelschaltung von n Widerständen, Kapazitäten oder Induktivitäten gemäß der Knotenregel auf n Teilstromstärken auf.
An allen n Widerständen, Kapazitäten oder Induktivitäten einer Parallelschaltung liegt die gleiche Spannung an. Diese ist gleich der Gesamtspannung Uges.
RGes,R1,R2,Rn: Widerstand [W]
CGes,C1,C2,Cn: Kapazität [F]
LGes,L1,L2,Ln: Induktivität [H]
IGes,I1,I2,In: Strom [A]
UGes,U1,U2,Un: Spannung [V]
Elektrische Arbeit - Elektrische Leistung
Unter der Voaraussetzung, dass der elektrische Strom sowie die elektrische Spannung während der verstrichenen Zeit (in einem Gleichstromkreis) konstant gehalten wurden, kann die verrichtete elektrische Arbeit wie folgt berechnet werden:
W = U·I·t
W: Elektrische Arbeit [Ws]
U: Spannung [V]
I: Stromstärke [A]
t : Zeit [s]
Die elektrische Leistung kann unter den oben genannten Bedingungen mit folgender Formel berechnet werden:
P = U·I
P: Elektrische Leistung [W]
U: Spannung [V]
I: Stromstärke [A]
Programmbedienung
Legen Sie durch die Aktivierung des entsprechenden Kontrollschalters fest, ob Sie Analysen mit einer Reihenschaltung oder einer Parallelschaltung durchführen möchten. Wählen Sie hierauf aus, ob die Untersuchungen mit Widerstand, Kapazität oder Induktivität praktiziert werden sollen.
Durch die bei den entsprechenden Bauelementen angeordneten Rollbalken können Sie deren entsprechende Werte festlegen. Mit Hilfe des unten positionierten Rollbalkens kann die der Schaltung zur Verfügung stehende Spannung eingestellt werden.
Bei Gleichstromschaltungen können hierbei Untersuchungen mit Ohmschen Widerständen durchgeführt werden. Bei Wechselspannungen hingegen können Schaltungen mit induktiven und kapazitiven Widerständen analysiert werden. In diesen Fällen lässt sich zudem der Einfluss der Frequenz der Wechselspannung auf den Stromfluss untersuchen.
Nach jeder Änderung werden die an den Bauelementen abfallenden Teilspannungen und fließenden Ströme in Teilstromkreisen ausgegeben.
Eine kleine Übersicht in Form von Bildern und kurzen Beschreibungen über einige zu den einzelnen Fachthemengebieten dieses Programms implementierte Unterprogramme finden Sie unter Kurzbeschreibungen von Modulen zum Themengebiet Mechanik - Kurzbeschreibungen von Modulen zum Themengebiet Elektrotechnik - Kurzbeschreibungen von Modulen zum Themengebiet Optik - Kurzinfos zum Themengebiet Thermodynamik sowie unter Kurzbeschreibungen von Modulen zu sonstigen Themengebieten.
Hilfreiche Informationen zu diesem Fachthema sind unter Wikipedia - Reihenschaltung zu sowie unter Wikipedia - Parallelschaltung zu finden.
Nachfolgend finden Sie ein Video zu diesem Fachthema, welches Sie durch die Ausführung eines Klicks
auf die nachfolgend gezeigte Grafik abspielen lassen können.
Schräger Wurf - Schiefer Wurf, Waagerechter Wurf - Horizontaler Wurf, Hookesches Gesetz, Mechanische Arbeit, Zweites Newtonsches Gesetz, Drittes Newtonsches Gesetz, Gedämpfte mechanische Schwingung, Bewegungen auf einer Kreisbahn, Hebelgesetz, Chaotisches Doppelpendel, Mathematisches Pendel, Freier Fall und Luftwiderstand, Harmonische Schwingungen, Molekularbewegungen, Brownsche Bewegungen, Potentielle und kinetische Energie, Ideale Strömung - Volumenstrom, Druck in Flüssigkeiten, Wellen - Simulationen, Zusammengesetzte Bewegung, Bewegungen in der Ebene, Carnotscher Kreisprozess, Adiabatische Zustandsänderung, Isotherme Zustandsänderung, Isobare Zustandsänderung, Isochore Zustandsänderung, Beugung am Spalt, Hohlspiegel, Sammellinse, Zerstreuungslinse, Wechselstromkreise, RLC-Kreis - RLC-Schaltung, RL-Kreis - RL-Schaltung, RC-Kreis - RC-Schaltung, Resonanz - Resonanzkurve, Widerstände im Wechselstromkreis, Schwingungen und deren Überlagerung, Plattenkondensator, Ladung und Entladung von Kondensatoren, Reihenschaltung und Parallelschaltung, Lissajou-Figuren, 1. Keplersches Gesetz, 2. Keplersches Gesetz, 3. Keplersches Gesetz
Lissajousche Figuren - Widerstände im Wechselstromkreis - Messbrücke - Widerstandsgesetz - Kondensator Ladung - Entladung - Kondensator - Kapazitäten - Plattenkondensator - Transformator - Schwingungsüberlagerung - RC-Kreis - RL-Kreis - RLC-Kreis - Resonanz - Wechselstromkreis
Unterprogramm Reihen- und Parallelschaltung
PhysProf 1.1 - Unterprogramm RLC-Kreis
MathProf 5.0 - Unterprogramm Kurven in Parameterform
SimPlot 1.0 - Grafik- und Animationsprogramm für unterschiedlichste Anwendungszwecke
Physik interaktiv
Nachfolgend finden Sie ein Video zu einem in PhysProf 1.1 unter dem Themenbereich Mechanik eingebundenen Unterprogramm,welches Sie durch die Ausführung eines Klicks auf die nachfolgend gezeigte Grafik abspielen lassen können.
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Es eignet sich insbesondere dafür, um interaktive grafische Untersuchungen sowie numerische Berechnungen zu entsprechenden Fachthemen durchführen zu lassen. Mehr als 300 verschiedene Unterprogramme decken die mathematischen Themenbereiche Analysis, Geometrie, Trigonometrie, Algebra, Stochastik, 3D-Mathematik und Vektoralgebra großflächig ab.
Durch die Nutzbarkeit vieler implementierter grafischer Features bestehen vielseitige gestaltungstechnische Möglichkeiten, ausgegebene Grafiken in entsprechenden Unterprogrammen auf individuelle Anforderungen anzupassen. Durch die freie Veränderbarkeit von Parametern und Koordinatenwerten bei der Ausgabe grafischer Darstellungen, besteht in vielen Modulen zudem die Möglichkeit, Veränderungen an dargestellten Gebilden und Zusammenhängen manuell oder durch die Verwendung automatisch ablaufender Simulationsprozesse in Echtzeit zu steuern und zu analysieren.
Es verfügt über eine umfangreiche Programmhilfe mit ca. 1600 Seiten.
Eine Übersicht aller in MathProf 5.0 zur Verfügung stehender Programmteile finden Sie im MathProf - Inhaltsverzeichnis, oder durch einen Klick auf die nachfolgend dargestellte Schaltfläche.
- Kurzinfos zum Themengebiet Analysis
- Kurzinfos zum Themengebiet Geometrie
- Kurzinfos zum Themengebiet Algebra
- Kurzinfos zum Themengebiet 3D-Mathematik
- Kurzinfos zum Themengebiet Stochastik
- Kurzinfos zum Themengebiet Vektoralgebra
- Kurzinfos zum Themengebiet Trigonometrie
- Kurzinfos zu sonstigen Themengebieten
Visualisierung und Simulation interaktiv
SimPlot 1.0 ist eine Anwendung, welche es unter anderem durch interaktiv erstellbare Präsentationen ermöglicht, sich Sachverhalte aus vielen technischen, wissenschaftlichen und anderen Bereichen grafisch darstellen und diese multifunktional sowohl statisch, wie auch in Form bewegter Grafiken ausgeben zu lassen. Das Programm erlaubt die Erstellung von Gebilden mit zweidimensionalen grafischen Objekten, welche als geometrische Figuren und Bilder zur Verfügung stehen.
Es bietet zudem die Möglichkeit, Zusammenhänge im Bereich der Planimetrie auf einfache Weise interaktiv zu analysieren. Unter anderem wird es ermöglicht, mit erzeugten Gebilden geometrische Transformationen durchzuführen und diesen automatisch ablaufende Bewegungs- und Verformungsprozesse zuzuweisen.
SimPlot kann sowohl zur Erstellung von Infografiken, zur dynamischen Datenvisualisierung, zur Auswertung technisch-wissenschaftlicher Zusammenhänge sowie zur Erzeugung bewegter Bilder für verschiedenste Anwendungsbereiche eingesetzt werden. Neben der Bereitstellung vieler mathematischer Hilfsmittel und zusätzlicher Unterprogramme erlaubt es auch die Einblendung von Hilfslinien zur Echtzeit, welche dienlich sind, um sich relevante Sachverhalte und Zusammenhänge unmittelbar begreiflich zu machen.
Dieses Programm verfügt über eine umfangreiche Programmhilfe mit ca. 900 Seiten.
Nachfolgend finden Sie ein Video zu einer mit SimPlot 1.0 erstellten Animationsgrafik, welches Sie durch die Ausführung eines Klicks auf die nachfolgend gezeigte Grafik abspielen lassen können.
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