Ich habe ja von Bernd eine Physikaufgabe bekommen die am Anfang ziemlich einfach aussah. Inzwischen muss ich aber doch sagen das ein wenig mehr dahinter steckt. Ich hatte mir erst eine Zeit von einen Tag gegeben und wollte am Sonntag schon Ergebnisse präsentieren, nun heute haben wir Montag und ich kann immer noch keine Ergebnisse präsentieren. Aber ich möchte kurz über die Aufgabe schreiben, damit Bernd auch sieht das ich dran bin und sie abarbeite.
Als erstes kurz die Aufgabe vom Bernd:
Ein einfacher Gleichstromkreis mit 2 Spannungsquellen und 6 Widerständen, alle gleich groß, nämlich 1 Ohm
Die Quelle 1 hat eine Quellenspannung von Uq1 = 3 V, die Quelle 2 von Uq2 = 1 V.
Wie groß ist die Stromstärke an der Qulle 2 (I2)
Lösungshinweis:
Betrachte zunächst die gesamte Schaltung erst mit nur einer Quelle und ermittle den Strom. Dann betrachte die Schaltung mit nur der anderen Quelle. Zum Schluss addierst Du beide Ströme.
Aber Vorsicht: Stromrichtungen beachten !
Hilfe sind dabei natürlich die Kirchhoffschen Gestze (Kontenpunktsatz und Maschensatz).
Hier ist noch der Schaltplan:
Nun habe ich mich schon einmal um meine Bücher gekümmert und geschaut was dort über die Gesetze von Kirchhoff finde. Einiges habe ich auch schon gefunden, aber Morgen werde ich noch mal in die Bibliothek gehen und mich noch ein wenig mehr belesen. Ich bin mir nämlich noch nicht sicher wie ich mit den Richtungen umgehen muss um die Stromstärke zu berechnen. Morgen gibt es dann weitere Ansätze und eventuell dann sogar schon die Lösung.
An Bernd, das ganze ist doch eine Parallelschaltung, oder?
Mein Lösungsansatz wäre jetzt:
I = U / (Rx/n)+Ry wobei ich mir noch nicht sicher bin wie groß U ist und welches Widerstand welcher ist. Deswegen Morgen die Bibliothek. Also bitte noch keine Lösungen posten, nur ob mein Ansatz falsch oder richtig ist 😉
Ganz so einfach ist es nicht. Es ist eines der Probleme, dass eben erst einmal keine einzige Spannung bekannt ist. Was ist Rx und was Ry ?
Tips:
Als allererstes solltest Du die drei Widerstände rechts in der Grafik zusammenfassen, ebenso die beiden Widerstände in dem Zweig mit der Quelle Uq2. Das erleichtert die weitere Berechnung ungemein.
Es gibt meines Erachtens zwei Lösungsmöglichkeiten.
Lösungsmöglichkeit 1 (Überlagerungsverfahren):
Betrachte die Schaltung zunächst so, dass nur Uq1 vorhanden ist und anstelle von Uq2 nur eine elektrisch leitende Verbindung ist. Rechne den Strom I2 aus. Dazu must Du den Ersatzwiderstand ermitteln und die Stromteilerregel anwenden.
Betrachte dann die Schaltung so, dass nur Uq2 vorhanden ist und anstelle von Uq1 nur eine elektrisch leitende Verbindung ist. Rechne den Strom I2 aus. Dazu must Du wiederum den Ersatzwiderstand ermitteln. Die Stromteilerregel brauchst Du hierbei nicht mehr anwenden, da ja I2 durch die Quelle Uq2 fließt.
Zum Schluss addierst Du beide für I2 ermittelten Ströme – unter Beachtung der Stromrichtung !
Lösungsmöglichkeit 2: Gleichungssystem mit 3 Gleichungen und 3 Unbekannten:
Für zwei Gleichungen wendest Du den Maschensatz an und für die dritte den Knotenpunktsatz. Stelle die Gleichungen so auf, dass in allen drei Gleichungen das gesuchte I2 enthalten ist. Die Spannungsabfälle (bei der Anwendung des Maschensatzes) ersetzt du durch das Produkt aus R und dem zugehörigen I.
Wenn Du alles richtig gemacht hast, kannst Du das Gleichungssystem nach I2 umgestellt lösen.
Nein eine einfache Parallelschaltung ist das nicht. Das ist schon ein etwas komplizierteres, vermaschtes Netzwerk.
http://de.wikipedia.org/wiki/Stromteiler
http://de.wikipedia.org/wiki/Kirchhoffsche_Regeln
Die Erläuterung bei Wikipedia unter dem Stichwort „Stromteiler“ ist allerdings nicht besonders glücklich.
Gruß Bernd
http://de.wikipedia.org/wiki/Netzwerkanalyse_(Elektrotechnik)
Hast Du noch Lost auf eine Joggstunde ?
Um 20:30 am Rummelsburger See beim Italiener heute abend ?
Ein bisschen windschief ist die Skizze geworden … 😉
Die Skizze ist doch in Ordnung, konnte ich super Ausdrucken und morgen wird es noch sehr viele Ergänzungen von mir bekommen, also Formeln und so 😉
Mit deinen Tipps kann es ja jetzt fast gar nicht mehr schief gehen 😉
Sehr einfach verständliche Erklärung der Kirchhoffschen Gesetze:
http://leifi.physik.uni-muenchen.de/web_ph10/grundwissen/06_kirchhoff/kirchhoff.htm
Für den Maschensatz hat man dort auch eine mechanische Analogie dargestellt. Für den Knotenpunktsatz fehlt die dort leider.
Aber auch die gibt es:
Z. B. das Stettiner Haff sei ein größer Knotenpunkt 🙂
Dort fließen zwei Flüsse hin (uns was weiß ich wieviel kleine Bächlein): die Oder und die Peene.
Vom Stettiner Haff gibt es drei Abflüsse zur Ostsee: Der Peenestrom, die Swine und die Dziwna.
Hinzu kommt noch der „Abfluss“ durch die Verdunstung.
Der Knotenpunktsatz sagt also, dass die Summe aller zufließenden Ströme (hier also der Volumenstrom der Oder und der Peene und der vielen hundert kleinen Bächlein, die ich nicht kenne) gleich der Summe aller abfließenden Ströme (hier also der Volumenstrom des Peenestromes, der Swina, der Dziwna und der Verdunstung) ist.
Alles klar ? 🙂
Ja ich glaube schon, dass lese ich mir aber Morgen früh noch mal durch, wenn ich nicht mehr so Müde bin 😉
Oh Schmach und Schande ;-(
Ich vergaß: Die Ucker/Uecker gehört auch zu den zum Stettiner Haff fließenden Flüssen. Ich hoffe, die Prenzlauer und Ueckermünder vergeben mir … 😉
Werde sie mal anschreiben und Fragen 😉
Scheint wirklich nicht einfach zu seion 🙂
I2 = 1,077 A
Lösung per E-Mail
Hey noch keine Lösungen, ich bin doch noch dran, habe mir Gestern zwei schöne Bücher dazu aus der Bibliothek geholt 🙁