Glühlampen
Aufgabenstellung
Gegeben sind zwei Glühlampen mit den Angaben
- 6 V / 5 W (Lampe 1) und
- 6 V / 2 W (Lampe 2).
Diese beiden Lampen werden einmal parallel und einmal in Reihe an eine Spannungsquelle mit U_0 = 6~\mathrm V angeschlossen. Entscheiden Sie für die angegebenen Konstellationen, ob diese in Parallelschaltung, in Reihenschaltung oder in keinem der beiden Fälle eintritt.
| Konstellation | Reihenschaltung | Parallelschaltung |
|---|---|---|
| Keine der Lampen leuchtet. | ||
| Nur Lampe 1 leuchtet (möglicherweise mit reduzierter Helligkeit). | ||
| Nur Lampe 2 leuchtet (möglicherweise mit reduzierter Helligkeit). | ||
| Beide Lampen leuchten, jedoch mit reduzierter Helligkeit. | ||
| Beide Lampen leuchten mit ihrer normalen Helligkeit. |
Lösung
Zunächst ist festzustellen, dass Lampe 1 einen geringeren elektrischen Widerstand aufweist als Lampe 2, da bei gleicher Spannung eine höhere Leistung erzielt wird. Ausgehend davon lässt sich vorhersagen, welche Lämpchen bei Reihen- bzw. Parallelschaltung leuchten.
In Reihenschaltung teilt sich die Spannung entsprechend den Widerständen auf die einzelnen Verbraucher auf. Der größte Teil der Spannung fällt folglich an Lampe 2 ab, die dadurch zum Leuchten gebracht wird. Lampe 1 bleibt aufgrund des zu geringen Spannungsabfalls dunkel.
Andere Betrachtung: In Reihenschaltung fließt durch beide Lämpchen derselbe Strom, dessen Betrag durch den Gesamtwiderstand bestimmt wird. Dieser Strom reicht aus, um Lämpchen 2 zum Leuchten zu bringen. Das leistungsstärkere Lämpchen 1 bleibt jedoch dunkel, da dieses einen deutlich größeren Strom benötigen würde.
In Parallelschaltung liegt an beiden Lämpchen die Versorgungsspannung der Spannungsquelle an. Da beide Lämpchen mit ihrer vorgesehenen Betriebsspannung versorgt werden, leuchten beide mit ihrer normalen Helligkeit.
Die anderen aufgeführten Konstellationen treten nicht auf.