Reihenschaltungen und Parallelschaltungen

Philip setzt eine Lichterkette zusammen. Aber wie wird er die Lichter verbinden? Diese speziellen Glühbirnen leuchten richtig, wenn sie mit 1,5 Volt gespeist werden – genau die Spannung, die diese Batterie liefert. Als Philipp zwei Glühbirnen hintereinander – also in Reihe – schaltet, bemerkt er, dass jede Lampe trüber als zuvor leuchtet. Diese Lichter sind also in Reihe geschaltet.

Das heißt, die Lampen im Schaltkreis teilen die von der Batterie gelieferten Spannung. Die Spannung wird zu gleichen Teilen zwischen den Glühbirnen geteilt. Jede Birne erhält... 0,75 Volt. Je mehr Lichter verbunden sind, desto schwächer scheinen sie.

Ein weiterer Effekt von Reihenschaltungen: Drehst du eine Glühlampe heraus – oder geht eine kaputt –, wird der Stromkreis unterbrochen, und alle anderen Lichter gehen auch aus. Philip will in der Lage sein, eine Lampe auszutauschen, ohne dass die anderen ausgehen. Und er möchte, dass alle Lichter heller leuchten. Also beginnt er nochmals von vorn. Damit eine Lampe auch leuchtet, wenn du einige der anderen Lampen herausgedreht hast, muss sie ihren eigenen Draht haben – so wie hier!

Nun kann der Strom mehr als einen Weg durch den Schaltkreis wählen. Probier es mal aus! Die Lampen in diesem Schaltkreis sind nicht mehr in Reihe geschaltet, sondern parallel. Nun leuchten alle Lichter in voller Stärke! Bei einem parallelen Schaltkreis erhält jede Lampe die volle Spannung der Batterie.

Selbst wenn du mehr Glühbirnen anschließt. Parallelschaltungen scheinen besser zu klappen. Gibt es auch irgendwelche Nachteile? Oh ja! Außer den vielen zusätzlich erforderlichen Drähten gibt es eine weitere wichtige Kehrseite: Wird der Strom in fünf verschiedene Pfade aufgeteilt, fällt es den Elektronen einfacher, durch den Schaltkreis zu rasen.

Im Vergleich zu vorher, als die Elektronen noch jede einzelne Glühbirne passieren mussten, kommen nun viel mehr durch. Somit wird fünfmal so viel Strom von der Batterie gezogen. Das heißt auch, die Batterie entlädt sich schneller als bei in Reihe geschalteten Schaltkreisen. Und voilà: In Reihe geschaltete Lampen teilen die Spannung von der Batterie. Jede einzelne Lampe scheint trüber als nur eine angeschlossene Lampe.

Fehlt in einer Reihenschaltung ein Licht oder ist kaputt, dann ist der Stromkreis unterbrochen, und alle Lichter gehen aus. In Parallelschaltungen erhält jede Lampe die volle Spannung von der Batterie und scheint gleich hell – dafür entlädt sich die Batterie schneller. Zudem lassen sich Lampen beliebig abtrennen, ohne dabei den Stromkreis zu unterbrechen. Aber es sind nicht nur Glühbirnen – und andere Dinge, die Strom verbrauchen –, die in Reihe oder parallel geschaltet werden können. Auch Batterien lassen sich auf beide Weisen anschließen.

Etwa so: Diese Lichter leuchten zu schwach, deshalb wollen wir ihnen mehr Spannung geben. Füge einige Batterien hinzu und schließe sie auch in Reihe an. Sind die Stromquellen in Reihe geschaltet, füttern sie die Schaltung mit ihrer kombinierten Spannung. Drei mal 1,5 Volt entspricht 4,5 Volt. Vorteile von in Reihe geschalteten Stromquellen: Höhere Spannung, helleres Licht.

Nachteil: Alle drei Batterien sind genauso schnell leer wie beim Gebrauch einer Batterie. Möchtest du, dass die Batterien so lange wie möglich halten, dann schalte sie parallel. Genau so! Drei parallel geschaltete Batterien geben die gleiche Spannung wie eine einzige Batterie, dafür halten sie dreimal länger. Eine batteriebetriebene Lichterkette verbraucht immer noch eine Menge Batterien.

Das ist teuer. Vielleicht kaufst du besser eine von den Ketten, die man stattdessen an die Steckdose anschließt? Hmm... Woran erkennt man, dass eine Lichterkette in Reihe oder parallel geschaltet ist? Aha, diese ist offensichtlich in Reihe geschaltet.

Die Spannung der Spannung beträgt 230 Volt. Wie hoch ist die Spannung in jeder Lampe? Nicht schummeln, Philipp! Du kannst es auch berechnen, ohne zu schauen: 230 Volt, zwischen zehn Lampen aufgeteilt, das macht... ...richtig: 23 Volt!