Was könnte das Visualisierungsäquivalent der Widerstände in Reihe sein?

Warum addieren sich Widerstände in Reihe? Gibt es eine Visualisierung, die dem entspricht? Ich denke an Elektronen als Autos, die auf der Autobahn fahren, jetzt könnte ein Widerstand eine Engstelle (R1) sein, an der sich Autos langsamer bewegen, wenn ich nach dem ersten, den Autos, einen weiteren Staupunkt R2 (Widerstand) "hinzufügen" werde die bereits an R1 vorbeigefahren sind, werden auf R2 fortgesetzt, falls R2 enger ist, werden sie noch langsamer, falls R2 breiter ist, ist es kein Problem, da die Autos frei fahren, falls R2 wieder gleich ist, werden die Autos sich nach dem ersten Staupunkt R1 frei bewegen

Kann jemand auf diese Weise erklären, warum das Gesamt-R gleich R1 + R2 sein sollte?

|Vielen Dank im Voraus!

Vielen Dank an alle, die mir geholfen haben, die Analogie zu verstehen!

Antworten (4)

Ihre Auto-Analogie ist fast da, aber nicht ganz.

Stellen Sie sich statt einer einzigen Straße eine Rennstrecke vor.

Diese Rennstrecke ist voller Autos, Ende an Ende, Wand an Wand. Kein Leerzeichen dazwischen.

Nun gibt es einige Engstellen auf der Rennstrecke. Jeder schmale Punkt ist ein Widerstand. Jedes Auto ist ein Elektron.

Die Autos müssen Schlange stehen, um durch eine Engstelle zu kommen. Nicht nur, weil es eine Engstelle ist, sondern weil dort bereits Autos stehen und Autos den nächsten Straßenabschnitt füllen und Schlange stehen, um in die nächste Engstelle zu gelangen. Das ist der entscheidende Unterschied zu Ihrer Analogie - Sie gehen davon aus, dass der "Draht" nach dem Widerstand und vor dem nächsten Widerstand leer ist, aber das ist er nicht, er ist voll.

Je mehr „Widerstände“ also vorhanden sind, desto mehr Autos stehen an und desto größer werden die Staus.

vielen Dank Majenko. Ich werde versuchen, die Analogie besser zu verstehen. Wenn also die Autos anstehen müssen, um die Engstelle R1 zu passieren, bedeutet dies, dass sie in einer Reihe stehen und, sagen wir, sie passieren ungefähr 3 Autos pro Sekunde, jetzt jene Autos, wenn sie auf die zweite Engstelle R2 treffen, die breiter ist und erlaubt, 5 Autos pro Sekunde zu passieren, warum sollten sie in der Warteschlange warten? so wie ich es sehe, da die zufuhr von elektronen schon einmal eingeengt wurde und es wurde durch eine zahl eingeengt, wie kann man sie noch weiter einschnüren, wenn die zweite einschnürung breiter ist als die erste?
Weil die Autos nicht so schnell aus der ersten Engstelle herauskommen wie sonst, weil die Autos darauf warten, die zweite Engstelle zu passieren. Denken Sie daran, es gibt keinen Platz für sie .
danke, für deine beschreibung. Was ich nicht berücksichtigte, war der ständige "Verkehr" auf der Rennstrecke. In meinen Augen hatte ich also eine "leere" Straße, auf der das erste Auto / Elektron dasjenige war, das vom EMF durch den Widerstand geschoben wurde. Davor war die Straße leer, aber in Wirklichkeit sind dort bereits viele Elektronen, die sie bewegen durch beide Widerstände gleichzeitig. könnte das ein richtiges Verständnis sein?
Ja, jetzt hast du es.

Die Autos-Analogie modelliert nicht, was vor sich geht.

Eine bessere Analogie ist Wasser in einem Rohr. Angenommen, Sie haben eine Pumpe (wie eine Spannungsquelle), die einen konstanten Druck von einem Ende eines Rohrs zum anderen aufrechterhält. Mit nur einem offenen Rohrabschnitt ist die Durchflussrate (wie elektrischer Strom) ziemlich hoch.

Stellen Sie sich nun vor, irgendwo im Rohr eine Verengung (wie einen elektrischen Widerstand) zu installieren. Die Durchflussmenge wird geringer sein. Installieren Sie nun eine zweite Drossel weiter unten im gleichen Rohr. Die Durchflussrate wird noch geringer sein.

danke Olin für deine Antwort. bei der analogie zur wasserströmung stellt sich mir noch die frage nach dem bereits "durchgetretenen" wasser aus der ersten einschnürung. Wenn zum Beispiel meine erste Verengung R1 sagen wir 220 Ohm hat, bedeutet das, dass eine X-Menge Wasser passieren wird. Wenn jetzt meine zweite Verengung R2 110 Ohm hat, was meiner Meinung nach eine "breitere" Verengung als R1 ist, das Wasser (Strom) das bereits passiert hat, wird R1 nicht weiter eingeengt, da es sich während R1 auf einen engeren Raum einstellen musste.
@ElectroJo Die zweite Einschränkung schränkt den Durchfluss immer noch ein, egal wie klein er ist. Stellen Sie sich einen Extremfall vor, wenn Sie einen 100-kOhm-Widerstand in Reihe mit einem 1-Ohm-Widerstand haben. Sicher, der Gesamtwiderstand beträgt technisch gesehen 100.001k, aber Sie werden den Unterschied wahrscheinlich nicht bemerken und ihn als fast genug 100k bezeichnen. Fast der gesamte Widerstand ist auf den 100k-Widerstand zurückzuführen. Dies entspricht dem Anhängen einer Pipette an ein 2-Zoll-Rohr: Das eine hat eine viel höhere Einschränkung als das andere, aber das bedeutet nicht, dass der größere Abschnitt eine 0-Beschränkung hat.
Nehmen wir im Wasserbeispiel an, dass wir einen Teil eines wirklich schmalen Rohrs einsetzen, das dem 100-K-Ohm-Widerstand entspricht, was, sagen wir, einen Tropfen Wasser "durchlässt", und danach habe ich ein viel breiteres Stück Rohr von 1 Ohm, ich kann mir nicht vorstellen, wie das breitere Stück den einen Tropfen einschränken wird, den R1 zuvor passieren ließ. Ich kann mir nur irgendwie vorstellen, dass diese Arbeit nur darauf zurückzuführen ist, dass ein Leiter in irgendeiner Bewegung bereits voller Elektronen ist, also haben wir das, was @Majenko in seinem Beispiel der überfüllten Rennstrecke beschrieben hat.
@ElectroJo Der entscheidende Punkt ist, dass sich die gleiche Menge Wasser (nach Anzahl der Moleküle oder Gewicht) in einem bestimmten Zeitraum an jedem Punkt im Rohr vorbeibewegt. Sonst würde sich irgendwo Wasser ansammeln. In einem engen Abschnitt muss der Strom schneller sein als in einem breiten Abschnitt. Dasselbe würde in Ihrer Verkehrsanalogie zutreffen.

Ich weiß nicht, ob etwas ausgefeilte Mathematik die Situation auch bei Autos erklären könnte. Eine oft verwendete Analogie für elektrischen Strom ist der Wasserfluss.

Denken Sie an eine große Pipeline, mit niedrigem Druck können Sie viel Wasser durchdrücken. Wenn Sie einen Teil dieser Rohrleitung durch ein Röhrchen ersetzen, wird der Wasserdurchfluss stark reduziert. Durch Hinzufügen einer weiteren solchen Stufe wird die durchfließende Wassermenge etwa halbiert.

Wenn Sie das zweite Rohr parallel zum ersten platzieren, wird der Wasserfluss verdoppelt.

Hallo Kitana, ich würde eine visuellere Analogie bevorzugen als ausgefeilte Mathematik ist wahr :) wie kann es noch weiter reduziert werden, da das Wasser, das bereits 5 Liter/Sekunde passiert hat, das gleiche ist, das das Potenzial hat, vom zweiten Teil kleiner zu passieren Schlauch, der auch 5 Liter/Sekunde zulässt? So können wir vom ersten kleinen Stück Rohr 5 Liter/Sekunde passieren, was dem zweiten Stück des kleineren Rohrs etwas weiter unten im Kreislauf entspricht. und was ist, wenn der zweite breiter ist als der erste?
@ElectroJo - Nicht wirklich, denn bei einem kleinen Rohr hat man einen Druckverlust. Nach der ersten Röhre haben Sie einen niedrigeren Druck (Spannung) als vorher. Mit diesem niedrigeren Druck können Sie nicht die gleiche Menge Wasser/Zeit (Strömung) durch das zweite Rohr drücken.
Der Durchfluss (Strom) ist notwendigerweise in beiden Segmenten gleich, es sei denn, Sie haben eine undichte Leitung. Was hier zählt, ist der Druck – das Wasser erzeugt einen Druckunterschied, wenn die Strömung durch die Verengung gezwungen wird; Ein höherer Durchfluss führt zu einer größeren Druckdifferenz. Wenn Sie zwei schmale Segmente in Reihe schalten, ist die Druckdifferenz über beide die Summe der Druckdifferenz über jedes einzelne, aber der Durchfluss durch beide ist gleich.
danke @alex.forencich, und das liegt daran, dass das Rohr immer mit Wasser gefüllt ist, unabhängig davon, ob es sich bewegt oder nicht

Warum addieren sich Widerstände in Reihe?

Keine ausgefallenen Analogien, nur das Ohmsche Gesetz. Die Spannung über einem Widerstand ist der Strom durch den Widerstand multipliziert mit dem Widerstand, dh V = IR.

Wenn nun zwei Widerstände in Reihe geschaltet werden (wobei der gleiche Strom fließt), muss die Spannung doppelt so groß werden, da sich einzelne "V = IR" addieren. also jetzt hast du die gleichung

2V = IR + IR = I*(2R).

2V = I*(2R)

Ich denke, das sollte klar sein, aber andererseits kenne und verstehe ich das Ohmsche Gesetz seit einer Million Jahren, und es ist leicht zu vergessen, wie es für jemanden ist, der mit diesen Dingen anfängt.

danke @Andy aka, ich habe das Ohmsche Gesetz immer wieder gelesen, ich versuche, das Konzept in mehr "alltäglichen" Anologien zu verstehen :)
@ElectroJo Obwohl ich die Notwendigkeit visueller Analogien von einem Neuling verstehe, bevorzuge ich sie nicht ganz. Sie können nützlich sein, um sehr einfache Situationen zu verstehen, aber sie geraten schnell außer Kontrolle. Ich habe so viele Studenten gesehen, die komplexere Schaltkreise studierten und versuchten, ihr Verhalten zu einer Wasseranalogie zu zwingen, und dabei den Punkt völlig verfehlten. Also ich bin bei Andy: Es lohnt sich, sich die Mühe zu machen, die Grundgesetze der Elektrizität (Ohm, Kirchhoff, etc.) zu verstehen, auch wenn sie überhaupt nicht "visuell" sind. Mit der Übung werden sie intuitiv und dies vereinfacht das weitere Lernen meiner Meinung nach erheblich.
Danke für den Rat @LorenzoDonati Ich habe nur das Gefühl, dass es notwendig ist, ein Verständnis in der physikalischen Welt zu haben, bevor man sich tiefer mit Mathematik beschäftigt
@ElectroJo - stell dir ein dünnes 1m langes Wasserrohr vor. Um Wasser mit 10 Litern pro Minute (Stromfluss) fließen zu lassen, ist möglicherweise ein Druck (Potentialdifferenz, auch Spannung) von 10 kPa erforderlich. Wenn zwei dieser Rohre in Reihe geschaltet würden, würde der doppelte Druck erforderlich sein, um den gleichen Durchfluss zu erhalten. Dies liegt daran, dass sich der Wasserdurchflusswiderstand verdoppelt hat.
Was könnte das Visualisierungsäquivalent der Widerstände in Reihe sein?
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