So spielst du Lampenkette
- Wähle einen Test und lies auf der Karte die Lampen und die Quelle.
- Addiere die Widerstände, bestimme den einen Strom mit I = V ÷ R und die Spannung jeder Lampe mit V = I·R.
- Gib deine Vorhersage ein und drück auf Start. Die Quelle steigt, und jede Lampe leuchtet nach ihrer eigenen Leistung.
- Vergleiche Amperemeter, Voltmeter und Balken mit deiner orangen Vorhersage.
Reihenschaltungen
In einer Reihenschaltung liegen die Bauteile hintereinander auf einem einzigen Weg, also geht jede Ladung, die die Quelle verlässt, durch jedes von ihnen: Der Strom ist überall im Kreis gleich. Jede Lampe bremst die Ladung, also addieren sich ihre Widerstände, R = R₁ + R₂ + …, und eine zusätzliche Lampe senkt immer den Strom und macht alle Lampen dunkler. Die Spannung der Quelle wird geteilt: Jede Lampe bekommt V = I·R, einen Anteil im Verhältnis zu ihrem Widerstand, und die Anteile ergeben zusammen die Spannung der Quelle. Deshalb können Niedervolt-Lichterketten am Netz laufen, wenn genug Lämpchen in Reihe sind. Der einzige Weg hat einen Nachteil: Brennt eine Lampe durch oder wird sie herausgedreht, ist der Kreis unterbrochen und alle Lampen gehen aus.
Ein fokussiertes Lernmodell
Die Lampen haben feste Widerstände (der Widerstand eines echten Glühfadens steigt beim Erhitzen), Drähte und Messgeräte sind ideal, und der Strom ist sofort konstant. Die Quelle steigt in 2 s gleichmäßig von 0 auf ihre Spannung und bleibt 1 s. Das Leuchten folgt der Leistung jeder Lampe auf einer festen Skala: volles Leuchten bei 16 W für die 4-Ω- und die 2–5-Ω-Lampen und bei 0,5 W (2,5 V, 0,2 A, 12,5 Ω) für ein Lämpchen der Lichterkette. Ein Lämpchen brennt durch, sobald seine Spannung 2,5 V übersteigt (eine Spannung innerhalb von 0,05 % gilt als Halten). Die Elektronenpunkte bewegen sich mit einer zum Strom passenden Geschwindigkeit, nicht mit der echten Driftgeschwindigkeit. Antworten innerhalb von 2 % sind richtig; die Lichterkette verlangt genau die kleinste ganze Zahl.