Die Serienschaltung, auch Reihenschaltung genannt, ist eine der grundlegendsten Schaltungsarten in der Elektrotechnik. Bei dieser Schaltungsart werden alle elektrischen Verbraucher hintereinander geschaltet, sodass der elektrische Strom nacheinander durch jeden Verbraucher fließt. Diese Anordnung hat spezifische Eigenschaften, die sie für bestimmte Anwendungen besonders geeignet machen.
Aufbau einer Serienschaltung
In einer Serienschaltung sind die Verbraucher so verbunden, dass nur ein einziger Stromweg durch die Schaltung führt. Die elektrischen Komponenten wie Widerstände, Glühbirnen oder andere Geräte werden in Reihe geschaltet. Der Strom, der durch den ersten Verbraucher fließt, passiert auch alle weiteren Verbraucher ohne Verzweigung.
Ein charakteristisches Merkmal der Serienschaltung ist, dass die Gesamtspannung der Spannungsquelle auf die einzelnen Verbraucher aufgeteilt wird. Die Verteilung der Spannung hängt dabei von den Widerständen der einzelnen Verbraucher ab: Verbraucher mit höherem Widerstand erhalten einen größeren Anteil der Gesamtspannung.
Funktionsweise
In einer Serienschaltung ist die Stromstärke II überall gleich. Das bedeutet, dass derselbe Strom durch alle Verbraucher fließt, unabhängig von deren Widerstand. Die Spannung UU hingegen teilt sich auf die einzelnen Verbraucher auf, und die Summe aller Teilspannungen entspricht der Gesamtspannung der Quelle. Dies lässt sich mathematisch wie folgt ausdrücken:
Uges=U1+U2+U3+…U_{ges} = U_1 + U_2 + U_3 + \ldots
Der Gesamtwiderstand RgesR_{ges} in einer Serienschaltung ergibt sich aus der Summe der Einzelwiderstände:
Rges=R1+R2+R3+…R_{ges} = R_1 + R_2 + R_3 + \ldots
Dadurch erhöht sich der Gesamtwiderstand mit jedem zusätzlichen Verbraucher, was wiederum die Stromstärke reduziert, wenn die Spannungsquelle konstant bleibt.
Vor- und Nachteile
Ein Vorteil der Serienschaltung ist ihre Einfachheit und geringe Materialanforderung, da keine parallelen Leitungen benötigt werden. Allerdings hat sie auch Nachteile: Wenn ein Verbraucher in der Serienschaltung ausfällt (z. B. eine defekte Glühbirne), wird der Stromkreis unterbrochen und alle anderen Verbraucher funktionieren ebenfalls nicht mehr. Dies macht sie für viele Anwendungen weniger geeignet, insbesondere dort, wo eine hohe Betriebssicherheit erforderlich ist.
Anwendungen
Serienschaltungen finden häufig in einfachen Stromkreisen Anwendung, etwa in Weihnachtsbaumlichterketten, bei denen mehrere Glühbirnen hintereinander geschaltet sind. Auch in der Messtechnik, etwa bei der Reihenschaltung von Widerständen, wird dieses Prinzip genutzt, um bestimmte elektrische Eigenschaften zu regulieren oder zu messen. In der Praxis wird die Serienschaltung oft mit anderen Schaltungsarten kombiniert, um die jeweiligen Vorteile zu nutzen.
WICHTIG: Obwohl Lichtschalter frei im Handel erhältlich sind, sollten sie von Heimwerkern weder installiert, angeschlossen noch ausgetauscht werden. Händler weisen ausdrücklich durch Warnhinweise auf die Risiken hin. Besonders die Verdrahtung kann für Laien sehr anspruchsvoll sein. Die Installation von elektrischen Anlagen gehört in Deutschland zu den meisterpflichtigen Tätigkeiten und darf daher nur von einem qualifizierten Fachbetrieb durchgeführt werden. Heimwerker, die dennoch solche Arbeiten übernehmen möchten, sollten dies unbedingt vorher mit einem Fachbetrieb abstimmen, um Risiken zu minimieren und die Sicherheit zu gewährleisten.
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