Zusammenschalten von Spannungsquellen: Einfach erklärt

Stell dir vor, du hast ein cooles neues ferngesteuertes Auto geschenkt bekommen. Auf der Verpackung steht: "Benötigt $6 \text{ V}$". Du schaust in deine Schublade und findest nur normale Batterien, auf denen "$1.5 \text{ V}$" steht. Oh nein! Reicht das nicht? Musst du das Auto im Schrank stehen lassen?

Nein! Du kannst die Batterien einfach zusammenarbeiten lassen. Beim Zusammenschalten von Spannungsquellen lernst du, wie du mehrere kleine Batterien so verbindest, dass sie gemeinsam genug "Power" für große Geräte liefern.

Vorwissen

• Elektrische Spannung ($U$): Das ist der "Antrieb", der den Strom durch die Kabel drückt. Gemessen wird sie in Volt ($\text{V}$).

  Beispiel: Eine normale kleine Batterie hat eine Spannung von $1.5 \text{ V}$.

• Die Pole einer Batterie: Jede Batterie hat zwei Anschlüsse.

  Beispiel: Oben ist der Pluspol (+) (oft mit einem kleinen Knubbel) und unten ist der flache Minuspol (-).

Aufgabentyp 1: Reihenschaltung von Batterien

Manchmal braucht ein elektrisches Gerät mehr Spannung, als eine einzelne Batterie liefern kann. Die Lösung ist einfach: Wir schalten mehrere Batterien hintereinander. Das nennt man Reihenschaltung.

Wie ein Tandem-Fahrrad:

Stell dir ein Tandem-Fahrrad vor. Ein einzelner Radfahrer hat eine bestimmte Kraft. Wenn sich aber zwei Radfahrer auf das Tandem setzen und gemeinsam in die Pedale treten, ist ihre Antriebskraft doppelt so groß! Genau so verhalten sich Batterien, wenn sie in einer Reihe geschaltet werden.

Die goldene Regel für das Verbinden:

Damit die Batterien zusammenarbeiten, müssen sie richtig herum liegen. Du musst immer den Pluspol (+) der einen Batterie an den Minuspol (-) der nächsten Batterie drücken. Das elektrische Gerät (zum Beispiel eine Lampe) wird dann an den freien Minuspol (-) der allerersten Batterie und den freien Pluspol (+) der allerletzten Batterie angeschlossen.

Spannungen addieren:

Wenn die Batterien richtig in einer Reihe liegen, kannst du ihre Spannungen einfach zusammenrechnen (addieren). Die Formel dafür lautet:

$\textcolor{#08BFFF}{U_{\text{gesamt}}} = U_{1} + U_{2} + U_{3} + \dots$

Schritt-für-Schritt-Anleitung

1. Finde die benötigte Spannung (in Volt) des Geräts heraus.
2. Prüfe die Spannung einer einzelnen Batterie (meistens $1.5 \text{ V}$).
3. Addiere die Spannungen der einzelnen Batterien, bis die Gesamtspannung erreicht ist.
4. Ordne die Batterien richtig an und verbinde immer Plus (+) an Minus (-).

Durchgerechnete Beispiele

Wichtige Erkenntnisse

• Um eine höhere Spannung zu bekommen, schaltet man mehrere Batterien in einer Reihenschaltung hintereinander.
• Dabei wird immer der Pluspol (+) mit dem Minuspol (-) verbunden.
• Die Gesamtspannung berechnet man, indem man die Spannungen der einzelnen Batterien einfach addiert (z.B. $1.5 \text{ V} + 1.5 \text{ V} = 3.0 \text{ V}$).