Was ist der Unterschied zwischen Reihenschaltung und Parallelschaltung?

Der Unterschied zwischen Reihenschaltung und Parallelschaltung liegt in der Anordnung der Bauteile und darin, wie sich Strom und Spannung verteilen. In der Reihenschaltung liegen Bauteile hintereinander im selben Stromweg. In der Parallelschaltung liegen Bauteile in getrennten Zweigen, zwischen denen sich der Strom aufteilt.

Wie erkennt man, ob es sich um eine Parallel- oder Reihenschaltung handelt?

Eine Reihen- oder Parallelschaltung erkennt man, indem man im Schaltbild die Stromwege verfolgt. Gibt es nur einen durchgehenden Weg nacheinander durch alle Bauteile, liegt eine Reihenschaltung vor. Teilt sich der Weg an einer Abzweigung in zwei Wege und trifft später wieder zusammen, ist es eine Parallelschaltung.

Warum ist die Spannung in einer Parallelschaltung überall gleich?

Die Spannung ist in einer Parallelschaltung überall gleich, weil alle parallelen Zweige an denselben zwei Verbindungspunkten des Stromkreises angeschlossen sind. Jeder Zweig liegt damit zwischen denselben beiden Punkten wie die Spannungsquelle. Der Strom kann sich aufteilen, aber die „Start-“ und „Endpunkte“ für die Spannung bleiben gleich.

Kann man Reihenschaltung und Parallelschaltung kombinieren?

Reihenschaltung und Parallelschaltung kann man kombinieren, dann spricht man von einer gemischten Schaltung. Man ordnet die Schaltung gedanklich in Teilstücke ein, die klar „hintereinander“ oder „nebeneinander“ liegen. Zum Beispiel können zwei Widerstände parallel liegen und dieses Parallelstück liegt dann in Reihe mit einem weiteren Widerstand.

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Reihenschaltung und Parallelschaltung

Wichtige Inhalte in diesem Video

Reihenschaltung Parallelschaltung einfach erklärt

Widerstand berechnen – Beispiel

(03:44)

Grundsätzlich gibt es zwei verschiedene Möglichkeiten Bauteile in Schaltungen einzubauen. Sie können als Reihenschaltung oder auch Parallelschaltung eingesetzt werden. In diesem Artikel erklären wir dir diese zwei Arten der Schaltung, stellen alle wichtigen Formeln dazu auf und berechnen die Widerstände anschließend in einem Beispiel.

In unserem Video zeigen wir dir das alles so kurz und einfach wie möglich. Schau doch mal rein.

Inhaltsübersicht

Reihenschaltung Parallelschaltung einfach erklärt

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(00:12)

Zuerst geben wir dir einen kurzen Überblick über die zwei Schaltungen. Bauteile, wie zum Beispiel der Widerstand oder der Kondensator, lassen sich unterschiedlich in einen Stromkreis einbauen. Einmal kann man sie zum Beispiel so einbauen, dass die Teile in Reihe, also hintereinander geschaltet sind. Das wäre dann die sogenannte Reihenschaltung. Ebenfalls kannst du die Bauteile so einbauen, dass sie im Stromkreis zueinander parallel sind, also sich gegenüber liegen. Das wäre die Parallelschaltung.

Der Strom und die Spannung verhält sich nun je nach Bauteil und Lage der anderen Teile unterschiedlich. Im Folgenden erklären wir dir die Verschiedenheiten.

Reihenschaltung

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(00:40)

Beginnen wir mit der Reihenschaltung von Widerständen. Anschließend findest du noch eine kurze Erklärung zu der Reihenschaltung von Kondensatoren. Die Schaltung von Bauteilen in Reihe wird auch als Serienschaltung bezeichnet und sieht so aus:

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Hier fließt der Strom zuerst durch den ersten Widerstand und von dort aus direkt zum nächsten und zu allen folgenden. Die Regeln zur Berechnung von Strom und Spannung für die Widerstände R_1 bis R_N sehen so aus:

$I_{ges}=I_1=I_2=\ldots=I_N$
$U_{ges}=U_1+U_2+\ldots+U_N$
$R_{ges}=R_1+R_2+\ldots+R_N$

Der Strom bleibt hier also gleich, denn alle Elektronen, die durch den ersten Widerstand fließen, müssen auch durch den zweiten, dritten und alle folgenden Widerstände fließen. Die Ladung im Stromkreislauf mit Reihenschaltung verändert sich demnach nicht. Der Gesamtwiderstand einer Reihenschaltung ist die Summe aller einzelnen Widerstände. Das heißt: anstatt der vielen kleinen Widerstände könnte man auch einen großen Widerstand einbauen. Die Spannung ist proportional zum Widerstand, sonst wäre die Formel $R\ =\ \frac{U}{I}$ nicht erfüllt. Wir merken uns also: $U= R\cdot I$ gilt auch hier. Das bedeutet für die Reihenschaltung je größer der Widerstand ist, desto mehr Spannung fällt an ihm ab.

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Reihenschaltung Kondensator

Sind die Bauteile in einem Stromkreis Kondensatoren statt Widerstände, so muss die Kapazität mit betrachtet werden. Falls du mehr zu dieser Kennzahl wissen möchtest, findest du hier einen extra Beitrag dazu. Im Prinzip bleiben die oben festgestellten Gesetzmäßigkeiten gleich, nur die Zahlen lassen sich etwas anders ausdrücken.

Zum Beispiel lässt sich die Spannung weiterhin über die einzelnen Teile der Kondensatoren bis aufaddieren, sodass sich eine Gesamtspannung von $U_{ges}$ ergibt. Jedoch kann wie folgt ausgedrückt werden:

$U = \frac{Q}{C}$

Dabei ist die Ladung. Eingesetzt ergibt das, die Gesamtspannung über alle Kondensatoren.

$U_{ges} = \frac{Q_1}{C_1} + \frac{Q_2}{C_2} + \ldots + \frac{Q_N}{C_N}$

Der Strom ist an jedem Kondensator der gleiche. Zudem ergibt sich die Gesamtkapazität $C_{ges}$ zu:

$\frac{1}{C_{ges}} = \sum_{i=1}^{n} \frac{1}{C_i}$

Parallelschaltung

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(02:12)

Die zweite Möglichkeit Widerstände oder Kondensatoren zu verschalten, ist die Parallelschaltung. Die Bauteile sind hierbei parallel im Schaltkreis angeordnet. Das sieht dann so aus:

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Bei jeder Abzweigung teilt sich der Stromfluss auf. Somit ergibt sich:

$I_{ges}=I_1+I_2+\ldots+I_N$
$U_{ges}=U_1=U_2=\ldots=U_N$

Für die Widerstände ergibt sich der Gesamtwiderstand $R_{ges}$ zu:

$\frac{1}{R_{ges}}=\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}+\ldots+\frac{1}{R_N}$

In der Parallelschaltung ist die Spannung konstant und die Stromstärke lässt sich durch die Aufteilung zu einer Gesamtstromstärke aufaddieren. Interessant ist, dass der Gesamtwiderstand in einer Parallelschaltung nicht größer wird, je mehr Widerstände parallel sind.

Der Grund ist der Folgende: Wenn wir uns den Widerstand wieder als Tür vorstellen, können mehr Menschen hindurchgehen je mehr Türen es nebeneinander gibt. Gleiches gilt auch für unsere Ladungsträger in der Parallelschaltung: Der Gesamtwiderstand wird also kleiner, je mehr Widerstände parallel sind!

Auch hier gilt natürlich die Formel $U=R \cdot I$ . Für den Spezialfall zweier paralleler Widerstände können wir die Formel für den Gesamtwiderstand umstellen und es gilt:

$R_{gesamt}=\frac{R_1\cdot R_2}{R_1+R_2}$

Parallelschaltung Kondensator

Werden Kondensatoren parallel zueinander geschalten, so ergibt sich die Gesamtkapazität $C_{ges}$ durch eine Addition der Kapazitäten der Kondensatoren bis .

$C_{ges} = \sum_{i=1}^{n} C_i$

Widerstand berechnen – Beispiel

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(03:44)

Schauen wir uns zum Abschluss noch eine Aufgabe an, damit wir sehen wie die Formeln für die Reihen– und Parallelschaltung bei Widerständen angewendet werden kann:

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Gegeben ist folgende Schaltung mit den Daten:

$U_0=120 V; R_1=150\Omega; R_2=62,5\Omega; und\ R_3=250\Omega$

Gesucht sind somit:

$R_{ges};I_{ges};I_1;\ I_2;I_3;U_1;U_2;U_3\ und\ U_{23}$

Zuerst berechnen wir den Gesamtwiderstand $R_{23}$ der Parallelschaltung:

$\frac{1}{R_{23}}=\frac{1}{R_2}+\frac{1}{R_3}$

Wenn wir unsere Zahlen einsetzen, ergibt sich dann:

$R_{23}=\frac{1}{\frac{1}{62,5\Omega}+\frac{1}{250\Omega}}= 50 \Omega$

Daraus ermitteln wir dann den Gesamtwiderstand der Reihenschaltung:

$R_{gesamt}=R_1+R_{23}= 200 \Omega$

Nun können wir den Gesamtstrom dieser Reihenschaltung, der gleichzeitig ist, mit dem Ohmschen Gesetz berechnen:

$I_{ges}=\frac{U_0}{R_{gesamt}}=0,6 A =I_1$

Jetzt können wir die Spannungen U_1 sowie $U_{23}$ herausfinden:

$U_1=R_1\astI_1= 90 V$

und aus $\ U}_0=U_1+U_{23}$ ergibt sich:

$U_{23}=U_0-U_1=30V=U_2=U_3$

Zuletzt berechnen wir noch I_1 sowie I_2 :

$I_2=\frac{U_2}{R_2}= 0,48 A$

und

$I_3=\frac{U_3}{R_3}= 0,12 A$

Reihenschaltung und Parallelschaltung — häufigste Fragen

(ausklappen)

Was ist der Unterschied zwischen Reihenschaltung und Parallelschaltung?

Der Unterschied zwischen Reihenschaltung und Parallelschaltung liegt in der Anordnung der Bauteile und darin, wie sich Strom und Spannung verteilen. In der Reihenschaltung liegen Bauteile hintereinander im selben Stromweg. In der Parallelschaltung liegen Bauteile in getrennten Zweigen, zwischen denen sich der Strom aufteilt.
Wie erkennt man, ob es sich um eine Parallel- oder Reihenschaltung handelt?

Eine Reihen- oder Parallelschaltung erkennt man, indem man im Schaltbild die Stromwege verfolgt. Gibt es nur einen durchgehenden Weg nacheinander durch alle Bauteile, liegt eine Reihenschaltung vor. Teilt sich der Weg an einer Abzweigung in zwei Wege und trifft später wieder zusammen, ist es eine Parallelschaltung.
Warum ist die Spannung in einer Parallelschaltung überall gleich?

Die Spannung ist in einer Parallelschaltung überall gleich, weil alle parallelen Zweige an denselben zwei Verbindungspunkten des Stromkreises angeschlossen sind. Jeder Zweig liegt damit zwischen denselben beiden Punkten wie die Spannungsquelle. Der Strom kann sich aufteilen, aber die „Start-“ und „Endpunkte“ für die Spannung bleiben gleich.
Kann man Reihenschaltung und Parallelschaltung kombinieren?

Reihenschaltung und Parallelschaltung kann man kombinieren, dann spricht man von einer gemischten Schaltung. Man ordnet die Schaltung gedanklich in Teilstücke ein, die klar „hintereinander“ oder „nebeneinander“ liegen. Zum Beispiel können zwei Widerstände parallel liegen und dieses Parallelstück liegt dann in Reihe mit einem weiteren Widerstand.

Elektrische Schaltungen verstehen

Reihen- und Parallelschaltungen sind Grundformen elektrischer Schaltungen und kommen in vielen Stromkreisen vor. Wer sich mit elektrischen Schaltungen beschäftigt, zeichnet Schaltbilder und ordnet Bauteile zu passenden Verbindungen ein. So wird klar, wie Strom und Spannung in verschiedenen Zweigen verteilt sind und welche Größen im ganzen Stromkreis zusammenhängen. Weitere Videos dazu findest du in unserem Elektrotechnikbereich.

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