Schaltbild

Werden in einem anderen Beispiel eine Lampe, eine Pumpe, ein Rührwerk und eine Heizung aus einer Batterie gespeist, so können wir das folgendermaßen als Schaltbild zeichnen:

Das Schaltbild stellt ein Modell der Wirklichkeit dar. Die einzelnen Komponenten sind für die elektrische Betrachtung stark vereinfacht dargestellt. Sie haben jeweils zwei Anschlüsse, in einen fließt Strom hinein und aus dem anderen fließt der Strom wieder hinaus. Im Modell werden sie vereinfacht als Piktogramme dargestellt. Das Schaltbild enthält Leiter und Schalter.

Die Batterie ist über einen Hauptschalter vom Rest der Schaltung getrennt, über den Rührwerk und Heizung mit der Batterie verbunden werden. Wenn sowohl Hauptschalter als auch Lampenschalter eingeschaltet sind, ist auch die Lampe mit der Batterie verbunden. Gleiches gilt für die Pumpe, die ebenfalls getrennt von den anderen Komponenten geschaltet werden kann. Der Strom fließt vom positiven Anschluss der Batterie mit dem hohen Potential durch die Verbraucher zum negativen Anschluss der Batterie mit dem geringen Potential.

Das Verhalten der Komponenten der Schaltung (Batterie und Verbraucher) wird modelliert. Um das Beispiel einfach zu halten wird die Batterie als ideale Spannungsquelle modelliert. Alle Verbraucher werden als Widerstände modelliert. Das bedeutet, dass sich die Batterie näherungsweise wie eine ideale Spannungsquelle verhält. Spannung und Strom an den Verbrauchern gehorcht dem Ohm´schen Gesetz U = R ∙ I.

Natürlich ist ein Rührwerk kein Ohm´scher Widerstand, aber sofern er sich in seinem Zusammenhang zwischen Spannung und Strom wie beim Widerstand verhält, wird er zur Vereinfachung als solcher modelliert. Mit der Reduktion auf seine elektrischen Eigenschaften wird erreicht, dass wir uns nicht auch noch mit der Strömungsmechanik an einem Rührwerk beschäftigen müssen, wenn wir nur eine Schaltung für ein Rührwerk auslegen. Wir können die Schaltung in eine noch abstraktere Form der Modellierung überführen:

Einfache Schaltungen bestehen aus einer Quelle und mehreren Widerständen. Die Widerstände werden so dimensioniert, dass sich Ströme und Spannungen in der Schaltung wie gewünscht einstellen. Oder anders herum formuliert: Die Ströme und Spannungen in einer Schaltung können anhand der Widerstandswerte ausgerechnet werden. Dazu werden die folgenden Berechnungsregeln genutzt.

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