Bei der Serieschaltung (auch als Reihenschaltung bezeichnet) sind alle Widerstände oder Verbraucher hintereinander geschaltet. Sie besteht aus nur einem Stromweg und hat keine Stromverzweigung. 

Beispielsweise sind bei alten Lichterketten die Lämpchen in Serie geschaltet. Wenn man hier nur ein Lämpchen entfernt, so wird die ganze Serieschaltung stromlos und alle Lämpchen löschen.

1.) Untersuchen Sie die Gesetzmässigkeiten einer Serieschaltung anhand eines virtuellen Messlabors.

Bauen Sie die untenstehende Serieschaltung mit U = 150 V, R1 = 50 Ohm, R2 = 100 Ohm und R3 = 150 Ohm im virtuellen Messlabor nach.

2.) Starten Sie als nächstes das virtuelle Messlabor, indem Sie auf das untenstehende Bild klicken und bauen Sie oben beschriebene Serieschaltung auf. Beachten Sie dabei, dass Sie als Spannungsquelle die Hochvolt-Batterie (markiert mit einem gelben Achtung-Dreieck), für die Widerstände R1 und R2 normale Widerstände und für den Widerstand R3 einen Hochohm-Widerstand verwenden. Ansonsten können Sie die geforderten Spannung- bzw. Ohmwerte an den Bauteilen nicht einstellen.

Die entsprechende Serieschaltung sieht dann folgendermassen aus:

3.) Messen Sie die vier Spannungen U, U1, U2 und U3. Tragen Sie die Messwerte auf die vorbereiteten Linien im Physikskript auf der Seite 5.6 ein (vgl. Bild unten hellgelbe Markierung).

4.) Messen Sie ebenfalls die vier Ströme I, I1, I2 und I3. Tragen Sie die Messwerte auf die vorbereiteten Linien im Physikskript auf der Seite 5.6 ein (vgl. Bild unten hellgelbe Markierung).

5.) Analysieren Sie jetzt Ihre Messwerte. Welche der vier unten folgenden Gesetzmässigkeiten treffen für eine Serieschaltung zu?

• In jedem Widerstand fliesst derselbe Strom.
• Alle Widerstände liegen an derselben Spannung.
• Am grössten Widerstand liegt die grösste Spannung an.
• Durch den kleinsten Widerstand fliesst der grösste Strom.
• Die Teilspannungen sind proportional zu den Teilwiderständen.
• Die Teilströme sind umgekehrt proportional zu den Teilwiderständen.
• Der Gesamtstrom I entspricht der Summe der Teilströme (I1 + I2 + I3).
• Die angelegte Spannung U entspricht der Summe der Teilspannungen (U1 + U2 + U3).

6.) Schreiben Sie die vier zutreffenden Gesetzmässigkeiten der Serieschaltung auf die vier leeren Zeilen im Physikskript auf der Seite 5.6 (vgl. Bild unten hellgelbe Markierung).

Bei Schaltungen mit mehreren Widerständen ist es oft wichtig, den Gesamtwiderstand zu kennen, also den Widerstand den alle einzelnen Widerstände gesamthaft bewirken. Zudem spricht man in diesem Zusammenhang auch von einem Ersatzwiderstand. Als Ersatzwiderstand wird ein Widerstand bezeichnet,  der denselben Widerstand besitzt wie eine elektrische Schaltung, den er ersetzt.

Gesamtwiderstand und Ersatzwiderstand sind zwei Begriffe, welche denselben Sachverhalt beschreiben. Der Gesamtwiderstand bzw. der Ersatzwiderstand R einer Serieschaltung lässt sich einfach berechnen.

7.) Schauen Sie die folgende Herleitung zum Gesamtwiderstand einer Serieschaltung an und schreiben Sie diese im Physikskript auf der Seite 5.6 unten dazu.

8.) Lösen Sie selbständig die Übung 1 auf der Seite 5.7 im Physikskript.

9.) Kontrollieren Sie Ihre obige Rechnung anhand der Musterlösung, welche Sie unten runterladen können.

10.) Lösen Sie als Vertiefung die Aufgaben 5.16 bis 5.21 im Physikskript sowie die folgende Lernkontrolle.

Gut gemacht - Sie haben die Lernziele zur Serieschaltung erreicht!

Hier können Sie das letzte Elektrotechnik-Thema 8.6 Parallelschaltung in Angriff nehmen.