Serienschaltung

Wenn der Ausgang eines Elements der Eingang des nächsten Elements ist, nennt man diese beiden Elemente in Serie geschaltet. Im Schaltplan zeichnet man sie vorzugsweise senkrecht über einander (Das muss nicht unbedingt sein, hilft aber v.a. dem Anfänger beim Lesen eines Schaltplans, weil dadurch die Höhe im Schaltplan gewissermassen der Höhe des Potenzials entspricht).

Im obigen Schaltplan sind die drei Lampen in Serie geschaltet. Der Eingang der ersten Lampe ist am Pluspol der Batterie angeschlossen und ist somit auf dem Potenzial \(\varphi_A = +1.5\,\text{V}\). Der Ausgang der dritten Lampe mit dem Minuspol der Batterie verbunden und ist somit auf dem Potenzial \(\varphi_B = 0\,\text{V}\).

Wenn wir von der Serie der drei Lampen sprechen, so können wir sagen, dass über ihr eine Spannung von \(1.5\,\text{V}\) liegt. Wie das Potenzial zwischen den Lampen ist, können wir nicht ohne weiteres sagen. In diesem einfachen Beispiel ist es aber so, dass die drei Lampen gleich sind. Wir wissen deshalb, dass es eine symmetrische Situation ist und die drei Lampen werden sich je ein gleich grosses Stück des “Spannungskuchens” schneiden, also je \(0.5\,\text{V}\).

Damit ist der Ausgang der Lampe 1 bzw. Eingang der Lampe 2 auf dem Potenzial von \(+1.0\,\text{V}\), genau die Differenz von \(0.5\,\text{V}\) unterhalb von \(\varphi_A\). Der Ausgang von Lampe 2 und Eingang von Lampe 3 ist nochmals \(0.5\,\text{V}\) tiefer, d.h. auf \(+0.5\,\text{V}\). Schliesslich fällt das Potential über der Lampe 3 auf das Potenzial \(\varphi_B\) runter.

Da die drei Lampen alle mit einer relativ geringen Spannung von \(0.5\,\text{V}\) angetrieben werden, leuchten sie, aber nicht besonders hell. Der elektrische Strom ist mit \(0.1\,\text{A}\) auch nicht sehr gross, aber er ist für alle Lampen gleich. Die Ladungen können weder einen anderen Weg gehen, noch können sie sich irgendwo ansammeln. Deshalb gehen pro Sekunde gleich viele Ladungen von der Batterie weg, durch die einzelnen Lampen, wie auch wieder zur Batterie zurück.