Stromstärken an Würfelkanten...

H

Hero Wunders

Guest
Hallo!

Ich bin noch ziemlicher Anfänger was elektrische Schaltungen angeht.
Wir (12. Klasse) haben nämlich eine Aufgabe bekommen und daher
möchte ich einfach nur wissen ob der Ansatz richtig ist oder nicht.

Aus Konstantandraht wurde ein Kantenmodell eines Würfels erstellt. Jede
Kante hat einen Widerstand von 1 Ohm. An zwei gegenüberliegenden Ecken
des Wüfels wird eine Spannung von 2V gelegt. Welche Strom muss die
Stromquelle liefern?


Der Würfel:
unten: | oben:
|
D*---*C | H*---*G
| | | | |
A*---*B | E*---*F

Also sind AE, BF, CG und DH verbunden.
An A und G wird die Spannung angelegt.

Nun dachte ich mir, dass es dann 6 'gleiche' Wege geben muss (selber
Summe der Widerstände). Die anderen habe ich vernachlässigt. (Liegt da
ein Fehler?)

Nun weiß ich leider nicht wie ich da den Gesamtwiderstand ausrechnen
soll.
Bei einer einfachen Parallelschaltung gilt ja:
1/R_gesamt = 1/R_1 + 1/R_2 + ...
Wie würde das hier denn laufen? Vielleicht
1/(R^2)_gesamt = 1/(R^2)_1 + 1/(R^2)_2 + ...?(einfach geraten, habe keine
Ahnung)

Naja, ich habe jetzt mal angenommen, das jeder der 6 Wege
gleichberechtigt ist und somit eine Art "Parallelschaltung" vorliegt.
Dann würde folgendes herauskommen:

( 6 * (3Ohm)^{-1} )^{-1} ( 1/ (6 * 1/(3Ohm) ) )

Das würde ergeben: 0.5A
Ich habe nun keine Ahnung ob das stimmt, da ich nicht weiß wie sich der
Strom an einigen Stellen aufteilt. Es läuft halt alles unter der Annahme,
(Achtung blöd ausgedrückt) dass der Strom nicht in Richtung Minuspol
läuft (überall gleichgroße Widerstände).

Naja, wäre nett wenn mir jemand sagen könnte was und ob daran etwas
falsch ist. Um eine Lösung bitte ich nicht, da möchte ich dann doch
lieber alleine von drauf kommen.

Herojoker
 
Hi,..
Ich benutze eine Festbreitenschrift, bei mir werden aber die Würfel
falsch angezeigt...diesmal mit + anstatt *
Hier nochmal zur Sicherheit:

Der Würfel:
unten:

D+---+C
| |
A+---+B

oben:
H+---+G
| |
E+---+F

herojoker
 
Bernhard Lutzer <gigamail2000@web.de> wrote:

http://www.hcrs.at/RCUB.HTM
Den Autor muss man einfach liebhaben.

"Wir sehen, die Mathematik hindert uns am logischen Denken und Formeln
können die Zusammenhänge nur beschreiben, keinesfalls aber erklären."

Gruss
Benjamin
 
"Hero Wunders" <herojoker@nexgo.de> wrote:
Aus Konstantandraht wurde ein Kantenmodell eines Würfels erstellt. Jede
Kante hat einen Widerstand von 1 Ohm. An zwei gegenüberliegenden Ecken
des Wüfels wird eine Spannung von 2V gelegt. Welche Strom muss die
Stromquelle liefern?
....

Nun dachte ich mir, dass es dann 6 'gleiche' Wege geben muss (selber
Summe der Widerstände). Die anderen habe ich vernachlässigt. (Liegt da
ein Fehler?)
Ja. Der Strom fließt auch "quer".

Richtung und Größe des Stromflusses wird von Potentialunterschied
(vulgo: Spannung) und Widerstand bestimmt. Nennt man auch Ohmsches
Gesetz. Außerdem gibt es noch 1. und 2. Kirchhoffsches Gesetz, auch
als Maschen- und Knotensatz bekannt. Mit diesen drei Gesetzmäßig-
keiten kann man dein Problem lösen.

Viel einfacher geht es aber mit ein bischen Nachdenken und Äqui-
valenzumformungen der Schaltung. Hier mal ein Denkanstoß.



Würfel (6 verdeckt) umgezeichnet

5---R---8 +--[R]--8-----[R]--+
/: /| | | |
R : R R 5--[R]-----6--[R]--7
/ : / | | | | |
4---R---3...7 R R R R
| / | / | | | |
R R R R 4--[R]--3-----[R]--2
|/ |/ | | |
1---R---2 +--[R]-----1--[R]--+


Aus Symmetriegründen haben die Punkte 5 und 7 sowie 2 und 4
das gleiche Potential, können also zusammengefaßt werden.

+-----8-----+
| |
1 | 3 |
- R - R Die Knoten 4 und 6 liegen
2 | 2 | "im Inneren" der neuen
| 1 | Widerstände mit 3/2 R
5/7--[- R]--2/4
| 2 |
3 | 1 |
- R - R
2 | 2 |
+-----1-----+


Mit U(1) = 0 und U(8) = U kann man Knoten 5/7 und 2/4 als
Spannungsquellen mit Innenwiderstand auffassen

1 3
+-[- R]-+ +--[- R]-+
3 | 2 | 1 | 2 | 1
- U --+ 5/7 --[- R]-- 2/4 +-- - U
4 | 3 | 2 | 1 | 4
+-[- R]-+ +--[- R]-+
2 2

Daraus berechnet man die Ströme in den einzelnen Zweigen
und addiert alles hübsch.


XL
--
Das ist halt der Unterschied: Unix ist ein Betriebssystem mit Tradition,
die anderen sind einfach von sich aus unlogisch. -- Anselm Lingnau
 

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