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Die Kirchhoffschen Gesetze und die Regeln für Serien- und Parallelschaltungen beschreiben, wie sich elektrische Stromstärke und Spannung in komplexen Stromkreisen verteilen.
In einer Reihenschaltung (auch Serienschaltung genannt) sind alle elektrischen Bauteile hintereinander in einem einzigen unverzweigten Strompfad angeordnet. Da es keine Abzweigungen gibt, muss jeder Ladungsträger durch jedes Bauteil fließen, weshalb die Stromstärke (I) an jeder Stelle des Kreises identisch ist.
Der Gesamtwiderstand (R_ges) einer Reihenschaltung ergibt sich aus der einfachen Summe der Einzelwiderstände (R_ges = R₁ + R₂ + ...). Da die Ladungsträger nacheinander gegen jeden Widerstand ankämpfen müssen, ist der Gesamtwiderstand immer größer als jeder einzelne Widerstand in der Kette.
In einer Parallelschaltung verzweigt sich der Stromkreis an sogenannten Knotenpunkten in mehrere parallele Zweige. Alle diese Zweige sind direkt mit denselben zwei Hauptpunkten der Schaltung verbunden, weshalb die elektrische Spannung (U) über jedem parallelen Zweig exakt gleich groß ist.
Der Gesamtwiderstand einer Parallelschaltung verhält sich anders: Hier addieren sich die Kehrwerte der Einzelwiderstände zum Kehrwert des Gesamtwiderstands (1/R_ges = 1/R₁ + 1/R₂ + ...). Anschaulich bedeutet dies, dass zusätzliche parallele Wege den Gesamtwiderstand verringern, da der Strom mehr Möglichkeiten zum Fließen hat; der Gesamtwiderstand ist daher immer kleiner als der kleinste Einzelwiderstand.
Das 1. Kirchhoffsche Gesetz, auch Knotenregel genannt, basiert auf dem Prinzip der Ladungserhaltung. Es besagt, dass an einem Knotenpunkt die Summe der zufließenden Ströme gleich der Summe der abfließenden Ströme sein muss. Es geht also keine elektrische Ladung 'verloren'.
Das 2. Kirchhoffsche Gesetz, die Maschenregel, basiert auf der Energieerhaltung. In einem geschlossenen Stromkreis (einer Masche) ist die Summe aller Teilspannungen (Spannungsabfälle an den Widerständen) gleich der Gesamtspannung der Quelle. Man kann es sich wie einen Rundwanderweg vorstellen: Die gesamte Höhe, die man bergauf geht (Quelle), muss man auch wieder bergab gehen (Widerstände).
Eine nützliche Analogie für die Parallelschaltung ist ein Autobahnabschnitt mit mehreren Spuren: Je mehr Spuren (Zweige) geöffnet werden, desto geringer ist der Widerstand für den gesamten Verkehrsfluss, selbst wenn die einzelnen Spuren für sich genommen eng sind.
