Sind Weihnachtslichter in Serie oder parallel?

Warum funktioniert Ihre Weihnachtsbeleuchtung nicht? Wenn eine Lichterkette an Ihrem Baum ausfällt, ist es leider meist die beste Lösung, die Lichterkette zu ersetzen. Es ist ziemlich schwierig, die eine Birne zu finden, die das Problem verursacht. Dies ist jedoch ein guter Zeitpunkt, um sich den Unterschied zwischen Reihen- und Parallelschaltungen anzusehen.

Eine einfache Schaltung

Die einfachste Schaltung, die Sie erstellen können, verwendet nur eine Batterie und eine Glühbirne. In einer lustigen Aktivität können Sie einer Person ein Kabel, eine Batterie und eine Glühbirne geben. Bitten Sie die Person, die Glühbirne zum Leuchten zu bringen. Es ist möglich, es zum Funktionieren zu bringen, aber es kann trotzdem einige Schwierigkeiten für die Leute verursachen.

Um die Glühbirne zum Leuchten zu bringen, brauchen Sie einen kompletten Stromkreis. Es muss einen Weg für den Strom geben, der aus einem Ende der Batterie kommt, durch den Glühfaden in der Glühbirne geht und dann zur Batterie zurückkehrt. So könnte das funktionieren.

Wenn Strom durch den Glühfaden fließt, wird der Glühfaden super heiß. Superheiße Dinge glühen. Das ist alles, was die Glühbirne macht. Aber warum das Glas auf der Außenseite? Das ist dazu da, um Luft von dem superheißen Glühfaden fernzuhalten. Wenn Luft in Kontakt mit dem Glühfaden käme, würde er durchbrennen.

Wenn Sie eines der Teile für den kompletten Stromkreis wegnehmen, gäbe es keinen Strom und keine leuchtende Glühbirne.

Glühbirnen in Reihe

Nun wollen Sie zwei Glühbirnen an eine Batterie anschließen. Hier ist eine Möglichkeit, wie Sie das machen können.

In diesem Fall gibt es nur einen Pfad, dem der Strom folgen kann. Der Strom, der durch die erste Glühlampe fließt, fließt auch durch die zweite Glühlampe. Wenn Sie einen Teil dieser Schaltung entfernen (z. B. eine Glühbirne herausnehmen), geht alles aus. Wenn Sie wollen, können Sie eine ähnliche Schaltung mit 10 oder 20 Glühbirnen machen. Verbinden Sie sie einfach alle in einer Reihe, so dass der gleiche Strom durch jede einzelne geht. Das ist eine Reihenschaltung.

Glühbirnen parallel schalten

Es gibt noch eine andere Möglichkeit, zwei Glühbirnen zu verbinden. Sehen Sie es sich an.

Der Unterschied in dieser Schaltung ist, dass jede Glühbirne ihren eigenen „Weg“ zur Batterie hat. Wenn Sie eine dieser Glühbirnen kaputt machen, hat das keinen Einfluss auf die andere Glühbirne.

Hier ist eine kurze Demo, die den Unterschied zwischen Glühbirnen in Reihe und Glühbirnen parallel zeigt.

Oh, und genau wie bei den Glühbirnen in Serie können Sie das mit vielen, vielen Glühbirnen machen.

Weihnachtsbeleuchtung

Jetzt können wir zu den lustigen Sachen kommen. Was ist mit den Lichtern, die Sie an Ihren Weihnachtsbaum hängen? Sind diese Glühbirnen in Reihe oder parallel geschaltet? Was denken Sie? Hier sind zwei Tipps.

Tipp Nummer 1: Wenn Sie eine der Glühbirnen aus einer Lichterkette herausziehen, geht der Rest der Lichter aus. Ok, das ist nicht immer wahr. Viele Lichterketten bestehen eigentlich aus zwei Strängen. Wenn Sie eine Glühbirne herausziehen, geht die halbe Lichterkette aus.

Hier können Sie sehen, dass bei dieser Lichterkette eine Glühbirne entfernt wurde und keine der anderen Lichter an ist (obwohl der Strom an ist).

Tipp Nummer 2: In manchen Fällen kann eine der Glühbirnen in einem Strang „durchbrennen“. Wenn eine Glühbirne durchbrennt, liegt das normalerweise an einem gebrochenen (oder geschmolzenen) Glühfaden. In diesem Fall würde der Strang wie folgt aussehen.

Die eine Glühbirne ist tatsächlich aus, aber die anderen Glühbirnen sind an. Aber ist der Glühfaden tatsächlich kaputt? Ja, wenn Sie genau hinschauen, können Sie so etwas sehen.

Ok, wie lautet nun die Antwort? Sind die Glühbirnen in Reihe oder parallel geschaltet? Basierend auf Hinweis 1 scheint es, dass die Lampen in Reihe geschaltet sind. Ausgehend von Hinweis 2 scheint es, dass sie parallel geschaltet sind. Die Antwort ist, dass die Lampen in Reihe geschaltet sind. Jepp.

Aber wie kann das sein? Wie kann es sein, dass eine Lampe einen kaputten Glühfaden hat und die anderen Lampen trotzdem leuchten? In der Welt der Physik nennen wir das „die Magie von Weihnachten“. Ok, nicht wirklich. Die Antwort ist, dass die Lichter in Reihe geschaltet sind, aber die Glühbirnen haben einen Trick.

Schauen wir uns eine der Glühbirnen im Strang genauer an.

Dies ist ein Blick auf eine kaputte Glühbirne. Am Ende der Metallpfosten kann man den gebrochenen Glühfaden sehen – es handelt sich also um eine durchgebrannte Glühbirne (außerdem habe ich das Glas zerbrochen, damit man besser sehen kann). Aber was ist mit dem Metalldraht, der um die Pfosten gewickelt ist (mit dem roten Pfeil gekennzeichnet)? Wozu ist der gut? Wenn es nur ein normaler Draht wäre, würde er die Glühbirne kurzschließen. Das würde bedeuten, dass der meiste Strom, der durch die Glühbirne fließt, durch diesen Draht und nicht durch den Glühfaden fließen würde. Bei sehr wenig Strom würde der Glühfaden nicht leuchten.

Damit diese Glühbirne in einem Strang (mit einem guten Glühfaden) richtig funktioniert, sollte kein Strom durch diesen Bypass-Draht fließen. Ok, lassen Sie mich jetzt ein paar Vermutungen anstellen, wie diese magische Weihnachtsbeleuchtung funktioniert. Ja, ich könnte das Internet benutzen, um mehr über diese Glühbirne herauszufinden, aber ich mag es wirklich, zu raten.

• Wie ich schon sagte, leitet dieser Draht in einer funktionierenden Glühbirne keinen elektrischen Strom. Es muss eine Art Isolator zwischen dem Bypass-Draht und dem Glühfaden sein.
• Wenn der Glühfaden durchbrennt, hört der gesamte Strom, der durch alle Glühbirnen in Serie fließt, auf.
• Wenn kein Strom durch die Glühbirnen fließt, gibt es eine hohe Potentialdifferenz zwischen dem Bypass-Draht und einem der Glühfadenpfosten (ich werde unten zeigen, warum). Diese hohe Spannung (120 Volt) über eine sehr kurze Distanz erzeugt ein sehr hohes elektrisches Feld.
• Wenn das elektrische Feld hoch genug ist, könnte es einen elektrischen Durchschlag im Material verursachen und es von einem Isolator in einen Leiter verwandeln.
• Boom. Der Rest des Lichts funktioniert jetzt (aber es macht wahrscheinlich kein Bumm-Geräusch).

Aber wie erzeugt ein gebrochener Glühfaden eine hohe Spannung direkt an der kaputten Birne? Tun wir mal so, als hätten wir einen anderen Stromkreis. In diesem habe ich 5 Glühbirnen in Reihe mit einer Batterie verbunden. Oh, und alle Glühbirnen funktionieren.

Angenommen, jede Glühbirne hat einen Widerstand R (es ist egal, denn Glühbirnen sind nichtohmsch). Wenn ich eine 10-Volt-Batterie an sie anschließe, dann muss die gesamte Änderung des elektrischen Potentials in der Schleife null Volt betragen. Da die Glühbirnen in Reihe geschaltet sind, müssen sie auch den gleichen elektrischen Strom (I) haben. Das bedeutet, dass ich schreiben kann:

So hat jede Glühbirne ein elektrisches Potential von 2 Volt über ihr. Aber nehmen wir an, eine dieser Glühbirnen geht kaputt. Bei einem offenen Stromkreis gibt es keinen Strom mehr. Hier ist das neue Diagramm.

Auch wenn es eine Unterbrechung gibt, muss die Änderung des elektrischen Potentials in dieser Schleife immer noch Null Volt betragen. Da aber kein elektrischer Strom fließt, ist die Potentialänderung über jedem Widerstand gleich Null. Das bedeutet, dass die vollen 10 Volt über der Lücke liegen müssen. Dieses 10-Volt-Spaltpotenzial erzeugt ein großes elektrisches Feld, das den Isolator aufbricht. Das ist die Magie der Weihnachtsbeleuchtung.

My Lights Still Don’t Work.

Diese Glühbirnen haben diesen tollen Bypass-Draht im Inneren der Birnen. Wenn die Glühbirne jedoch nicht einmal eingesteckt ist, funktioniert auch der Bypass-Draht nicht. Also, wenn Sie eine Glühbirne haben, die nicht funktioniert, sind hier einige Dinge, die Sie versuchen können.

1. Ist sie eingesteckt? Ja, das sollten Sie überprüfen. Eine Lichterkette, die nicht eingesteckt ist, wird nicht funktionieren. Wenn Sie Lichter draußen eingesteckt haben und sie nass werden, lösen sie wahrscheinlich Ihren Erdschlussunterbrecher (GFI) aus. Sie haben diese an den Steckdosen in Ihrem Badezimmer (mit der Test- und Reset-Taste). Wenn der Stromkreis nass wird, kann er diesen auslösen.

2. Überprüfen Sie die Sicherung. Ich gehe davon aus, dass Sie Ihren Hausstromkreisunterbrecher überprüft haben. Wenn dieser ausgelöst wurde, können Sie das wahrscheinlich an den anderen Dingen erkennen, die nicht funktionieren. Aber es gibt auch Sicherungen in dem kleinen Stecker am Ende der Litze. Es gibt eine Schiebetür und die sieht so aus.

Wenn Sie zu viele Lichterketten miteinander verbinden, wird der Strom zu groß. Damit die Dinger nicht zu heiß werden, fliegt die Sicherung raus. Manchmal lösen sich diese kleinen Sicherungen aber auch einfach, wenn man die Lichter in der Nebensaison lagert. Es kann nicht schaden, sie zu überprüfen.

3. Suchen Sie nach einer losen Glühbirne. Wenn eine Litze nicht funktioniert und Sie die anderen Sachen überprüft haben, besteht eine gute Chance, dass das Problem eine lockere Glühbirne ist. Es kann eine ziemliche Herausforderung sein, eine lockere Glühbirne zu lokalisieren. Normalerweise drücke ich einfach auf jede Glühbirne, um zu sehen, ob ich die Lichterkette zum Leuchten bringen kann. Es gibt auch ein spezielles Werkzeug, das Sie verwenden können. Meins sieht so aus:

Ich bin mir nicht ganz sicher, aber ich glaube, dieses Ding erkennt kleine elektrische Ströme. Wenn Sie eine lockere Glühbirne haben, wird es einen leichten Wechselstrom geben, der von der Steckdose zur Unterbrechung geht. Auf der anderen Seite der Unterbrechung wird es nicht den gleichen Strom geben. Man kann einen Strom erkennen, indem man die Magnetfelder erkennt, die mit dem Strom einhergehen. Aber jetzt bin ich mir nicht mehr so sicher, ob das die Funktionsweise dieser Detektoren ist. Darüber muss ich noch ein bisschen nachdenken.

4. Nach Eichhörnchen suchen. Ja. Schau dir diese Lichter an einem Baum in meinem Vorgarten an.

Ich schätze, Eichhörnchen hassen Weihnachten.

Oh, und nur so zum Spaß habe ich eine Videoversion der gleichen Sache gemacht.